CN103823281A

CN103823281A - 多通道光接收组件

Info

Publication number: CN103823281A
Application number: CN201410068800.7A
Authority: CN
Inventors: 吕海峰; 傅绍伟; 程进; 刘晓远; 伍林; 龚声福
Original assignee: Zhuhai FTZ Oplink Communications Inc
Current assignee: Zhuhai FTZ Oplink Communications Inc
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: CN103823281B

Abstract

本发明提供一种多通道光接收组件，包括入射准直透镜，入射准直透镜的出射端设有内反射器，内反射器的第一端面上部分区域镀有反射膜，另一部分镀有增透膜，与第一端面相对的第二端面上设有二块以上的滤波片，多块滤波片分别对不同波长的光束过滤，滤波片外设有出射准直透镜，出射准直透镜外设有光探测芯片，其中，出射准直器外设有反射镜，光探测芯片位于反射镜的反射光路上，光探测芯片具有通光面，通光面上设有通光孔，通光孔的轴线与出射准直器的轴线垂直，且通光面朝向反射镜，光探测芯片的焊盘位于通光面相对的端面上。本发明提供的多通道光接收组件结构简单，且光探测芯片的焊盘位于多通道光接收组件的上端面，方便光探测芯片的焊接。

Description

多通道光接收组件

技术领域

本发明涉及一种用于光纤通信系统的光学器件，具体地说，是涉及一种多通道光接收组件。

背景技术

现在的光接收组件（Receiver Optical Subassembly, ROSA）的带宽上限通常为25Gbps左右，其用于接收光纤所传输的光束，并对光束进行检测。现有的部分光接收组件具有一个光探测芯片，用于接收光纤输出的光束并对光束进行探测。然而，现有的光接收组件通常只能接收一路光信号并对一路光信号进行探测，导致光接收组件的带宽受限。

因此，人们考虑使用波分复用技术将一根光纤所传输的光束滤波，使用多块滤波片将不同波长的光束滤波、分波并分别对滤波后的光束进行检测，这种光接收组件为多通道光接收组件。如图1所示，多通道光接收组件接收入射光纤10出射的光束，多通道光接收组件具有入射准直透镜11、内反射器13以及四块滤波片16、17、18、19，还设有四块出射准直透镜21、22、23、24以及四个光探测芯片26、27、28、29。

入射光纤10出射的光束为包含有四种波长的光束，如包含波长为λ1、λ2、λ3、λ4的光束。入射准直透镜11接收入射光纤10出射的光束，并对光束进行准直，光束入射到入射准直透镜11后形成光柱，光柱为无数束平行的光束。此外，入射准直透镜11不会对光束进行滤波，因此每一束出射的光束均包含波长为λ1、λ2、λ3、λ4的光束。

入射准直透镜11的外侧设有内反射器13，内反射器13包括一对相对的端面，分别是靠近光入射准直透镜11的第一端面14以及与第一端面14相对设置的第二端面15，第一端面14与第二端面15平行布置。并且，第一端面14与入射准直透镜11的轴线形成一个锐角的夹角。内反射器13的第一端面14上一部分区域镀有反射膜，并且另一部分区域上镀有增透膜，第二端面15外设有四块滤波片16、17、18、19。

光束从内反射器13的第一端面14镀有增透膜的区域入射后，入射到第二端面15的第一块滤波片16上，滤波片16对波长为λ1的光束进行滤波，即波长为λ1的光束可以穿过滤波片16，其他波长的光束被反射到内反射器13的第一端面14镀有反射膜的区域上。

如图2所示，光束L13入射到内反射器13后形成光束L14，波长为λ1的光束穿过滤波片16后形成光束L15，其他波长的光束为L16被滤波片16反射到内反射器13的第一端面14上。由于内反射器13的第一端面14上镀有反射膜，光束L16在第一端面14上发生反射形成光束L17，光束L17入射到第二块滤波片17上时，波长为λ2的光束L18穿过滤波片17，其他波长的光束，即波长为λ3、λ4的光束L19被反射到内反射器13的第一端面14上。

光束L19被内反射器13的第一端面14反射后形成光束L20并入射到第三滤波片18上，波长为λ3的光束L21穿过滤波片18，波长为λ4的光束L22被滤波片18反射回第一端面14上。光束L22在第一端面14上反射后形成光束L23，波长为λ4的光束L23穿过滤波片19形成光束L24。因此从滤波片16、17、18、19出射的光束L15、L18、L21、L24分别是波长为λ1、λ2、λ3、λ4的光束。

滤波片16、17、18、19的外侧设有四块出射准直透镜21、22、23、24，四块出射准直透镜21、22、23、24分别与四块滤波片16、17、18、19一一对应，从滤波片16、17、18、19出射的光束L15、L18、L21、L24分别入射到出射准直透镜21、22、23、24中。

从图1可见，穿过每一块滤波片16、17、18、19的光束为平行光束，穿过同一块滤波片的平行光束在出射准直透镜21、22、23、24上对应地合成汇聚光束。

在每一块出射准直透镜21、22、23、24外分别设有一个光探测芯片26、27、28、29，每一个光探测芯片26、27、28、29对应地接收出射准直透镜21、22、23、24出射的光束，并对接收到光束进行检测。并且，四个光探测芯片26、27、28、29位于出射准直透镜21、22、23、24的外侧，且四个光探测芯片26、27、28、29均位于内反射器13的同一侧外。

每一个光探测芯片26、27、28、29均具有一个透光面以及与透光面相对布置的焊盘，现有的多通道光接收组件中，光探测芯片26、27、28、29的透光面均朝向出射准直透镜21、22、23、24，因此焊盘位于与入射准直透镜11相对的表面上。

由于多通道光接收组件的光探测芯片26、27、28、29需要焊接到其他器件上，或者需要通过金线连接，并且多通道光接收组件往往是平放在通讯设备内，这样，在焊盘上进行焊接操作时十分不便，焊接难度大，且影响焊接的效果。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种方便光探测芯片焊接的多通道光接收组件。

本发明的另一目的是提供一种入射光束与光探测芯片的相对位置可调的多通道光接收组件。

为了实现上述的主要目的，本发明提供的多通道光接收组件包括入射准直透镜，入射准直透镜的出射端设有内反射器，内反射器的第一端面上镀有反射膜，与第一端面相对的内反射器的第二端面上设有二块以上的滤波片，多块滤波片分别对不同波长的光束过滤，滤波片外设有出射准直透镜，出射准直透镜外设有光探测芯片，其中，出射准直器外设有反射镜，光探测芯片位于反射镜的反射光路上，光探测芯片具有通光面，通光面上设有通光孔，通光孔的轴线与出射准直器的轴线垂直，且通光面朝向反射镜，光探测芯片的焊盘位于通光面相对的端面上。

由上述方案可见，从入射光纤入射的光束经入射准直透镜入射到内反射器上，经过内反射的多次反射并经过多块滤波片的滤波，分成波长不同的光束被多个光探测芯片接收。并且，出射准直透镜与光探测芯片之间设置反射镜，改变出射光束的传播方向，且将光探测芯片的通光孔的轴线设置成与出射准直器的轴线垂直，焊盘则位于多通道光接收组件的上端面，有利于在焊盘上进行焊接操作。

一个优选的方案是，入射准直透镜的出射端与内反射器的第一端面之间设有光束偏移块。

由此可见，从入射准直透镜出射的光束经过光束偏移块后入射到内反射器，通过调节光束偏移块的倾斜角度可以调节光束入射到内反射器的位置，入射准直透镜与出射准直透镜的位置可以灵活布置，从而满足不同类型的多通道光接收组件的要求。

进一步的方案是，光束偏移块位于内反射器的第一端面的一端外侧。

可见，将光束偏移块设置在内反射器左端或右端，有利于充分利用内反射器的整个第一端面进行光束的反射，减小多通道光接收组件的体积。

更进一步的方案是，出射准直透镜的数量与滤波片的数量相等，且每一出射准直透镜位于对应的滤波片外。

由此可见，每一块出射准直透镜对一路特定波长的光束进行准直，确保不同波长的光束精确地入射到对应的光探测芯片上。

更进一步的方案是，反射镜的数量为一块，从多块出射准直透镜出射的光束均入射至反射镜上。

可见，多通道光接收组件仅设置一块反射镜并接收多块出射准直透镜出射的光束，降低多通道光接收组件所使用的器件的数量，也降低其组装难度。

附图说明

图1是现有一种多通道光接收组件的结构示意图。

图2是现有多通道光接收组件的一个光路的光路图。

图3是本发明实施例的结构图。

图4是本发明实施例的俯视图。

图5是本发明实施例的侧视图。

图6是本发明实施例中光电探测器的结构图。

图7是本发明实施例中光电探测器另一视角的结构图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的多通道光接收组件为高速密集波分复用光接收组件，用在高速光接收组件上，用于接收光束并对光束分束后对每一束光束进行检测。

参见图3与图4，本实施例的多通道光接收组件接收入射光纤30出射的光束，多通道光接收组件具有入射准直透镜31、光束偏移块32、内反射器35以及四块滤波片41、42、43、44，还设有四块出射准直透镜45、46、47、48，四块出射准直透镜45、46、47、48的出射端设有反射镜50，反射镜50的上方设有四个光探测芯片61、62、63、64。

从入射光纤30出射的光束为包含有四种波长的光束，如包含波长为λ1、λ2、λ3、λ4的光束。入射准直透镜31接收入射光纤30出射的光束，并对光束进行准直，光束入射到入射准直透镜31后形成平行光束。此外，入射准直透镜31不会对光束进行滤波，因此出射的平行光束均包含波长为λ1、λ2、λ3、λ4的光束。

准直以后的光束平行地入射到光束偏移块32中，本实施例的光束偏移块32为矩形，其具有一对平行的端面33、34，端面33为入射端面，光束从端面33入射，端面34为出射端面，光束从端面34出射。光束偏移块32为透光的棱镜，利用光的折射原理使从入射准直透镜31出射的光束平行地发生偏移。

从图4可见，光束偏移块32的端面33与入射准直透镜31的轴线形成一个锐角的角度。优选地，光束偏移块32的倾斜角度可以调节，即光束偏移块32的端面33与入射准直透镜31的轴线所形成的夹角的角度可以调节，从而调节光束的偏移距离。

例如，光束L30入射到光束偏移块32的入射端面33后发生折射形成光束L31，光束L31在光束偏移块32内传播并从出射端面34出射，出射时形成光束L32。根据折射原理，光束L30与光束L32相互平行，只是发生偏移，因此光束偏移块32对入射光束L30进行了平行偏移。并且，通过调节光束偏移块32与入射准直透镜31的轴线所形成的夹角的角度，可以调节光束L30与光束L32之间的距离。

光束偏移块32的端面34外设有内反射器35，内反射器35包括一对相对的端面，分别是靠近光束偏移块32的第一端面36以及与第一端面36相对设置的第二端面37，第一端面36与第二端面37平行布置。并且，第一端面36与入射准直透镜31的轴线也是形成一个锐角的夹角。从多通道光接收组件的封装位置看，光束偏移块32位于内反射器35的第一端面36的右端外侧。

内反射器35的第一端面36上镀有反射膜，第二端面37外设有四块滤波片41、42、43、44，优选地，四块滤波片41、42、43、44在第二端面37外依次排列布置，且相邻的两块滤波片邻接，充分利用第二端面37的面积。

光束从内反射器35的第一端面36入射后，入射到第二端面37的第一块滤波片41上，滤波片41对波长为λ1的光束进行滤波，即波长为λ1的光束可以穿过滤波片41，其他波长的光束被反射到内反射器35的第一端面36上。包含有波长为λ2、λ3、λ4的光束在第一端面36上发生反射，入射到第二端面外的第二块滤波片42上，波长为λ2的光束穿过第二块滤波片42。如此类推，波长为λ3的光束穿过第三块滤波片43、波长为λ4的光束穿过第四块滤波片44。

滤波片41、42、43、44的外侧设有四块出射准直透镜45、46、47、48，四块出射准直透镜45、46、47、48分别与四块滤波片41、42、43、44一一对应，从滤波片41、42、43、44出射的光束分别入射到出射准直透镜45、46、47、48中。优选地，四块出射准直透镜45、46、47、48的轴线相互平行，且每一块出射准直透镜45、46、47、48的轴线均平行于入射准直透镜31的轴线。

穿过每一块滤波片41、42、43、44的光束为平行光束，穿过同一块滤波片的平行光束在出射准直透镜45、46、47、48上对应地合成汇聚光束。

在每一块出射准直透镜45、46、47、48外分别设有一个光探测芯片61、62、63、64，每一个光探测芯片61、62、63、64对应地接收出射准直透镜45、46、47、48出射的光束，并对接收到光束进行检测。

在出射准直透镜45、46、47、48与光探测芯片61、62、63、64之间设有反射镜50，反射镜50具有一个反射面51。从图5可见，反射面51与出射准直透镜48的轴线成45°的夹角，因此，从出射准直透镜48出射的光束L35入射到反射面51后形成的反射光束L36与光束L35垂直。

本实施例中，反射镜50的宽度较长，其宽度大于四块出射准直透镜45、46、47、48的宽度总和，因此从四块出射准直透镜45、46、47、48出射的光束均入射到反射镜50的反射面51上。这样，可以节省使用反射镜50的数量，也方便多通道光接收组件的组装难度。

本实施例中，四个光探测芯片61、62、63、64位于反射镜50的上方，即每一个光探测芯片61、62、63、64均位于反射镜50的反射光路上。可见，四个光探测芯片61、62、63、64均位于内反射器35的同一侧外。这样，组装多通道光接收组件时，可以将四个光探测芯片61、62、63、64封装在多通道光接收组件的同一侧，减小多通道光接收组件的体积。

参见图6与图7，光探测芯片61下端面为通光面71，通光面71朝向反射镜50设置，且通光面71上设有一个圆形的通光孔72，通光孔72的轴线垂直于出射准直透镜45的轴线。与通光面71相对的端面为光探测芯片61的上端面74，上端面74上设有多个焊盘73，封装光探测芯片61时，可以在焊盘73上进行焊接，如使用金线焊接在光探测芯片61的焊盘73上。光探测芯片61内设有光敏器件，用于对光束的功率等进行探测。

经反射镜50的反射面51反射的光束经光探测芯片61的通光孔72入射到光探测芯片61的内部，并被光敏器件所接收，光敏器件将检测信号经焊盘73输出。由于多通道光接收组件封装后平躺布置，因此光探测芯片61的焊盘73位于多通道光接收组件的上端，焊接的操作简单、方便，降低多通道光接收组件的加工难度。

并且，由于出射准直透镜31与内反射器35之间设有光束偏移块32，通过调节光束偏移块32的倾斜角度，可以改变光束的平移距离，入射准直透镜31与多块出射准直透镜45、46、47、48的距离可以相应地调节，满足不同类型的多通道光接收组件的要求。

当然，上述方案仅是本发明优选的上述方式，实际应用时还可以有更多的改变，例如，光束偏移块设置在靠近内反射器第一端面的左端或者右端；或者，出射准直透镜外设置多块反射镜，每一块反射镜分别对应于一块出射准直透镜，多个光探测芯片分别设置在每一块反射镜的反射光路上；又或者，相邻的两块滤波片并不邻接，而是存在间隙，这些改变均可以实现本发明的目的。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如位于内反射器第二端面外的滤波片数量的改变、光束偏移块倾斜角度的改变、内反射器的第一端面与入射准直透镜轴线之间夹角的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.多通道光接收组件，包括

入射准直透镜，所述入射准直透镜的出射端设有内反射器，所述内反射器的第一端面上镀有反射膜，与所述第一端面相对的所述内反射器的第二端面上设有二块以上的滤波片，多块所述滤波片分别对不同波长的光束过滤，所述滤波片外设有出射准直透镜，所述出射准直透镜外设有光探测芯片；

其特征在于：

所述出射准直器外设有反射镜，所述光探测芯片位于所述反射镜的反射光路上，所述光探测芯片具有通光面，所述通光面上设有通光孔，所述通光孔的轴线与所述出射准直器的轴线垂直，且所述通光面朝向所述反射镜，所述光探测芯片的焊盘位于所述通光面相对的端面上。

2.根据权利要求1所述的多通道光接收组件，其特征在于：

所述入射准直透镜的出射端与所述内反射器的第一端面之间设有光束偏移块。

3.根据权利要求2所述的多通道光接收组件，其特征在于：

所述光束偏移块位于所述内反射器的第一端面的一端外侧。

4.根据权利要求1至3任一项所述的多通道光接收组件，其特征在于：

所述出射准直透镜的数量与所述滤波片的数量相等，且每一所述出射准直透镜位于对应的所述滤波片外。

5.根据权利要求4所述的多通道光接收组件，其特征在于：

二个以块的所述出射准直透镜相互平行设置。

6.根据权利要求5所述的多通道光接收组件，其特征在于：

每一所述出射准直透镜均平行于所述入射准直透镜。

7.根据权利要求4所述的多通道光接收组件，其特征在于：

所述光探测芯片的数量与所述出射准直透镜的数量相等，且每一所述光探测芯片位于对应的所述出射准直透镜外。

8.根据权利要求7所述的多通道光接收组件，其特征在于：

所述反射镜的数量为一块，从多块所述出射准直透镜出射的光束均入射至所述反射镜上。

9.根据权利要求7所述的多通道光接收组件，其特征在于：

所述反射镜的数量与所述出射准直透镜的数量相等，每一所述出射准直透镜出射的光束入射至对应的所述反射镜上。

10.根据权利要求1至3任一项所述的多通道光接收组件，其特征在于：

相邻的二个所述滤波片在所述内反射的第二端面外邻接。