一种三端口环形器的平行光BOSA器件及其组装方法与流程

本发明属于光器件制造，更具体地，涉及一种三端口环形器的平行光bosa器件及其组装方法。

背景技术：

1、随着光通信技术的不断发展，光应用领域的不断进步，产业对光模块的性能、成本以及封装尺寸有了更高的诉求。众所周知，单纤双向的光发射接收组件(bi-directionaloptical sub-assembly，简写为：bosa)的核心组件包括适配器、发射组件、接收组件以及圆方管体，其中发射组件可以为晶体管外形封装(transistor outline，简写为：to)的封装形式或者box封装形式，接收组件一般为to封装形式；圆方管体中包括金属件、滤波片、隔离器等部件。但是由于传统bosa组件中各组件为分立式设计，这样会造成bosa体积较大，往往还存在光束焦距难把控、总长公差大的问题，长度公差大、超限会导致模块装配干涉掉光的问题，无法满足器件“小型化、集成化”趋势的要求。而且组件通常采用45°玻片将发射信号光和接收信号光分离开，然而45°玻片的设计存在天然的不足，在光时域反射仪(opticaltime domain reflectometer，简写为：otdr)等应用上往往还会存在隔离度不够的问题，极大影响器件的成品率。由此可见，能同时满足小型化和高隔离度的单纤双向器件，行业内还欠缺批量化的应用经验。

2、现有的技术中，有些设计的光路为汇聚光结构，焦距公差受贴装及封帽精度影响不易控制；有些设计采用45°玻片和0°吸波片的结构，存在天然的不足，使得隔离度指标不尽乎人意，otdr器件成品率低，在otdr等应用中较难满足指标需求；有些设计的器件中包含的元件过多，器件的总长大大的增加，无法满足器件日益小型化的需求；有些设计采用box封装，成本高且尺寸大，这种box封装激光器需要先封装于管壳内，工艺复杂，且采用的滤波片也满足不了日益提升的隔离度需求。

3、鉴于此，如何克服上述现有技术所存在的技术问题是本技术领域亟待解决的难题。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于克服上述现有技术中存在的技术问题，提供一种三端口环形器的平行光bosa器件及其组装方法，解决现有技术中焦距公差不好控制导致总长公差大，难以同时满足器件小型化和高隔离度的问题；除此之外，本发明提供的激光器和探测器无需重新设计和封装，可以兼容单纤和双纤的方案，降低封装成本。

2、为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种三端口环形器的平行光bosa器件，包括bosa圆方管体、发射端激光器to、光纤适配器组件以及接收端探测器to，所述bosa圆方管体内腔设置有三端口环形器；所述发射端激光器to通过激光器to调节环安装在所述bosa圆方管体的管体第一端口处，并与所述三端口环形器的环形器第一端口对应；所述光纤适配器组件通过适配器调节环安装在所述bosa圆方管体的管体第二端口处，并与所述三端口环形器的环形器第二端口对应；所述接收端探测器to通过接收管体安装在所述bosa圆方管体的管体第三端口处，并与所述三端口环形器的环形器第三端口对应。

3、进一步的，所述三端口环形器包括法拉第旋光器、半波片以及四块光学棱镜；其中，四块所述光学棱镜分为两两一组，所述法拉第旋光器以及所述半波片设置在两组所述光学棱镜之间；每组所述光学棱镜两两相接的45°面镀有偏振分离膜，每组所述光学棱镜与空气接触的45°面镀有高反膜，正向光路平行光经过所述环形器第一端口后输出至所述环形器第二端口，反向光路平行光经过所述环形器第二端口后输出至所述环形器第三端口。

4、进一步的，所述三端口环形器还包括设置在底部的磁块基座，所述法拉第旋光器、所述半波片以及四块所述光学棱镜均斜3°角装配于所述磁块基座上，进而装配在所述bosa圆方管体的内腔中。

5、进一步的，所述发射端激光器to内设置有用于贴装自由空间隔离器的槽口，所述自由空间隔离器设置于所述发射端激光器to的槽口内，用于单向透射所述发射端激光器to出射的光。

6、进一步的，所述bosa圆方管体的管体第一端口内设置有接力透镜，所述接力透镜为非球面准直透镜，用于将所述发射端激光器to出射的光信号转化为平行光，从而能通过所述三端口环形器。

7、进一步的，所述bosa圆方管体的管体第二端口内设置有后透镜，所述后透镜为非球面汇聚透镜，用于将从所述三端口环形器输出的平行光转化为汇聚光从而耦合入所述光纤适配器组件中。

8、进一步的，所述接收管体内设置有接收透镜，所述接收透镜为非球面汇聚透镜，用于将所述三端口环形器输出的平行光转化为汇聚光。

9、进一步的，所述接收管体在远离所述接收端探测器to的一端设置有0°滤波片，用于将所述三端口环形器输出的平行光中其余波长的光信号过滤掉。

10、进一步的，所述接收端探测器to包括平窗to帽以及和高增益apd雪崩二极管芯片；从所述光纤适配器组件输入的信号光，依次经过所述后透镜、所述三端口环形器、所述0°滤波片、所述接收透镜、所述平窗to帽后，最终被所述高增益apd雪崩二极管芯片接收。

11、第二方面，提供一种三端口环形器的平行光bosa器件的组装方法，应用于如第一方面所述的三端口环形器的平行光bosa器件，包括：

12、在所述发射端激光器to内贴装自由空间隔离器；在所述bosa圆方管体的管体第一端口内贴装接力透镜；在所述bosa圆方管体的内腔贴装所述三端口环形器；将所述发射端激光器to通过所述激光器to调节环使用耦合激光焊接与所述bosa圆方管体的管体第一端口连接在一起；

13、在所述bosa圆方管体的管体第二端口内贴装后透镜；将所述光纤适配器组件通过所述适配器调节环使用耦合激光焊接与所述bosa圆方管体的管体第二端口连接在一起；

14、在所述接收管体内贴装接收透镜，并在所述接收管体外的槽口中贴装0°滤波片；将贴装好的所述接收管体使用激光焊接与所述bosa圆方管体的管体第三端口连接在一起；将所述接收端探测器to使用紫外胶预固化的方式与所述接收管体连接在一起，再用黑胶将所述接收端探测器to与所述接收管体二次固化。

15、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明提供一种三端口环形器的平行光bosa器件及其组装方法，发射端激光器和接收端探测器均为to封装，to可兼容单纤和双纤的方案，降低封装成本，提高生产的灵活性；本发明的激光器to调节环可直接将发射端激光器to帽与bosa圆方管体耦合焊接在一起，且隔离器可贴装于发射端激光器to帽中，可进一步缩小器件尺寸，解决了光模块内部可用的布局空间有限的技术问题；同时本发明将微环形器、也即三端口环形器封装至bosa器件中，相比于常规环形器封装的器件大大缩小了器件的体积，相比于常规45°玻片方案封装的bosa，具有插损小，隔离度高的优点，可单向传输高频信号能量，也适用于otdr等应用场景中；本发明通过接力透镜耦合出平行光从而减少焦距公差，使得激光器贴片与封帽可以有更大的容差，提升了器件的良率，接力透镜方案的器件相比于常规的单透镜方案也提升了耦合效率。