專利名稱：光具座的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光具座(optical bench)，更具體的說，是涉及一種結構被改進的光具座，其中光程被縮短，光學元件的失準容限加大。
背景技術：
目前，隨著光通信網傳送數據量的增加，光通信系統的數據傳送方式變為波分復用傳送方式(WDM)。由于這種波分復用傳送系統WDM需要網絡間的連接，所以光交叉連結器，即光具座成為波分復用傳送系統的必要元件。
在傳統的光具座中，如圖1所示，多個微反射鏡40分布在基底10上而成為一矩陣，還分布有每個都用于傳送光信號到微反射鏡40上的多個輸入光纖20和每個都用于接收并傳送從微反射鏡40上反射的光信號的多個輸出光纖50。在微反射鏡40與輸入光纖20和輸出光纖50之間布置多個光學輸入和輸出元件30和60，用于會聚和/或發散入射光束。
輸入光纖和輸出光纖20和50以預定的間距平行放置在第一V形槽25中，并且光學輸入和輸出元件30和60放置在與第一V形槽25相連接的第二V形槽35內。輸入和輸出光纖20和50分別與光學輸入和輸出元件30和60沿一條直線對齊。輸入和輸出光纖20和50、光學輸入和輸出元件30和60以及微反射角40與光軸對齊。
對于具有上述結構的光具座，從光源(未示出)發出的光束進入輸入光纖20，進而又進入光學元件30，并被預定的微反射鏡40反射。被微反射鏡40反射的光束通過光輸出元件60和輸出光纖50輸出。
通過把微反射鏡40定位成平放或垂直放在基底10上，入射束的光路可改向到預想的輸出通道。具體地說，當微反射鏡40定位成垂直放在基底10上時，入射束被微反射鏡40反射。當微反射鏡40定位成平放在基底10上時，入射束直線穿行。
在通過改變光路來傳送光信號到預定通道的過程中，如上所述，當例如經輸入光纖20和光學輸入元件30從輸入通道ch_1接收到的輸入光信號經過S’到達距離光輸入元件30最近的微反射鏡40，被微反射鏡40反射，并經光路S’、光學輸出元件60a、輸出光纖50a以及輸出通道ch(N+1)被輸出時，形成最短的光路。在這種情況下，形成的最短光路是2S’。
同時，當經輸入光纖20’和光學輸入元件30’從輸入通道chN接收到的光學信號到達到達距離光輸入元素30’最遠的微反射器40’，經過光路L’被微反射鏡40’反射，并經光程L’進入輸出光通道ch_(N+M)時，形成最大的光程。在此，M指輸出通道的數量，N指輸入通道的數量。假設M同N相等，最大光程2L’可表示為方程(1)，方程式中，利用單位光程S’和介于每個光學元件30(60)之間的通道間距P’2L’＝2(S’+(N-1)P’) (1)在方程(1)中，N指輸出通道的數量。M指輸入通道的數量，在此，N與M相等。由于V形槽的構造特征，光輸入與輸出元件30和60與V形槽35不能完全符合，所以通道間距P’大于每個光學元件的直徑D。因此，光學元件的直徑越大，通道間距P’越大，最大光程2L’也越大。
圖3表示在光輸入及輸出元件30和60的直徑分別為0.3mm和1mm、并且單位光程S’等于1mm時的每個N×N通道結構的最大光程2L’。對于這個最大光程的計算，通道間距P’通常情況下比光學元件的直徑(D)大66％。
在圖3中，最大光程2L’的長度明顯的隨著通道N的數量的增加而顯著加大。舉例來說，對于一個128×128的通道結構，當光學輸入及輸出元件30和60的直徑為1mm時，光信號應傳播400倍于光輸入及輸出元件直徑(D)的距離。由于光程變長，光程的校準會變的困難。因此，為了保持光效性，應當把微反射鏡反射角度的偏差、以及光學元件同光纖或光學元件與微反射鏡間的準直誤差都應該被精確的控制到最小。結果是，由于裝配成本的提高，生產成本也隨之增加。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種具有改進結構的光具座，在光具座中，光纖和光學元件布置成交錯的形式以縮短最大光程，并且對光纖或微反射鏡的失準容限也增大。
為實現本發明的目標，提供一種光具座，包括基底；以其間預定的間隙放置在基底上的輸入和輸出光纖，在輸入和輸出光纖的遠端形成“之”字形，用于引導輸入及輸出光束；輸入及輸出元件，布置在每個輸入及輸出光纖的遠端，用于聚集和/或分散輸入及輸出光束；以及多個微反射鏡，用于接收來自光學輸入元件的輸入光束并把接收到的輸入光束反射到預定通道。
優選地是，光具座滿足P≤D，其P代表通道間距，而D代表光學輸入及輸出元件的直徑。
優選地是，輸入光纖和光學輸入元件，或輸出光纖和光纖輸出元件放置在不同的平面上。
優選地是，輸入和輸出光纖以及光學輸入和輸出元件布置成多層，并且每一層交替分布。
通過參考附圖對優選實施例的詳細描述，本發明的上述目的和優點將變的更明顯。
圖1表示傳統光具座的結構；圖2表示沿圖1中線II-II和II’-II’的截面；圖3表示通道的數量相對最大光程長度的關系曲線；圖4表示根據本發明優選實施例的光具座構造；圖5表示沿圖4中線V-V和V’-V’截取的截面。
圖6對比性地示出傳統光具座與本發明的光具座中，相對通道的數量的最大光程長度的變化；圖7表示根據發明的對于16×16通道構造的光具座的插入損耗曲線；圖8表示常規的對于16×16通道構造的傳統光具座插入損耗曲線圖。
具體實施例方式
如圖4所示，根據本發明優選實施例的光具座包括一個基底100；以預定的間隙分布在基底100上的輸入和輸出光纖120a、120b、150a和150b，分別用于引導輸入及輸出光束；輸入及輸出元件130a、130b、160a和160b，以交錯的形式布置在基底上，與輸入和輸出光纖120a、120b、150a和150b連接；以及多個以矩陣形式分布在基底上的多個微反射鏡140，用于把從光學輸入元件130a和130b輸入的光束反射到預定通道。
在具有如上構造的光具座中，從光源(未示出)發出的光束進入輸入光纖120a和120b，隨即又進入光學輸入元件130a和130b，并被微反射鏡140反射。被微反射鏡140反射出的光束通過光學輸出元件160a和160b及輸出光纖150a和150b被輸出。光學輸入及輸出元件130a、130b、160a及160b可以是用于會聚或發散入射光束的元件，比如，球面透鏡，綠色透鏡或準直透鏡。
參考圖5，輸入和輸出光纖120a，120b，150a和150b被放在第一個V型槽125中，而光學輸入和輸出元件130a，130b，160a和160b被放在第二個V型槽135中。微反射鏡140相對于光學輸入和輸出元件130a，130b，160a及160b傾斜45度角，并直立在基底100上以把入射光束反射到光學輸出元件160a和160b。或者，可以調節微反射鏡140來改變光程，使微反射鏡平放在基底10上，并使入射光束直線通過。
輸入和輸出光纖120a，120b，150a及150b以預定的間隙安放在第一個V型槽125里，使得偶數輸入和輸出光纖120b和150b的遠端比奇數輸入和輸出光纖120a和120b的遠端更接近基底100的邊緣，并以奇數和偶數輸入和輸出光纖120a，120b，150a及150b的遠端形成“之”字形，并在每個偶數輸入和輸出光纖120b和150b遠端前面，相鄰的奇數輸入和輸出光纖120a和150a之間留出空間G。奇數輸入和輸出光學元件130a和160a布置在奇數輸入和輸出光纖120a和150a的遠端，而偶數輸入及輸出光學元件130a和160a放置在空間G里。可以理解的是偶數光纖和光學元件同奇數光纖和光學元件的布置是可以互換的。
空間G的設計使得利用了由于第二V型槽135同第一V型槽125寬度的不同而形成的不必要空間，其中第二V形槽135用于光學輸入和輸出元件130a，130b，160a及160b，而第一V形槽用于輸入和輸出光纖120a，120b，150a和150b。尤其是，如圖1所示，當光學輸入和輸出元件30和60沿一條直線布置時，就形成了相應于第一V型槽25同第二V型槽35之間寬度差的不必要空間Q。結果，光程隨著空間Q的變大而變長。本發明中的光具座用不必要的空間Q作為光學元件的空間，因此使得光程達到最小。
或者，交錯布置的輸入和輸出光纖120a，120b，150a和150b與光學輸入和輸出元件130a，130b，160a和160b可以形成一個多層結構以進一步有效縮短光程。在這種情況下，介于各層之間的光纖和光學元件的布置就可以互相替換。
下面將描述本發明光具座中的最小光程和最大光程。在圖4中，S″代表一單位光程，它是奇數光學輸入和輸出元件130a、160a與相應的最近的微反射鏡之間的最短光程。“L”代表對應于奇數光學輸入和輸出元件130a，160a與相應的間距最遠的微反射鏡之間的距離的光程，“T”代表光學輸入和輸出元件130a、160a的長度，“P”代表對應于每個光纖之間距離的通道間距。
當經輸入通道ch_1輸入的入射光束通過一奇數光學元件130a和光程S，被距奇數光輸入元件130a最近的微反射鏡140反射、并經光路S和輸出通道ch_(N+1)輸出時，形成最小光程。在這種情況下，最小光程對應于2S。
當經輸入通道ch_N輸入的入射光束通過偶數光學元件130b和對應于每個光學元件的長度T的距離以及光路L、被距偶數光學輸入元件130b最遠的微反射鏡140’反射、并經光路L、距離T以及輸出通道ch_(N+M)輸出時，形成本發明光具座的最大光路。在此，M指輸出通道的數量，N指輸入通道的數量。假設M同N相等，最大光程(2(T+L))可表示為以下公式(2)2(T+L)＝2((T+S)+(N-1)P) (2)N指輸出光學元件的數量，其與輸入光學元件的數量M相等。輸入和輸出光學元件130a，130b，160a和160b的長度T約為幾微米，因此光程增加的長度T幾乎可以忽略不計。通道間距P小于或等于光學輸入和輸出元件130a，130b，160a和160b的直徑D。這是因為臨近的光學輸入和輸出元件130a，130b，160a和160b由于它們以交錯地形式布置而有一個重疊的部分。即，通道間距P與光學元件的直徑D之間滿足下列關系P≤D (3)圖6比較性地表示對于傳統光具座和本發明光具座相對通道的數量與最大光程長度的變化，傳統光具座中的光纖和光學元件沿一直線放置，而本發明中的光纖和光學元件以交錯形式布置，屆時單位光程S為1mm，光學輸入和輸出元件130a，130b，160a和160b的長度T為3mm，而直徑為1mm時。如圖6所示，對于一個128×128通道構造，本發明的最大光程比傳統的光具座的最大光程短大約200mm。通道的數量越大，本發明與現有技術中的最大光程長度的差別也越大。
另外，雖然在上述實施例中光纖和光學元件交錯形式布置在相同平面上，但光纖和光學元件也可以放置成多層或以交錯的形式布置在不同平面上。當需要把輸入光纖120a和120b、輸出光纖150a和150b，或輸入和輸出光學元件130a，130b，160a和160b放在不同平面上時，光程可以通過交錯形式地安放光纖與光學元件而被縮短。
圖7是本發明光具座的插入損耗曲線圖，其中，當微反射鏡放置成適于16×16通道構造時，輸入和輸出光纖以及光學輸入輸出元件呈交錯形式布置。輸入線路I(T)和輸出線路J(R)中光束的插入損耗以dB測量。最大插入損耗(Max)是3.197dB，最小插入損耗(Min)是2.312dB。平均最大插入損耗(Ave)為2.552，標準偏差(SD)為0.196時。
圖8是傳統光具座對于16×16的通道結構的輸入線路I(T)和輸出線路J(R)的插入損耗曲線圖，其中輸入和輸出光纖以及光學輸入輸出元件沿一條直線放置。總插入損耗比圖7中本發明的光具座的插入損耗要大。在傳統的光具座中，最大插入損耗(Max)是5.721dB，大于本發明的光具座，最小插入損耗(Min)是2.329dB。傳統光具座平均插入損耗為3.094dB，標準偏差(SD)為0.859。平均插入損耗(Ave)和標準偏差(SD)都比本發明中光具座的數據大。
從這個結果可以證明，本發明中的光具座的光程可以被適當縮短，同時插入損耗也被降低。
如上所述，在本發明中的光具座中，輸入和輸出光纖與光學輸入輸出元件以交錯形式布置，使得光具座的總體容積可以隨著最佳的空間利用而被降低。除此之外，光程縮短，因而光學元件的誤差容限增大而使裝配成本降低。本發明中的光具座具有低插入損耗和最大的耦合效率。
雖然根據優選實施例展示和描述了本發明，但本領域的技術人員應該知道，在不背離權利要求限定的本發明的精髓和范圍的前提下，可以做各種形式和細節上的變化。
權利要求
1.一種光具座，包括基底；以預定的間隙放置在基底上的輸入和輸出光纖，輸入和輸出光纖的遠端形成“之”字形，用于引導輸入及輸出光束；輸入及輸出元件，布置在每個輸入及輸出光纖的遠端，用于聚集和/或分散輸入及輸出光束；以及多個微反射鏡，用于接收來自光學輸入元件的輸入光束并把接收到的輸入光束反射到預定通道。
2.如權利要求1所述的光具座，滿足關系P≤D，其中P代表通道間距，而D代表光學輸入及輸出元件的直徑。
3.如權利要求1或2所述的光具座，其特征在于，輸入光纖和光學輸入元件，或輸出光纖和光纖輸出元件布置在不同的平面上。
4.如權利要求1或2所述的光具座，其特征在于，輸入和輸出光纖以及光學輸入和輸出元件布置成多層，并且每一層交替分布。
全文摘要
本發明公開了一種構造改進的光具座,其中,光學元件的失準容差隨著光程的縮短而增強。光具座包括:基底,以預定的間隙放置在基底上的輸入和輸出光纖,輸入和輸出光纖的遠端“之”字形,用于引導輸入及輸出光束;輸入及輸出元件,布置在每個輸入及輸出光纖的遠端,用于聚集和/或分散輸入及輸出光束;和多個微反射鏡,用于接收來自光學輸入元件的輸入光束并把接收到的輸入光束反射到預定通道。光具座中光程被縮短,因而光學元件的失準容差增大而使裝配成本降低。本發明中的光具座具有低插入損耗和最大的耦合效率。
文檔編號G02B6/32GK1373377SQ01135410
公開日2002年10月9日 申請日期2001年10月12日 優先權日2001年3月7日
發明者金鎮煥, 崔鎣 申請人:三星電子株式會社