光接收器以及制造光接收器的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410109770.X

申请日:

2014.03.21

公开号:

CN104062720A

公开日:

2014.09.24

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G02B 6/42申请日:20140321|||公开

IPC分类号:

G02B6/42; H04B10/61(2013.01)I

主分类号:

G02B6/42

申请人:

住友电气工业株式会社

发明人:

武智胜

地址:

日本大阪府

优先权:

2013.03.22 JP 2013-060300

专利代理机构:

北京天昊联合知识产权代理有限公司 11112

代理人:

顾红霞;何胜勇

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内容摘要

本发明提供了一种用于相干光通信的光接收器以及制造光接收器的方法,光接收器包括:分束元件,其将信号光分束到两个光轴中;光混合器,每个光混合器都与分开的两个光轴耦合;偏移量调整元件,其布置在一个光轴上,并且调整分束元件与光混合器之间的两个光轴的光程长度之差;托架;粘合剂,其填充在偏移量调整元件和托架之间;以及空隙,其在偏移量调整元件和托架彼此相对的区域中位于偏移量调整元件的光轴方向端部中,空隙未被粘合剂填充。

权利要求书

1.  一种用于相干光通信的光接收器,包括:
分束元件,其将信号光分束到两个光轴中;
光混合器,每个光混合器均与分开的所述两个光轴耦合;
偏移量调整元件,其布置在所述两个光轴之中的一个光轴上,并且调整所述分束元件与所述光混合器之间的所述两个光轴的光程长度之差;
托架;
粘合剂,其填充在所述偏移量调整元件和所述托架之间;以及
空隙,其在所述偏移量调整元件和所述托架彼此相对的区域中位于所述偏移量调整元件的光轴方向上的端部中,所述空隙未被所述粘合剂填充。

2.
  根据权利要求1所述的光接收器,其中所述偏移量调整元件在热膨胀系数方面与所述托架不同。

3.
  根据权利要求1所述的光接收器,其中所述偏移量调整元件由硅构成。

4.
  根据权利要求1所述的光接收器,其中所述托架上与所述偏移量调整元件沿所述光轴方向的长度的75%至95%对应的区域被所述粘合剂填充。

5.
  根据权利要求1所述的光接收器,其中在所述托架的与所述偏移量调整元件相对的表面中,在所述托架的与所述偏移量调整元件的所述端部对应的位置形成有第一凹形部,所述第一凹形部比所述托架的粘合到所述偏移量调整元件的表面低。

6.
  根据权利要求5所述的光接收器,其中所述第一凹形部在所 述偏移量调整元件的光轴方向上设置在所述粘合剂的一侧或两侧。

7.
  根据权利要求1所述的光接收器,其中,在所述偏移量调整元件的与所述托架相对的表面中,在所述偏移量调整元件的所述端部上形成有第二凹形部,所述第二凹形部比所述偏移量调整元件的粘合到所述托架的表面高。

8.
  根据权利要求7所述的光接收器,其中,所述第二凹形部在所述偏移量调整元件的光轴方向上设置在所述粘合剂的一侧或两侧。

9.
  根据权利要求1所述的光接收器,其中,所述分束元件在热膨胀系数方面与所述偏移量调整元件不同,并且所述分束元件的与所述托架相对的表面借助所述粘合剂完全地粘合在所述托架上。

10.
  根据权利要求1至9中任一项所述的光接收器,还包括布置在分开的所述两个光轴之中的一个光轴上的反射器。

11.
  一种光接收器,包括:
分束元件,其将信号光分束成垂直偏振光束和水平偏振光束;
光混合器,其布置在所述分束元件的后继级,并且执行所述垂直偏振光束和所述水平偏振光束的分解和合成;
偏移量调整元件,其布置在所述分束元件与所述光混合器之间,并且调整由所述垂直偏振光束和所述水平偏振光束的光程长度之差引起的相位延迟;以及
托架,其用于安装所述偏移量调整元件,并且在热膨胀系数方面与所述偏移量调整元件不同;
其中,所述偏移量调整元件借助第一粘合剂安装在所述托架上,并且
在所述偏移量调整元件的位于所述偏移量调整元件的与所述托 架相对的表面的相反侧的另一表面上借助第二粘合剂安装有板体,所述板体在热膨胀系数方面与所述偏移量调整元件不同。

12.
  根据权利要求11所述的光接收器,其中所述偏移量调整元件的表面借助所述粘合剂完全地粘合在所述托架上。

13.
  一种制造用于相干光通信的光接收器的方法,所述方法包括:
借助粘合剂将偏移量调整元件固定到托架上;以及
将透镜固定到所述托架上;
其中,在所述偏移量调整元件与所述托架彼此相对的区域中在所述偏移量调整元件的光轴方向上形成未被所述粘合剂填充的空隙。

14.
  一种制造用于相干光通信的光接收器的方法,所述方法包括:
借助第一粘合剂将偏移量调整元件固定到托架上;
借助第二粘合剂将板体安装到所述偏移量调整元件的位于所述偏移量调整元件的与所述托架相对的表面的相反侧的另一表面上,所述板体在热膨胀系数方面与所述偏移量调整元件不同;以及
将透镜固定到所述托架上。

说明书

光接收器以及制造光接收器的方法
技术领域
本发明涉及用于相干光通信的光接收器以及制造光接收器的方
法。
背景技术
作为高速高容量光通信系统,已知的是相干光通信系统。在相干光通信系统的光接收器中,在分束元件将信号光分成相互垂直交叉的X偏振光束和Y偏振光束之后,光混合器执行信号光与本振光(local oscillator light,简称为LO光)的干涉,然后,光接收元件将光信号转换成电信号。
日本专利申请公开No.2011-188132披露了一种相干光接收器。
发明内容
在相干光接收器中,被偏振分束元件分束的光到达光混合器的光程长度彼此不同,使得发生光信号的相位延迟(即,偏移量)。由于偏移量调整元件置入光接收器的封装中,期望的是偏移量调整元件的尺寸尽可能小。当光信号穿过偏移量调整元件时的光损耗会根据偏移量调整元件的材料选择而增加。
鉴于上述情形做出了本发明,本发明的目的是提供能够减少偏移量调整元件中的光损耗并且能够减小尺寸的光接收器以及制造光接收器的方法。
根据本发明的方案,提供一种用于相干光通信的光接收器,包括:分束元件,其将信号光分束成两个光轴;光混合器,每个光混合器均与两个分开的光轴耦合;偏移量调整元件,其布置在一个光轴上,并且调整所述分束元件与所述光混合器之间的所述两个光轴的光程长度之差;托架;粘合剂,其填充在所述偏移量调整元件和 所述托架之间;以及空隙,其在所述偏移量调整元件和所述托架彼此相对的区域中位于所述偏移量调整元件的光轴方向端部中,所述空隙未被所述粘合剂填充。
附图说明
图1是根据第一实施例和比较例的光接收器的整体框图;
图2是示出根据第一实施例和比较例的光接收器的安装形式的示意图;
图3A和图3B是示出根据第一比较例的光接收器的详细构造的示意图;
图4A和图4B是示出根据第二比较例的光接收器的详细构造的示意图;
图5A至图5D是示出根据比较例的光接收器的模拟结果的曲线图;
图6A和图6B是示出根据第一实施例的光接收器的详细构造的示意图;
图7A和图7B是示出根据第一实施例的光接收器的模拟结果的曲线图;
图8是示出制造根据第一实施例的光接收器的方法的流程图;
图9A和图9B是示出根据第二实施例的光接收器的详细构造的示意图;
图10是示出制造根据第二实施例的光接收器的方法的流程图;
图11A和图11B是示出根据第二实施例的变型例的光接收器的详细构造的示意图;
图12A和图12B是示出根据第三实施例的光接收器的详细构造的示意图;以及
图13是示出制造根据第三实施例的光接收器的方法的流程图。
具体实施方式
首先,将对第一至第三实施例以及比较例所共有的光接收器整 体构造进行说明。接着,将对根据比较例的光接收器进行说明,然后,将对根据第一至第三实施例的光接收器进行说明。
图1是根据第一实施例和比较例的光接收器的整体框图。光接收器100是用于相干光通信的光接收器。光接收器100包括:光信号处理单元10,其处理光信号;以及电信号处理单元40,其与光信号处理单元10的后继级连接并且处理电信号。
光信号处理单元10包括分束元件12(PBS:偏振分束器)、光束分束器14(BS)、光混合器16、光接收元件18、放大器20以及偏振旋转元件22。光信号处理单元10还包括偏移量(skew)调整元件、透镜、反射镜(在图2中示出)等等,但是在图1中省略了这些元件。电信号处理单元40包括模拟数字转换器(ADC)42以及数字信号处理器(DSP)44。
分束元件12将经由单模光纤(SMF:Single Mode Fiber)引入的信号光(信号)分成相互垂直交叉的X偏振光束和Y偏振光束。X偏振光束进入X侧光混合器16x。在偏振面被偏振旋转元件22旋转90度并且Y偏振光束变成X偏振光束之后,X偏振光束进入Y侧光混合器16y。例如,TM(横向磁)光能够用作X偏振光束,并且TE(横向电)光能够用作Y偏振光束。然而,可将TE光用作X偏振光束,并且可将TM光用作Y偏振光束。
光束分束器14将经由保偏光纤(PMF)从外部本振光源装置13引入的本振光(LO光)分成X侧和Y侧。本振光(LO光)被预先设定为X偏振光束,并且进入X侧光混合器16x和Y侧光混合器16y。
光混合器16x、16y中的每一个都借助内部光电路来执行入射信号光和入射本振光的分解、合成和延迟,并且从四个端口输出相干光。每个光混合器16可以由例如石英制平面光波电路(PLC)构成。在光混合器16x将X偏振光束的信号光(信号)与本振光(LO)合成之后,X偏振光束的信号光(信号)被分成同相分量I(同相)和正交相分量Q(正交)的各自的正分量(p)和负分量(n),并且分出的分量作为四个光信号(X-Ip、X-In、X-Qp和X-Qn)输出。类 似地,在光混合器16y也将Y偏振光束的信号光(信号)与本振光(LO)合成之后,Y偏振光束的信号光(信号)被分成同相分量I(同相)和正交相分量Q(正交)的各自的正分量(p)和负分量(n),并且分出的分量作为四个光信号(Y-Ip、Y-In、Y-Qp和Y-Qn)输出。
光接收元件18将从光混合器16x、16y输出的相干光光电地转换成模拟电信号。每个光接收元件18包括例如光电二极管(PD)。每个放大器20都将从光接收元件18输出的电信号的一对正分量和负分量合成,并且将合成信号放大。每个放大器20都包括例如跨阻抗放大器(TIA)。放大的电信号从光信号处理单元10的电输出端子输出,并且输入到电信号处理单元40中。
每个模拟数字转换器(ADC)42都利用模拟数字转换处理将从光信号处理单元10输出的模拟电信号转换成数字信号。数字信号处理器44对转换后的数字信号执行包括信号解调在内的各种信号处理。利用上述处理,能够执行数字相干通信。
图2是示出根据第一实施例和比较例的光接收器的安装形式的示意图。在图2中,仅示出了光信号处理单元10的内部结构,并且省略了关于电信号处理单元40的标示。与图1中的部件相同的部件用相同的附图标记来表示,并且省略对它们的详细说明。
如图2所示,用于引入信号光(信号)的单模光纤26和用于引入本振光(LO光)的保偏光纤28与设置在光信号处理单元10的壳体24中的连接器25连接。在壳体24中,除了设置有图1所说明的结构之外,还布置有反射镜32、透镜34和偏移量调整元件30。
反射镜32x和32y分别布置在分束元件12和光束分束器14的后继级,将光的移动方向改变90度,并且向光混合器16的方向引导光。透镜34布置在光混合器16的前级,使穿过反射镜32x、32y以及偏移量调整元件30x、30y的光会聚,并且将光引入光混合器16x和16y中。偏移量调整元件30x和30y布置在壳体24中。偏移量调整元件30x布置在分束元件12与一个透镜34之间,并且偏移量调整元件30y布置在光束分束器14与一个透镜34之间。
此处,利用分束元件12分束的信号光之中的X偏振光束笔直 前进,并且被引入X侧的光混合器16x。相比之下,利用分束元件12分束的信号光之中的Y偏振光束被反射镜32y反射一次,并且被引入Y侧的光混合器16y中。因此,Y偏振光束的传输距离变长,增大量仅为分束元件12与反射镜32y之间的距离M1。与X偏振光束相比,发生了相位延迟。
而且,在利用光束分束器14分束的本振光(LO光)中,Y侧的光笔直前进,并且被引入Y侧的光混合器16y中。相比之下,X侧的光被反射镜32x反射一次,并且被引入X侧的光混合器16x。因此,X侧的光的传输距离变长,增大量仅为光束分束器14与反射镜32x之间的距离M2。与Y侧的光相比,发生了相位延迟。
当上述距离M1和M2是例如5mm时,延迟时间变成17p秒。这是远超过10p秒(为OIF(光互联论坛)的规格所确定的信道不齐时间)的值,并且该延迟时间在设计时是不能忽视的。上述信道不齐表示在所有的光学系统和所有的电气系统中的总延迟时间。因此,期望的是X偏振光束与Y偏振光束之间的延迟时间基本上等于或小于5p秒,并且更期望的是X偏振光束与Y偏振光束之间的延迟时间等于或小于2p秒。
因此,在分束元件12与一个透镜34之间布置偏移量调整元件30x,如图2所示。偏移量调整元件30x是用于调整在分束元件12与光混合器16(16x、16y)之间的两个光轴的光程长度之差的元件。当偏移量调整元件30x沿光轴方向的长度为“L”并且折射率是“N”时,穿过偏移量调整元件30x时的光程长度通过替换空气而仅增加了(1-N)·L。因此,能够补偿由与距离M1对应的光程长度之差引起的相位延迟,能够将X偏振光束与Y偏振光束之间的延迟时间调整成5p秒或更少,或者2p秒或更少。
而且,对于本振光(LO光),在光束分束器14与一个透镜34之间布置偏移量调整元件30y,从而可以如同信号光(信号)的情况那样调整X侧与Y侧的光程长度之差,并且可以使得延迟时间为5p秒或更少,或者2p秒或更少。
接着,将对偏移量调整元件30(30x和30y)的详细构造进行 说明。
(比较例)图3A和图3B是示出根据第一比较例的光接收器的详细构造的示意图。图3A示意性地示出了偏移量调整元件的剖视图,图3B示意性地示出了偏移量调整元件的俯视图。如图3A所示,偏移量调整元件30安装到托架50上。粘合剂52填充在偏移量调整元件30与托架50之间,并且偏移量调整元件30借助粘合剂52固定到托架50上。如图3A和图3B所示,粘合剂52施加到托架50的与偏移量调整元件30相对的表面上,即,托架50与偏移量调整元件30之间的所有相对区域中。也就是说,偏移量调整元件30和托架50彼此相对的表面之间的所有区域都填充有粘合剂52。在第一比较例中,将玻璃用作偏移量调整元件30,并且将树脂用作粘合剂52。
图4A和图4B是示出根据第二比较例的光接收器的详细构造的示意图。图4A示意性地示出了剖视图,图4B示意性地示出了俯视图。偏移量调整元件30和托架50的基本构造与图3中的相同,省略对它们的详细说明。在第二比较例中,将硅(Si)用作偏移量调整元件30。由于与玻璃的折射率相比硅的折射率较大,所以硅能够使得当相同光程长度之差得到修正时偏移量调整元件30沿光轴方向的长度L更小。
当如上所述光程长度之差被修正为5.5mm时,偏移量调整元件30的长度L1在使用折射率为2.07的玻璃的情况下是5.1mm,或在使用折射率为1.50的玻璃的情况下是11mm(参见图3A)。相比之下,当使用折射率为3.48的硅x时,偏移量调整元件30的长度L2为2.2mm(参见图4A)。因此,由于能够通过为偏移量调整元件30使用具有大折射率的材料来使得偏移量调整元件30微型化,所以也能够使得光接收器100的尺寸微型化。当将玻璃用于偏移量调整元件30的材料时,大约2的折射率是最大的,但是当将硅用于该材料时,可以实现3或更大的折射率,如上文提到的。
此处,当由于温度等的变化而使得托架50变形时,安装到托架50上的偏移量调整元件30变形,光轴偏移,从光纤26、28到光混 合器16的光耦合率可能会改变,并且因此可能发生光耦合损耗。具体地,由于托架50的热膨胀系数通常大于偏移量调整元件30的热膨胀系数,所以偏移量调整元件30翘曲。通过进行关于上述光损耗的模拟,获取了如图5所示的知识(将在下面进行说明)。模拟是在下列条件下进行的。对托架50的热膨胀系数大于偏移量调整元件30的热膨胀系数的实例进行了说明。托架50的热膨胀系数可以小于偏移量调整元件30的热膨胀系数。在本比较例中,由于托架50的热膨胀系数和偏移量调整元件30的热膨胀系数彼此不同,所以偏移量调整元件30翘曲。
托架50的尺寸为:沿光轴方向的长度为19mm,宽度为9.8mm,高度为1.25mm。已将铁镍钴(FeNiCo)合金用于托架50的材料。FeNiCo合金的杨氏模量已设定为159[GPa],FeNiCo合金的泊松比已设定为0.3,并且FeNiCo合金的热膨胀系数已设定为6.0×10-6[1/K]。
根据第一比较例的偏移量调整元件30的尺寸为:沿光轴方向的长度为5.1mm,宽度为1mm,高度为1mm。已将折射率n=2.07的玻璃用作偏移量调整元件30的材料。玻璃的杨氏模量已设定为75.3[GPa],玻璃的泊松比已设定为0.247,并且玻璃的热膨胀系数已设定为7.9×10-6[1/K]。
根据第二比较例的偏移量调整元件30的尺寸为:沿光轴方向的长度为2.2mm,宽度为1mm,高度为1mm。已将折射率n=3.48的硅(Si)用作偏移量调整元件30的材料。硅的杨氏模量已设定为170[GPa],硅的泊松比已设定为0.3,并且硅的热膨胀系数已设定为2.4×10-6[1/K]。
在上述条件下,置入有偏移量调整元件30的壳体24的温度已经从25度变成了85度,并且计算了偏移量调整元件30变形之后的光位移量和光耦合损耗。此处,粘合剂52是具有50μm厚度的环氧树脂。
图5A至图5D是示出根据比较例的光接收器的模拟结果的曲线图。图5A是根据第二比较例的指示在存在偏移量调整元件30的信 号光侧的路径(下文称为“LL”)中的光位移量的曲线图。横轴指示光移动方向(Z方向)的坐标[mm],纵轴指示沿与光轴垂直的方向(Y方向)的光位移量[mm]。图5A中的阴影部分所示的区域是存在偏移量调整元件30的区域。图5B是根据第二比较例的指示在不存在偏移量调整元件30的本振光(LO光)侧的路径(下文称为“LR”)中的光位移量的曲线图。横轴指示光移动方向(Z方向)的坐标[mm],纵轴指示沿与光轴垂直的方向(Y方向)的光位移量[mm]。
当将图5A和图5B相互比较时,在不存在偏移量调整元件30的路径(LR)中,光位移量沿光移动方向(Z方向)单调地增加。相反,在存在偏移量调整元件30的路径(LL)中,在达到偏移量调整元件30的入口之前LL的光位移量与LR的光位移量相同。然而,在偏移量调整元件30的出口处,光位移量的斜度快速地从正变为负。这是因为在偏移量调整元件30的出口处光的发射角向下(即,向托架50侧)改变。
图5C是示出除了上述两个路径(LL和LR)之外的不存在偏移量调整元件30的信号光侧的路径(下文称为“RL”)以及存在偏移量调整元件30的本振光(LO光)侧的路径(下文称为“RR”)的各自的光耦合损耗[dB]的曲线图。当将玻璃用作偏移量调整元件30时(第一比较例),如图5C所示,每个路径的光耦合损耗为大约-0.01dB,并且不存在大的差异。相比之下,当将硅用作偏移量调整元件30时(第二比较例),不存在偏移量调整元件30的路径(LR和RL)的光耦合损耗与使用玻璃情况下的光耦合损耗相同。然而,存在由硅制成的偏移量调整元件30的路径(LL和RR)的光耦合损耗非常大,即,-0.34dB。
上述路径以如下方式对应于图2的相应的光学元件:
LL:光从分束元件12通过偏移量调整元件30x进入X侧光混合器16x的路径;
LR:光从光束分束器14通过反射镜32x进入X侧光混合器16x的路径;
RL:光从分束元件12通过反射镜32y进入Y侧光混合器16y 的路径;以及
RR:光从光束分束器14通过偏移量调整元件30y进入Y侧光混合器16y的路径。
图5D示出了将上述模拟结果进行汇总的表。此外,在表的左手栏中指示了根据各光耦合损耗计算出的光衰减因子[%]。当将硅用于偏移量调整元件30时(第二比较例),在不存在偏移量调整元件30的路径(LR和RL)中,光衰减因子是小值,即,-0.3%。然而,在存在偏移量调整元件30的路径(LL和RR)中,光衰减因子是大值,即,-7.5%。
(第一实施例)图6A和图6B是示出根据第一实施例的光接收器的详细构造的示意图。图6A示意性地示出了偏移量调整元件的剖视图,图6B示意性地示出了偏移量调整元件的俯视图。如图6A所示,偏移量调整元件30安装到托架50上。粘合剂52填充到偏移量调整元件30与托架50之间,并且偏移量调整元件30借助粘合剂52固定到托架50上。
在第一实施例中,将硅(Si)用于偏移量调整元件30。例如,可以将环氧树脂用于粘合剂52。如同比较例,可以将例如铁镍钴(FeNiCo)合金用于托架50。可以将Cu成分为10%至20%的铜钨(CuW)用作托架50的材料。在该情况下,当Cu成分为10%时,托架50的热膨胀系数是6.5×10-6,当Cu成分是15%时,托架50的热膨胀系数是7.3×10-6,而当Cu成分是20%时,托架50的热膨胀系数是8.3×10-6。可将除了上述材料之外的材料用于托架50,只要该材料的热膨胀系数大于偏移量调整元件30的热膨胀系数即可。在本实施例中,将具有比偏移量调整元件30的热膨胀系数大的热膨胀系数的材料用作托架50的材料,但是可将具有比偏移量调整元件30的热膨胀系数小的热膨胀系数的材料用作托架50的材料。由于托架50的热膨胀系数和偏移量调整元件30的热膨胀系数彼此不同,所以出现了偏移量调整元件30翘曲的问题。
在根据第一实施例的光接收器中,在偏移量调整元件30与托架50彼此相对的区域中的偏移量调整元件30的光轴方向两端上形成有 未被粘合剂52填充的空隙54。因此,偏移量调整元件30与托架50之间的粘合面积变小,从而能够减小在温度变化时偏移量调整元件30的翘曲量,即使当使用与托架50相比的热膨胀系数差大的硅时也是如此。结果,能够限制光位移量的变化,能够减少光耦合损耗,并且能够使得光接收器微型化。
图7A和图7B是示出根据第一实施例的光接收器的模拟结果的曲线图。图7A是示出当将树脂用作粘合剂52时树脂厚度与光损耗之间的关系的曲线图。横轴指示树脂厚度,左侧的纵轴指示光轴的角失准值[θ],右侧的纵轴指示耦合损耗[dB]。在图7A中,树脂的偏差量[mm](即,未形成有树脂的区域(空隙54)在光轴方向上的长度)被设定为“0”,并且进行计算。图7B是示出树脂的偏差量与光损耗之间的关系的曲线图。右侧和左侧的横轴与图7A中的相同,并且纵轴指示树脂的偏差量[mm]。在图7B中,树脂厚度设定为50μm,并且进行计算。
随着树脂厚度增加,耦合损耗和角失准值接近0(即,变小),如图7A所示。然而,随着厚度增加将导致成本增加以及设备(即,光接收器)变大。相反,随着树脂厚度减小,耦合损耗和角失准值变大,并且在某点之后变化的斜度也变陡。因此,期望的是耦合损耗的斜度变为固定值以下,并且期望的是树脂厚度是例如50μm。
随着偏差量增加,耦合损耗和角失准值接近0(即,变小),如图7B所示。在本实施例中,当在沿光轴方向的长度为2.2mm的偏移量调整元件30中树脂厚度设定为50μm并且偏差设定为0.5mm时,光耦合损耗能够设定为近似0。
由于沿光轴方向发生偏移量调整元件30的翘曲,所以期望的是沿着偏移量调整元件30的光轴方向形成空隙54。空隙54可以如图6A所示形成在粘合剂52的两侧,并且可以仅形成在粘合剂52的一侧。
由于当空隙54变得过大时粘合剂的固定强度劣化,所以期望的是空隙54的各种尺寸是能够确保足够固定强度的最大尺寸。具体地,期望的是粘合剂52依照偏移量调整元件30沿光轴方向的长度的 75%至95%形成。
关于第一实施例中的除了偏移量调整元件30x和30y之外的光学元件(即,分束元件12、光束分束器14、光混合器16x和16y、反射镜32x和32y以及透镜34),不是将硅而是将玻璃用作材料。除了偏移量调整元件30x和30y之外,不需要如上所述在光学元件上布置空隙54。上述光学元件可以与偏移量调整元件30形成在相同的托架50上,也可以形成在另一托架上。当上述光学元件形成在相同的托架50上时,能够通过使用相同的粘合剂52来提高制造过程的效率。
图8是示出制造根据第一实施例的光接收器的方法的流程图。首先,借助粘合剂52将偏移量调整元件30安装到托架50上(步骤S10)。此时,在托架50与偏移量调整元件30之间形成未被粘合剂52填充的空隙54。与偏移量调整元件30的安装过程并行地,将其它光学元件中的分束元件12、光束分束器14、光混合器16x和16y以及反射镜32x和32y安装到托架50上。
接着,将透镜34安装到托架50上(步骤S12)。此时,通过使光从虚设(dummy)光纤进入,观察到光接收元件18的光强度的变化,并且调整透镜的位置和角度以使接收到的光量变成最大值。接着,通过缝焊等来实施壳体24的气密密封(步骤S14)。然后,将光纤26和28与壳体24的连接器25连接(步骤S16)。根据上述过程,完成了第一实施例的光接收器。
在第一实施例的光接收器的制造过程中将偏移量调整元件30安装到托架50上的过程(步骤S10)中,调整粘合剂52的量,使空隙54形成在托架50与偏移量调整元件30之间。因此,能够任意地改变空隙54的位置、尺寸等。
(第二实施例)第二实施例是在托架或偏移量调整元件上设置用于调整粘合剂填充量的凹形部的实例。
图9A和图9B是示出根据第二实施例的光接收器的详细构造的示意图。与第一实施例(图6)中的部件相同的部件用相同的附图标记表示,并且省略对它们的详细说明。在第二实施例中,在托架50 的表面(即,偏移量调整元件30侧)上形成比偏移量调整元件30的粘合表面低的第一凹形部56。第一凹形部56沿着与偏移量调整元件30的光轴80相交的方向(例如,垂直方向)延伸,并且能够容纳粘合剂52的多余部分。而且,第一凹形部56在光轴80的方向上形成在粘合剂52前方和后方(未被粘合剂52填充的端部)。
图10是示出用于制造根据第二实施例的光接收器的方法的流程图。与第一实施例(图8)中的部件相同的部件用相同的附图标记表示,并且省略对它们的详细说明。首先,准备托架50,在托架50中,第一凹形部56形成在靠近偏移量调整元件30的表面上并且沿着与偏移量调整元件30的光轴80相交的方向延伸(步骤S8)。接着,如同第一实施例那样,安装偏移量调整元件30和其它光学元件(步骤S10)。然后,安装透镜34(步骤S12)。
能够借助施加在托架50上的粘合剂52的量来调整托架50与偏移量调整元件30之间的空隙54的尺寸(即,偏差量)。然而,当将半液态树脂用作粘合剂时,存在偏差量的可控性变差的问题。于是,如第二实施例中所描述的,在托架50上形成第一凹形部56,并且通过将粘合剂52施加到置于第一凹形部56之间的区域中而使粘合剂52的多余部分流入第一凹形部56中。因此,粘合剂52能够施加到期望区域,并且能够提高偏差量的可控性。
第一凹形部56可以仅形成在偏移量调整元件30的一侧,也可以形成在偏移量调整元件30的两侧,如图9A和图9B所示。当第一凹形部56形成在偏移量调整元件30的两侧时,施加粘合剂52的位置被限制在两个第一凹形部56之间,因此,能够进一步提高偏差量的可控性。
图11A和图11B是示出根据第二实施例的变型例的光接收器的详细构造的示意图。与第二实施例(图10)中的部件相同的部件用相同的附图标记表示,并且将省略对它们的详细说明。在本变型例中,第二凹形部58不是形成在托架50上,而是形成在偏移量调整元件30的施加有粘合剂52的表面的两侧(即,未被粘合剂52填充的端部)。由于第二凹形部58位于比施加有粘合剂52的表面高一 个台阶(远离托架50)的位置处,所以粘合剂52不会到达第二凹形部58并且在第二凹形部58与托架50之间形成空隙54。因此,即使当将粘合剂52施加到托架50上时的可控性变差,也能够形成具有期望偏差量的空隙54。
如上所述,如第二实施例中所描述的,即使当第二凹形部58不是形成在托架50上而是形成在偏移量调整元件30上,也能够提高偏差量的可控性。
(第三实施例)第三实施例是这样的实例:在偏移量调整元件30的位于偏移量调整元件的靠近托架50的表面的相反侧的另一表面上设置用于控制修正量的板体。
图12A和图12B是示出根据第三实施例的光接收器的详细构造的示意图。与第一实施例(图6)中的部件相同的部件用相同的附图标记表示,并且省略对它们的详细说明。在第三实施例中,在托架50与偏移量调整元件30之间不形成空隙54,并且偏移量调整元件30的所有粘合表面都被粘合剂52填充。在偏移量调整元件30的位于偏移量调整元件30的靠近托架50的表面的相反侧的另一表面上借助粘合剂62安装板体60。
板体60由具有比偏移量调整元件30的热膨胀系数大的热膨胀系数的材料制成,并且如同托架50那样,可以将例如铁镍钴(FeNiCo)合金用于板体60。关于板体60的尺寸,沿光轴方向的长度可设定为2.2mm,宽度可设定为1mm(即,这与偏移量调整元件30相同),并且高度可设定成例如0.5mm。
根据第三实施例的光接收器,具有大热膨胀系数的板体60设置在偏移量调整元件30的位于靠近托架50的表面的相反侧的另一表面上。因此,由托架50与偏移量调整元件30之间的热膨胀系数差导致的翘曲抵消了由板体60与偏移量调整元件30之间的热膨胀系数差导致的翘曲,因此能够减小偏移量调整元件30的翘曲量。结果,如同第一实施例和第二实施例那样,能够限制光位移量的变化,能够减少光耦合损耗,并且能够使得光接收器微型化。
图13是示出制造根据第三实施例的光接收器的方法的流程图。 与第一实施例(图8)中的部件相同的部件用相同的附图标记表示,并且将省略对它们的详细说明。首先,如同第一实施例那样,安装偏移量调整元件30和其它光学元件(步骤S10)。接着,将板体60安装在偏移量调整元件30上(步骤S11)。此时,用于安装板体60的粘合剂(即,第二粘合剂62)可以与填充在托架50与偏移量调整元件30之间的粘合剂(即,第一粘合剂52)相同,并且也可以与第一粘合剂52不相同。另外,期望的是板体60的热膨胀系数与托架50的热膨胀系数相同,或者为接近托架50的热膨胀系数的值。
在安装板体60之后,安装透镜34(步骤S12)。根据上述过程,完成了第三实施例的光接收器。
此处,第三实施例的光接收器不包括空隙54以及凹形部56和58,而是可以包括空隙和凹形部。
虽然详细地说明了本发明的实施例,本发明不限于具体描述的实施例,而是包括落入本发明要求保护的范围之内的其它实施例和变型例。

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1、10申请公布号CN104062720A43申请公布日20140924CN104062720A21申请号201410109770X22申请日20140321201306030020130322JPG02B6/42200601H04B10/6120130171申请人住友电气工业株式会社地址日本大阪府72发明人武智胜74专利代理机构北京天昊联合知识产权代理有限公司11112代理人顾红霞何胜勇54发明名称光接收器以及制造光接收器的方法57摘要本发明提供了一种用于相干光通信的光接收器以及制造光接收器的方法,光接收器包括分束元件,其将信号光分束到两个光轴中;光混合器,每个光混合器都与分开的两个光轴耦合;偏。

2、移量调整元件,其布置在一个光轴上,并且调整分束元件与光混合器之间的两个光轴的光程长度之差;托架;粘合剂,其填充在偏移量调整元件和托架之间;以及空隙,其在偏移量调整元件和托架彼此相对的区域中位于偏移量调整元件的光轴方向端部中,空隙未被粘合剂填充。30优先权数据51INTCL权利要求书2页说明书8页附图9页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书8页附图9页10申请公布号CN104062720ACN104062720A1/2页21一种用于相干光通信的光接收器,包括分束元件,其将信号光分束到两个光轴中;光混合器,每个光混合器均与分开的所述两个光轴耦合;偏移量调整元件,其布。

3、置在所述两个光轴之中的一个光轴上,并且调整所述分束元件与所述光混合器之间的所述两个光轴的光程长度之差;托架;粘合剂,其填充在所述偏移量调整元件和所述托架之间;以及空隙,其在所述偏移量调整元件和所述托架彼此相对的区域中位于所述偏移量调整元件的光轴方向上的端部中,所述空隙未被所述粘合剂填充。2根据权利要求1所述的光接收器,其中所述偏移量调整元件在热膨胀系数方面与所述托架不同。3根据权利要求1所述的光接收器,其中所述偏移量调整元件由硅构成。4根据权利要求1所述的光接收器,其中所述托架上与所述偏移量调整元件沿所述光轴方向的长度的75至95对应的区域被所述粘合剂填充。5根据权利要求1所述的光接收器,其中。

4、在所述托架的与所述偏移量调整元件相对的表面中,在所述托架的与所述偏移量调整元件的所述端部对应的位置形成有第一凹形部,所述第一凹形部比所述托架的粘合到所述偏移量调整元件的表面低。6根据权利要求5所述的光接收器,其中所述第一凹形部在所述偏移量调整元件的光轴方向上设置在所述粘合剂的一侧或两侧。7根据权利要求1所述的光接收器,其中,在所述偏移量调整元件的与所述托架相对的表面中,在所述偏移量调整元件的所述端部上形成有第二凹形部,所述第二凹形部比所述偏移量调整元件的粘合到所述托架的表面高。8根据权利要求7所述的光接收器,其中,所述第二凹形部在所述偏移量调整元件的光轴方向上设置在所述粘合剂的一侧或两侧。9根。

5、据权利要求1所述的光接收器,其中,所述分束元件在热膨胀系数方面与所述偏移量调整元件不同,并且所述分束元件的与所述托架相对的表面借助所述粘合剂完全地粘合在所述托架上。10根据权利要求1至9中任一项所述的光接收器,还包括布置在分开的所述两个光轴之中的一个光轴上的反射器。11一种光接收器,包括分束元件,其将信号光分束成垂直偏振光束和水平偏振光束;光混合器,其布置在所述分束元件的后继级,并且执行所述垂直偏振光束和所述水平偏振光束的分解和合成;偏移量调整元件,其布置在所述分束元件与所述光混合器之间,并且调整由所述垂直偏振光束和所述水平偏振光束的光程长度之差引起的相位延迟;以及托架,其用于安装所述偏移量调。

6、整元件,并且在热膨胀系数方面与所述偏移量调整元件不同;其中,所述偏移量调整元件借助第一粘合剂安装在所述托架上,并且在所述偏移量调整元件的位于所述偏移量调整元件的与所述托架相对的表面的相反权利要求书CN104062720A2/2页3侧的另一表面上借助第二粘合剂安装有板体,所述板体在热膨胀系数方面与所述偏移量调整元件不同。12根据权利要求11所述的光接收器,其中所述偏移量调整元件的表面借助所述粘合剂完全地粘合在所述托架上。13一种制造用于相干光通信的光接收器的方法,所述方法包括借助粘合剂将偏移量调整元件固定到托架上;以及将透镜固定到所述托架上;其中,在所述偏移量调整元件与所述托架彼此相对的区域中在。

7、所述偏移量调整元件的光轴方向上形成未被所述粘合剂填充的空隙。14一种制造用于相干光通信的光接收器的方法,所述方法包括借助第一粘合剂将偏移量调整元件固定到托架上;借助第二粘合剂将板体安装到所述偏移量调整元件的位于所述偏移量调整元件的与所述托架相对的表面的相反侧的另一表面上,所述板体在热膨胀系数方面与所述偏移量调整元件不同;以及将透镜固定到所述托架上。权利要求书CN104062720A1/8页4光接收器以及制造光接收器的方法技术领域0001本发明涉及用于相干光通信的光接收器以及制造光接收器的方0002法。背景技术0003作为高速高容量光通信系统,已知的是相干光通信系统。在相干光通信系统的光接收器中。

8、,在分束元件将信号光分成相互垂直交叉的X偏振光束和Y偏振光束之后,光混合器执行信号光与本振光(LOCALOSCILLATORLIGHT,简称为LO光)的干涉,然后,光接收元件将光信号转换成电信号。0004日本专利申请公开NO2011188132披露了一种相干光接收器。发明内容0005在相干光接收器中,被偏振分束元件分束的光到达光混合器的光程长度彼此不同,使得发生光信号的相位延迟(即,偏移量)。由于偏移量调整元件置入光接收器的封装中,期望的是偏移量调整元件的尺寸尽可能小。当光信号穿过偏移量调整元件时的光损耗会根据偏移量调整元件的材料选择而增加。0006鉴于上述情形做出了本发明,本发明的目的是提供。

9、能够减少偏移量调整元件中的光损耗并且能够减小尺寸的光接收器以及制造光接收器的方法。0007根据本发明的方案,提供一种用于相干光通信的光接收器,包括分束元件,其将信号光分束成两个光轴;光混合器,每个光混合器均与两个分开的光轴耦合;偏移量调整元件,其布置在一个光轴上,并且调整所述分束元件与所述光混合器之间的所述两个光轴的光程长度之差;托架;粘合剂,其填充在所述偏移量调整元件和所述托架之间;以及空隙,其在所述偏移量调整元件和所述托架彼此相对的区域中位于所述偏移量调整元件的光轴方向端部中,所述空隙未被所述粘合剂填充。附图说明0008图1是根据第一实施例和比较例的光接收器的整体框图;0009图2是示出根。

10、据第一实施例和比较例的光接收器的安装形式的示意图;0010图3A和图3B是示出根据第一比较例的光接收器的详细构造的示意图;0011图4A和图4B是示出根据第二比较例的光接收器的详细构造的示意图;0012图5A至图5D是示出根据比较例的光接收器的模拟结果的曲线图;0013图6A和图6B是示出根据第一实施例的光接收器的详细构造的示意图;0014图7A和图7B是示出根据第一实施例的光接收器的模拟结果的曲线图;0015图8是示出制造根据第一实施例的光接收器的方法的流程图;0016图9A和图9B是示出根据第二实施例的光接收器的详细构造的示意图;0017图10是示出制造根据第二实施例的光接收器的方法的流程。

11、图;说明书CN104062720A2/8页50018图11A和图11B是示出根据第二实施例的变型例的光接收器的详细构造的示意图;0019图12A和图12B是示出根据第三实施例的光接收器的详细构造的示意图;以及0020图13是示出制造根据第三实施例的光接收器的方法的流程图。具体实施方式0021首先,将对第一至第三实施例以及比较例所共有的光接收器整体构造进行说明。接着,将对根据比较例的光接收器进行说明,然后,将对根据第一至第三实施例的光接收器进行说明。0022图1是根据第一实施例和比较例的光接收器的整体框图。光接收器100是用于相干光通信的光接收器。光接收器100包括光信号处理单元10,其处理光信。

12、号;以及电信号处理单元40,其与光信号处理单元10的后继级连接并且处理电信号。0023光信号处理单元10包括分束元件12(PBS偏振分束器)、光束分束器14(BS)、光混合器16、光接收元件18、放大器20以及偏振旋转元件22。光信号处理单元10还包括偏移量(SKEW)调整元件、透镜、反射镜(在图2中示出)等等,但是在图1中省略了这些元件。电信号处理单元40包括模拟数字转换器(ADC)42以及数字信号处理器(DSP)44。0024分束元件12将经由单模光纤(SMFSINGLEMODEFIBER)引入的信号光(信号)分成相互垂直交叉的X偏振光束和Y偏振光束。X偏振光束进入X侧光混合器16X。在偏。

13、振面被偏振旋转元件22旋转90度并且Y偏振光束变成X偏振光束之后,X偏振光束进入Y侧光混合器16Y。例如,TM(横向磁)光能够用作X偏振光束,并且TE(横向电)光能够用作Y偏振光束。然而,可将TE光用作X偏振光束,并且可将TM光用作Y偏振光束。0025光束分束器14将经由保偏光纤(PMF)从外部本振光源装置13引入的本振光(LO光)分成X侧和Y侧。本振光(LO光)被预先设定为X偏振光束,并且进入X侧光混合器16X和Y侧光混合器16Y。0026光混合器16X、16Y中的每一个都借助内部光电路来执行入射信号光和入射本振光的分解、合成和延迟,并且从四个端口输出相干光。每个光混合器16可以由例如石英制。

14、平面光波电路(PLC)构成。在光混合器16X将X偏振光束的信号光(信号)与本振光(LO)合成之后,X偏振光束的信号光(信号)被分成同相分量I(同相)和正交相分量Q(正交)的各自的正分量(P)和负分量(N),并且分出的分量作为四个光信号(XIP、XIN、XQP和XQN)输出。类似地,在光混合器16Y也将Y偏振光束的信号光(信号)与本振光(LO)合成之后,Y偏振光束的信号光(信号)被分成同相分量I(同相)和正交相分量Q(正交)的各自的正分量(P)和负分量(N),并且分出的分量作为四个光信号(YIP、YIN、YQP和YQN)输出。0027光接收元件18将从光混合器16X、16Y输出的相干光光电地转换。

15、成模拟电信号。每个光接收元件18包括例如光电二极管(PD)。每个放大器20都将从光接收元件18输出的电信号的一对正分量和负分量合成,并且将合成信号放大。每个放大器20都包括例如跨阻抗放大器(TIA)。放大的电信号从光信号处理单元10的电输出端子输出,并且输入到电信号处理单元40中。0028每个模拟数字转换器(ADC)42都利用模拟数字转换处理将从光信号处理单元10输出的模拟电信号转换成数字信号。数字信号处理器44对转换后的数字信号执行包括信说明书CN104062720A3/8页6号解调在内的各种信号处理。利用上述处理,能够执行数字相干通信。0029图2是示出根据第一实施例和比较例的光接收器的安。

16、装形式的示意图。在图2中,仅示出了光信号处理单元10的内部结构,并且省略了关于电信号处理单元40的标示。与图1中的部件相同的部件用相同的附图标记来表示,并且省略对它们的详细说明。0030如图2所示,用于引入信号光(信号)的单模光纤26和用于引入本振光(LO光)的保偏光纤28与设置在光信号处理单元10的壳体24中的连接器25连接。在壳体24中,除了设置有图1所说明的结构之外,还布置有反射镜32、透镜34和偏移量调整元件30。0031反射镜32X和32Y分别布置在分束元件12和光束分束器14的后继级,将光的移动方向改变90度,并且向光混合器16的方向引导光。透镜34布置在光混合器16的前级,使穿过。

17、反射镜32X、32Y以及偏移量调整元件30X、30Y的光会聚,并且将光引入光混合器16X和16Y中。偏移量调整元件30X和30Y布置在壳体24中。偏移量调整元件30X布置在分束元件12与一个透镜34之间,并且偏移量调整元件30Y布置在光束分束器14与一个透镜34之间。0032此处,利用分束元件12分束的信号光之中的X偏振光束笔直前进,并且被引入X侧的光混合器16X。相比之下,利用分束元件12分束的信号光之中的Y偏振光束被反射镜32Y反射一次,并且被引入Y侧的光混合器16Y中。因此,Y偏振光束的传输距离变长,增大量仅为分束元件12与反射镜32Y之间的距离M1。与X偏振光束相比,发生了相位延迟。0。

18、033而且,在利用光束分束器14分束的本振光(LO光)中,Y侧的光笔直前进,并且被引入Y侧的光混合器16Y中。相比之下,X侧的光被反射镜32X反射一次,并且被引入X侧的光混合器16X。因此,X侧的光的传输距离变长,增大量仅为光束分束器14与反射镜32X之间的距离M2。与Y侧的光相比,发生了相位延迟。0034当上述距离M1和M2是例如5MM时,延迟时间变成17P秒。这是远超过10P秒(为OIF(光互联论坛)的规格所确定的信道不齐时间)的值,并且该延迟时间在设计时是不能忽视的。上述信道不齐表示在所有的光学系统和所有的电气系统中的总延迟时间。因此,期望的是X偏振光束与Y偏振光束之间的延迟时间基本上等。

19、于或小于5P秒,并且更期望的是X偏振光束与Y偏振光束之间的延迟时间等于或小于2P秒。0035因此,在分束元件12与一个透镜34之间布置偏移量调整元件30X,如图2所示。偏移量调整元件30X是用于调整在分束元件12与光混合器16(16X、16Y)之间的两个光轴的光程长度之差的元件。当偏移量调整元件30X沿光轴方向的长度为“L”并且折射率是“N”时,穿过偏移量调整元件30X时的光程长度通过替换空气而仅增加了1NL。因此,能够补偿由与距离M1对应的光程长度之差引起的相位延迟,能够将X偏振光束与Y偏振光束之间的延迟时间调整成5P秒或更少,或者2P秒或更少。0036而且,对于本振光(LO光),在光束分束。

20、器14与一个透镜34之间布置偏移量调整元件30Y,从而可以如同信号光(信号)的情况那样调整X侧与Y侧的光程长度之差,并且可以使得延迟时间为5P秒或更少,或者2P秒或更少。0037接着,将对偏移量调整元件30(30X和30Y)的详细构造进行说明。0038(比较例)图3A和图3B是示出根据第一比较例的光接收器的详细构造的示意图。图3A示意性地示出了偏移量调整元件的剖视图,图3B示意性地示出了偏移量调整元件的俯视图。如图3A所示,偏移量调整元件30安装到托架50上。粘合剂52填充在偏移量调说明书CN104062720A4/8页7整元件30与托架50之间,并且偏移量调整元件30借助粘合剂52固定到托架。

21、50上。如图3A和图3B所示,粘合剂52施加到托架50的与偏移量调整元件30相对的表面上,即,托架50与偏移量调整元件30之间的所有相对区域中。也就是说,偏移量调整元件30和托架50彼此相对的表面之间的所有区域都填充有粘合剂52。在第一比较例中,将玻璃用作偏移量调整元件30,并且将树脂用作粘合剂52。0039图4A和图4B是示出根据第二比较例的光接收器的详细构造的示意图。图4A示意性地示出了剖视图,图4B示意性地示出了俯视图。偏移量调整元件30和托架50的基本构造与图3中的相同,省略对它们的详细说明。在第二比较例中,将硅(SI)用作偏移量调整元件30。由于与玻璃的折射率相比硅的折射率较大,所以。

22、硅能够使得当相同光程长度之差得到修正时偏移量调整元件30沿光轴方向的长度L更小。0040当如上所述光程长度之差被修正为55MM时,偏移量调整元件30的长度L1在使用折射率为207的玻璃的情况下是51MM,或在使用折射率为150的玻璃的情况下是11MM(参见图3A)。相比之下,当使用折射率为348的硅X时,偏移量调整元件30的长度L2为22MM(参见图4A)。因此,由于能够通过为偏移量调整元件30使用具有大折射率的材料来使得偏移量调整元件30微型化,所以也能够使得光接收器100的尺寸微型化。当将玻璃用于偏移量调整元件30的材料时,大约2的折射率是最大的,但是当将硅用于该材料时,可以实现3或更大的。

23、折射率,如上文提到的。0041此处,当由于温度等的变化而使得托架50变形时,安装到托架50上的偏移量调整元件30变形,光轴偏移,从光纤26、28到光混合器16的光耦合率可能会改变,并且因此可能发生光耦合损耗。具体地,由于托架50的热膨胀系数通常大于偏移量调整元件30的热膨胀系数,所以偏移量调整元件30翘曲。通过进行关于上述光损耗的模拟,获取了如图5所示的知识(将在下面进行说明)。模拟是在下列条件下进行的。对托架50的热膨胀系数大于偏移量调整元件30的热膨胀系数的实例进行了说明。托架50的热膨胀系数可以小于偏移量调整元件30的热膨胀系数。在本比较例中,由于托架50的热膨胀系数和偏移量调整元件30。

24、的热膨胀系数彼此不同,所以偏移量调整元件30翘曲。0042托架50的尺寸为沿光轴方向的长度为19MM,宽度为98MM,高度为125MM。已将铁镍钴(FENICO)合金用于托架50的材料。FENICO合金的杨氏模量已设定为159GPA,FENICO合金的泊松比已设定为03,并且FENICO合金的热膨胀系数已设定为601061/K。0043根据第一比较例的偏移量调整元件30的尺寸为沿光轴方向的长度为51MM,宽度为1MM,高度为1MM。已将折射率N207的玻璃用作偏移量调整元件30的材料。玻璃的杨氏模量已设定为753GPA,玻璃的泊松比已设定为0247,并且玻璃的热膨胀系数已设定为791061/K。

25、。0044根据第二比较例的偏移量调整元件30的尺寸为沿光轴方向的长度为22MM,宽度为1MM,高度为1MM。已将折射率N348的硅(SI)用作偏移量调整元件30的材料。硅的杨氏模量已设定为170GPA,硅的泊松比已设定为03,并且硅的热膨胀系数已设定为241061/K。0045在上述条件下,置入有偏移量调整元件30的壳体24的温度已经从25度变成了85度,并且计算了偏移量调整元件30变形之后的光位移量和光耦合损耗。此处,粘合剂52是说明书CN104062720A5/8页8具有50M厚度的环氧树脂。0046图5A至图5D是示出根据比较例的光接收器的模拟结果的曲线图。图5A是根据第二比较例的指示在。

26、存在偏移量调整元件30的信号光侧的路径(下文称为“LL”)中的光位移量的曲线图。横轴指示光移动方向(Z方向)的坐标MM,纵轴指示沿与光轴垂直的方向(Y方向)的光位移量MM。图5A中的阴影部分所示的区域是存在偏移量调整元件30的区域。图5B是根据第二比较例的指示在不存在偏移量调整元件30的本振光(LO光)侧的路径(下文称为“LR”)中的光位移量的曲线图。横轴指示光移动方向(Z方向)的坐标MM,纵轴指示沿与光轴垂直的方向(Y方向)的光位移量MM。0047当将图5A和图5B相互比较时,在不存在偏移量调整元件30的路径(LR)中,光位移量沿光移动方向(Z方向)单调地增加。相反,在存在偏移量调整元件30。

27、的路径(LL)中,在达到偏移量调整元件30的入口之前LL的光位移量与LR的光位移量相同。然而,在偏移量调整元件30的出口处,光位移量的斜度快速地从正变为负。这是因为在偏移量调整元件30的出口处光的发射角向下(即,向托架50侧)改变。0048图5C是示出除了上述两个路径(LL和LR)之外的不存在偏移量调整元件30的信号光侧的路径(下文称为“RL”)以及存在偏移量调整元件30的本振光(LO光)侧的路径(下文称为“RR”)的各自的光耦合损耗DB的曲线图。当将玻璃用作偏移量调整元件30时(第一比较例),如图5C所示,每个路径的光耦合损耗为大约001DB,并且不存在大的差异。相比之下,当将硅用作偏移量调。

28、整元件30时(第二比较例),不存在偏移量调整元件30的路径(LR和RL)的光耦合损耗与使用玻璃情况下的光耦合损耗相同。然而,存在由硅制成的偏移量调整元件30的路径(LL和RR)的光耦合损耗非常大,即,034DB。0049上述路径以如下方式对应于图2的相应的光学元件0050LL光从分束元件12通过偏移量调整元件30X进入X侧光混合器16X的路径;0051LR光从光束分束器14通过反射镜32X进入X侧光混合器16X的路径;0052RL光从分束元件12通过反射镜32Y进入Y侧光混合器16Y的路径;以及0053RR光从光束分束器14通过偏移量调整元件30Y进入Y侧光混合器16Y的路径。0054图5D示。

29、出了将上述模拟结果进行汇总的表。此外,在表的左手栏中指示了根据各光耦合损耗计算出的光衰减因子。当将硅用于偏移量调整元件30时(第二比较例),在不存在偏移量调整元件30的路径(LR和RL)中,光衰减因子是小值,即,03。然而,在存在偏移量调整元件30的路径(LL和RR)中,光衰减因子是大值,即,75。0055(第一实施例)图6A和图6B是示出根据第一实施例的光接收器的详细构造的示意图。图6A示意性地示出了偏移量调整元件的剖视图,图6B示意性地示出了偏移量调整元件的俯视图。如图6A所示,偏移量调整元件30安装到托架50上。粘合剂52填充到偏移量调整元件30与托架50之间,并且偏移量调整元件30借助。

30、粘合剂52固定到托架50上。0056在第一实施例中,将硅(SI)用于偏移量调整元件30。例如,可以将环氧树脂用于粘合剂52。如同比较例,可以将例如铁镍钴(FENICO)合金用于托架50。可以将CU成分为10至20的铜钨(CUW)用作托架50的材料。在该情况下,当CU成分为10时,托架50的热膨胀系数是65106,当CU成分是15时,托架50的热膨胀系数是73106,而当CU成分是20时,托架50的热膨胀系数是83106。可将除了上述材料之外的材料用于托架50,只要该材料的热膨胀系数大于偏移量调整元件30的热膨胀系数即可。在本实施例说明书CN104062720A6/8页9中,将具有比偏移量调整元。

31、件30的热膨胀系数大的热膨胀系数的材料用作托架50的材料,但是可将具有比偏移量调整元件30的热膨胀系数小的热膨胀系数的材料用作托架50的材料。由于托架50的热膨胀系数和偏移量调整元件30的热膨胀系数彼此不同,所以出现了偏移量调整元件30翘曲的问题。0057在根据第一实施例的光接收器中,在偏移量调整元件30与托架50彼此相对的区域中的偏移量调整元件30的光轴方向两端上形成有未被粘合剂52填充的空隙54。因此,偏移量调整元件30与托架50之间的粘合面积变小,从而能够减小在温度变化时偏移量调整元件30的翘曲量,即使当使用与托架50相比的热膨胀系数差大的硅时也是如此。结果,能够限制光位移量的变化,能够。

32、减少光耦合损耗,并且能够使得光接收器微型化。0058图7A和图7B是示出根据第一实施例的光接收器的模拟结果的曲线图。图7A是示出当将树脂用作粘合剂52时树脂厚度与光损耗之间的关系的曲线图。横轴指示树脂厚度,左侧的纵轴指示光轴的角失准值,右侧的纵轴指示耦合损耗DB。在图7A中,树脂的偏差量MM(即,未形成有树脂的区域(空隙54)在光轴方向上的长度)被设定为“0”,并且进行计算。图7B是示出树脂的偏差量与光损耗之间的关系的曲线图。右侧和左侧的横轴与图7A中的相同,并且纵轴指示树脂的偏差量MM。在图7B中,树脂厚度设定为50M,并且进行计算。0059随着树脂厚度增加,耦合损耗和角失准值接近0(即,变。

33、小),如图7A所示。然而,随着厚度增加将导致成本增加以及设备(即,光接收器)变大。相反,随着树脂厚度减小,耦合损耗和角失准值变大,并且在某点之后变化的斜度也变陡。因此,期望的是耦合损耗的斜度变为固定值以下,并且期望的是树脂厚度是例如50M。0060随着偏差量增加,耦合损耗和角失准值接近0(即,变小),如图7B所示。在本实施例中,当在沿光轴方向的长度为22MM的偏移量调整元件30中树脂厚度设定为50M并且偏差设定为05MM时,光耦合损耗能够设定为近似0。0061由于沿光轴方向发生偏移量调整元件30的翘曲,所以期望的是沿着偏移量调整元件30的光轴方向形成空隙54。空隙54可以如图6A所示形成在粘合。

34、剂52的两侧,并且可以仅形成在粘合剂52的一侧。0062由于当空隙54变得过大时粘合剂的固定强度劣化,所以期望的是空隙54的各种尺寸是能够确保足够固定强度的最大尺寸。具体地,期望的是粘合剂52依照偏移量调整元件30沿光轴方向的长度的75至95形成。0063关于第一实施例中的除了偏移量调整元件30X和30Y之外的光学元件(即,分束元件12、光束分束器14、光混合器16X和16Y、反射镜32X和32Y以及透镜34),不是将硅而是将玻璃用作材料。除了偏移量调整元件30X和30Y之外,不需要如上所述在光学元件上布置空隙54。上述光学元件可以与偏移量调整元件30形成在相同的托架50上,也可以形成在另一托。

35、架上。当上述光学元件形成在相同的托架50上时,能够通过使用相同的粘合剂52来提高制造过程的效率。0064图8是示出制造根据第一实施例的光接收器的方法的流程图。首先,借助粘合剂52将偏移量调整元件30安装到托架50上(步骤S10)。此时,在托架50与偏移量调整元件30之间形成未被粘合剂52填充的空隙54。与偏移量调整元件30的安装过程并行地,将其它光学元件中的分束元件12、光束分束器14、光混合器16X和16Y以及反射镜32X和32Y说明书CN104062720A7/8页10安装到托架50上。0065接着,将透镜34安装到托架50上(步骤S12)。此时,通过使光从虚设(DUMMY)光纤进入,观察。

36、到光接收元件18的光强度的变化,并且调整透镜的位置和角度以使接收到的光量变成最大值。接着,通过缝焊等来实施壳体24的气密密封(步骤S14)。然后,将光纤26和28与壳体24的连接器25连接(步骤S16)。根据上述过程,完成了第一实施例的光接收器。0066在第一实施例的光接收器的制造过程中将偏移量调整元件30安装到托架50上的过程(步骤S10)中,调整粘合剂52的量,使空隙54形成在托架50与偏移量调整元件30之间。因此,能够任意地改变空隙54的位置、尺寸等。0067(第二实施例)第二实施例是在托架或偏移量调整元件上设置用于调整粘合剂填充量的凹形部的实例。0068图9A和图9B是示出根据第二实施。

37、例的光接收器的详细构造的示意图。与第一实施例(图6)中的部件相同的部件用相同的附图标记表示,并且省略对它们的详细说明。在第二实施例中,在托架50的表面(即,偏移量调整元件30侧)上形成比偏移量调整元件30的粘合表面低的第一凹形部56。第一凹形部56沿着与偏移量调整元件30的光轴80相交的方向(例如,垂直方向)延伸,并且能够容纳粘合剂52的多余部分。而且,第一凹形部56在光轴80的方向上形成在粘合剂52前方和后方(未被粘合剂52填充的端部)。0069图10是示出用于制造根据第二实施例的光接收器的方法的流程图。与第一实施例(图8)中的部件相同的部件用相同的附图标记表示,并且省略对它们的详细说明。首。

38、先,准备托架50,在托架50中,第一凹形部56形成在靠近偏移量调整元件30的表面上并且沿着与偏移量调整元件30的光轴80相交的方向延伸(步骤S8)。接着,如同第一实施例那样,安装偏移量调整元件30和其它光学元件(步骤S10)。然后,安装透镜34(步骤S12)。0070能够借助施加在托架50上的粘合剂52的量来调整托架50与偏移量调整元件30之间的空隙54的尺寸(即,偏差量)。然而,当将半液态树脂用作粘合剂时,存在偏差量的可控性变差的问题。于是,如第二实施例中所描述的,在托架50上形成第一凹形部56,并且通过将粘合剂52施加到置于第一凹形部56之间的区域中而使粘合剂52的多余部分流入第一凹形部5。

39、6中。因此,粘合剂52能够施加到期望区域,并且能够提高偏差量的可控性。0071第一凹形部56可以仅形成在偏移量调整元件30的一侧,也可以形成在偏移量调整元件30的两侧,如图9A和图9B所示。当第一凹形部56形成在偏移量调整元件30的两侧时,施加粘合剂52的位置被限制在两个第一凹形部56之间,因此,能够进一步提高偏差量的可控性。0072图11A和图11B是示出根据第二实施例的变型例的光接收器的详细构造的示意图。与第二实施例(图10)中的部件相同的部件用相同的附图标记表示,并且将省略对它们的详细说明。在本变型例中,第二凹形部58不是形成在托架50上,而是形成在偏移量调整元件30的施加有粘合剂52的。

40、表面的两侧(即,未被粘合剂52填充的端部)。由于第二凹形部58位于比施加有粘合剂52的表面高一个台阶(远离托架50)的位置处,所以粘合剂52不会到达第二凹形部58并且在第二凹形部58与托架50之间形成空隙54。因此,即使当将粘合剂52施加到托架50上时的可控性变差,也能够形成具有期望偏差量的空隙54。0073如上所述,如第二实施例中所描述的,即使当第二凹形部58不是形成在托架50上说明书CN104062720A108/8页11而是形成在偏移量调整元件30上,也能够提高偏差量的可控性。0074(第三实施例)第三实施例是这样的实例在偏移量调整元件30的位于偏移量调整元件的靠近托架50的表面的相反侧。

41、的另一表面上设置用于控制修正量的板体。0075图12A和图12B是示出根据第三实施例的光接收器的详细构造的示意图。与第一实施例(图6)中的部件相同的部件用相同的附图标记表示,并且省略对它们的详细说明。在第三实施例中,在托架50与偏移量调整元件30之间不形成空隙54,并且偏移量调整元件30的所有粘合表面都被粘合剂52填充。在偏移量调整元件30的位于偏移量调整元件30的靠近托架50的表面的相反侧的另一表面上借助粘合剂62安装板体60。0076板体60由具有比偏移量调整元件30的热膨胀系数大的热膨胀系数的材料制成,并且如同托架50那样,可以将例如铁镍钴(FENICO)合金用于板体60。关于板体60的。

42、尺寸,沿光轴方向的长度可设定为22MM,宽度可设定为1MM(即,这与偏移量调整元件30相同),并且高度可设定成例如05MM。0077根据第三实施例的光接收器,具有大热膨胀系数的板体60设置在偏移量调整元件30的位于靠近托架50的表面的相反侧的另一表面上。因此,由托架50与偏移量调整元件30之间的热膨胀系数差导致的翘曲抵消了由板体60与偏移量调整元件30之间的热膨胀系数差导致的翘曲,因此能够减小偏移量调整元件30的翘曲量。结果,如同第一实施例和第二实施例那样,能够限制光位移量的变化,能够减少光耦合损耗,并且能够使得光接收器微型化。0078图13是示出制造根据第三实施例的光接收器的方法的流程图。与。

43、第一实施例(图8)中的部件相同的部件用相同的附图标记表示,并且将省略对它们的详细说明。首先,如同第一实施例那样,安装偏移量调整元件30和其它光学元件(步骤S10)。接着,将板体60安装在偏移量调整元件30上(步骤S11)。此时,用于安装板体60的粘合剂(即,第二粘合剂62)可以与填充在托架50与偏移量调整元件30之间的粘合剂(即,第一粘合剂52)相同,并且也可以与第一粘合剂52不相同。另外,期望的是板体60的热膨胀系数与托架50的热膨胀系数相同,或者为接近托架50的热膨胀系数的值。0079在安装板体60之后,安装透镜34(步骤S12)。根据上述过程,完成了第三实施例的光接收器。0080此处,第。

44、三实施例的光接收器不包括空隙54以及凹形部56和58,而是可以包括空隙和凹形部。0081虽然详细地说明了本发明的实施例,本发明不限于具体描述的实施例,而是包括落入本发明要求保护的范围之内的其它实施例和变型例。说明书CN104062720A111/9页12图1说明书附图CN104062720A122/9页13图2图3A说明书附图CN104062720A133/9页14图3B图4A图4B说明书附图CN104062720A144/9页15图5A图5B图5C图5D说明书附图CN104062720A155/9页16图6A图6B图7A说明书附图CN104062720A166/9页17图7B图8说明书附图CN104062720A177/9页18图9A图9B图10说明书附图CN104062720A188/9页19图11A图11B图12A说明书附图CN104062720A199/9页20图12B图13说明书附图CN104062720A20。

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