CN104317015A - 一种单纤四向收发器件及封装方法 - Google Patents

一种单纤四向收发器件及封装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单纤四向收发器件及封装方法，单纤四向收发器件包括金属壳体和安装在其中的呈垂直关系的两个滤波片支架；在第一滤波片支架上设置有第一45°滤波片、第二45°滤波片和第一平凸透镜，在第二滤波片支架上设置有第三45°滤波片；在金属壳体内还设置有第一探测器芯片和第二探测器芯片，在第一探测器芯片和第二探测器芯片分别固定有第二平凸透镜和第三平凸透镜，光纤耦合组件与第一探测器芯片预耦合后与金属壳体焊接固定；在金属壳体内还设置有第一激光器芯片和第二激光器芯片。本发明不但能实现四种不同波长光波在同一器件中同时传输，还能实现两接收端相邻40nm甚至20nm波长的光波同时接收。

Description

一种单纤四向收发器件及封装方法
技术领域
本发明涉及一种单纤四向收发器件，用于实现四种不同波长光波在同一器件中传输，等同于将以往的两个单发单收BOSA集成到一个器件中，减少线路升级和铺设的成本投入。
背景技术
常规结构BOSA只能实现单发单收，即两种波长光波在同一器件中传输，其基本结构如图8，包括金属壳体21、45°滤波片22、金属镜架23、光纤耦合组件24、0°滤波片25、探测器芯片26、激光器芯片27等。其大致封装过程是：
1、45°滤波片22和0°滤波片25粘贴在金属镜架23上，然后被压入到金属壳体21中形成第一组合体；
2、第一组合体、光纤耦合组件24、激光器芯片27通过耦合焊接形成第二组合体；
3、第二组合体和探测器芯片26通过耦合粘胶形成最终成品。
其工作原理是：
1、激光器芯片27发射出波长λ1的光波，通过45°滤波片22，再到光纤耦合组件24中，并在光纤中进行传输，实现波长λ1光波的发射；
2、波长λ2的光波从光纤耦合组件24的光纤进入器件，经过45°滤波片反射，再通过0°滤波片25过滤掉其他波长的光波，探测器芯片26接收到反射过来的光波，实现波长λ2的光波的接收，从而实现同一器件中一种波长光波发射，另一种波长光波接收，实现单发单收。
若要实现双发双收，即四种不同波长光波传输，则需要两款不同BOSA，铺设成本较高，所占空间也比较大。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种单纤四向收发器件及封装方法，利用透镜的准直功能，将原本激光器发出的汇聚光转变成平行光，从而达到较远距离的传输，满足多个芯片集成的结构要求，并且得到很好的耦合效率，减少穿透玻片的损耗。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种单纤四向收发器件，包括金属壳体和安装在其中的呈垂直关系的第一滤波片支架和第二滤波片支架；在第一滤波片支架上设置有第一45°滤波片、第二45°滤波片和第一平凸透镜，在第二滤波片支架上设置有第三45°滤波片；在金属壳体内还设置有第一探测器芯片和第二探测器芯片，在第一探测器芯片和第二探测器芯片分别固定有第二平凸透镜和第三平凸透镜，光纤耦合组件与第一探测器芯片预耦合后与金属壳体焊接固定；在金属壳体内还设置有第一激光器芯片和第二激光器芯片。
本发明还提供了一种单纤四向收发器件的封装方法，包括如下步骤：
步骤一、将第一45°滤波片、第二45°滤波片和第一平凸透镜烤胶固定在第一滤波片支架上；将第三45°滤波片烤胶固定在第二滤波片支架上；
步骤二、将第一滤波片支架和第二滤波片支架压装进金属壳体中，然后用环氧胶涂于配合缝隙中烤胶固定；
步骤三、将第二平凸透镜和第三平凸透镜通过烤胶分别固定在第一探测器芯片和第二探测器芯片上；
步骤四、将固定有第二平凸透镜的第一探测器芯片预固定在金属壳体上，然后耦合光纤耦合组件，并将光纤耦合组件与金属壳体焊接固定，再高温固化第一探测器芯片，形成第一组合体；
步骤五、将第一组合体与第一激光器芯片进行耦合后通过激光焊接形成第二组合体；
步骤六、将第二组合体与第二探测器芯片进行耦合粘胶并高温固化，形成第三组合体；
步骤七、将第三组合体与第二激光器芯片进行耦合后通过激光焊接，得到单纤四向收发器件成品。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：不但能实现四种不同波长光波在同一器件中同时传输，还能实现两接收端相邻40nm甚至20nm波长的光波同时接收。而且，从原材料看，在现有芯片焦距不能改变的情况下，采用不同的透镜将激光器光束从汇聚光转变为平行光，再从平行光转变为汇聚光，使其满足结构的需要；从性能参数上讲，在结构上将汇聚光转变成平行光后，平行光穿透滤波片时能降低损耗，使以前波长间隔窄的两束光也能达到很好的耦合效率，从而解决了波长间隔太窄而造成损耗过大的问题。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的波长为λ1、λ2和λ3的光路示意图；
图2是本发明的波长为λ4的光路示意图；
图3是第一45°滤波片1、第二45°滤波片2和第一平凸透镜3固定在第一滤波片支架13上的放大结构示意图；
图4是三45°滤波片4固定在第二滤波片支架14上的放大结构示意图；
图5是第一滤波片支架13和第二滤波片支架14设置在金属壳体12上的放大结构示意图；
图6是第一探测器芯片6和第二探测器芯片8固定在金属壳体12上的放大结构示意图；
图7是第一激光器芯片9和第二激光器芯片10固定在金属壳体12上的放大结构示意图；
图8是现有常规BOSA的结构示意图。
具体实施方式
一种单纤四向收发器件，如图1至图7所示，包括：第一45°滤波片1、第二45°滤波片2、第一平凸透镜3、第三45°滤波片4、第二平凸透镜5、第一探测器芯片6、第三平凸透镜7、第二探测器芯片8、第一激光器芯片9、第二激光器芯片10、光纤耦合组件11、金属壳体12、第一滤波片支架13、第二滤波片支架14等，其中：
如图3所示，所述第一45°滤波片1、第二45°滤波片2和第一平凸透镜3采用粘胶方式固定在第一滤波片支架13上。第一45°滤波片1、第二45°滤波片2与水平方向的夹角均为43°～47°。
如图4所示，第三45°滤波片4也采用烤胶方式固定在第二滤波片支架14上，第三滤波片4与水平方向夹角为45°。
如图5所示，第一滤波片支架13和第二滤波片支架14压装进金属壳体12中，两滤波片支架与壳体的压装缝隙用环氧胶涂抹并烤胶固定，两支架在壳体中呈垂直关系。
如图6所示，第二平凸透镜5和第三平凸透镜7通过烤胶分别固定在第一探测器芯片6和第二探测器芯片8上，第一探测器芯片6和第二探测器芯片8通过粘胶固定在金属壳体12上。
如图7所示，第一激光器芯片9和第二激光器芯片10通过焊接固定在金属壳体12上，二者在壳体中呈垂直关系；光纤耦合组件11与固定有第二平凸透镜5的第一探测器芯片6耦合后与金属壳体12焊接固定。
本发明还提供了一种单纤四向收发器件的封装方法，包括如下步骤：
步骤一、将第一45°滤波片1、第二45°滤波片2和第一平凸透镜3烤胶固定在第一滤波片支架13上；将第三45°滤波片4烤胶固定在第二滤波片支架14上；
步骤二、将第一滤波片支架13和第二滤波片支架14压装进金属壳体12中，然后用环氧胶涂于配合缝隙中烤胶固定；
步骤三、将第二平凸透镜5和第三平凸透镜7通过烤胶分别固定在第一探测器芯片6和第二探测器芯片8上；
步骤四、将固定有第二平凸透镜5的第一探测器芯片6预固定在金属壳体12上，然后耦合光纤耦合组件11，并将光纤耦合组件11与金属壳体12焊接固定，再高温固化第一探测器芯片6，形成第一组合体；
步骤五、将第一组合体与第一激光器芯片9进行耦合后通过激光焊接形成第二组合体；
步骤六、将第二组合体与第二探测器芯片8进行耦合粘胶并高温固化，形成第三组合体；
步骤七、将第三组合体与第二激光器芯片10进行耦合后通过激光焊接最终得到单纤四向收发器件成品。
结合图1和图2，本发明的工作原理是：
1、第一激光器芯片10发射出波长为λ1的光波，依次透过第二45°滤波片2和第一45°滤波片1过滤掉其他波长光，再通过光纤耦合组件11中的光纤传输，实现波长为λ1光波的发射；
2、第二激光器芯片9发射出波长为λ2的光波，经过第二45°滤波片2反射后，透过第一45°滤波片1过滤掉其他波长的光波，再通过光纤耦合组件11中的光纤传输，实现波长为λ2光波的发射；
3、波长为λ3的光波从光纤耦合组件11的光纤传入，经过第一45°滤波片1反射，经过第一平凸透镜3将汇聚光转换成平行光，平行光透过第三45°滤波片4，经过第二平凸透镜5将平行光转换成汇聚光，第一探测器芯片6接收到传输过来的光波，实现波长为λ3光波的接收；
4、波长为λ4的光波从光纤耦合组件11的光纤传入，经过第一45°滤波片1反射，经过第一平凸透镜3将汇聚光转换成平行光，平行光经过第三45°滤波片4反射，经过第三平凸透镜7将平行光转换成汇聚光，第二探测器芯片8接收到传输过来的光波，实现波长为λ4光波的接收。
至此，就实现了四种不同波长（λ1、λ2、λ3和λ4）光波在同一器件中的传输。

Claims (4)

1.一种单纤四向收发器件，其特征在于：包括金属壳体和安装在其中的呈垂直关系的第一滤波片支架和第二滤波片支架；在第一滤波片支架上设置有第一45°滤波片、第二45°滤波片和第一平凸透镜，在第二滤波片支架上设置有第三45°滤波片；在金属壳体内还设置有第一探测器芯片和第二探测器芯片，在第一探测器芯片和第二探测器芯片分别固定有第二平凸透镜和第三平凸透镜，光纤耦合组件与第一探测器芯片预耦合后与金属壳体焊接固定；在金属壳体内还设置有第一激光器芯片和第二激光器芯片。
2.根据权利要求1所述的一种单纤四向收发器件，其特征在于：第一45°滤波片和第二45°滤波片与水平方向的夹角均为43°～47°。
3.根据权利要求1所述的一种单纤四向收发器件，其特征在于：第三45°滤波片与水平方向夹角为45°。
4.一种单纤四向收发器件的封装方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将第一45°滤波片、第二45°滤波片和第一平凸透镜烤胶固定在第一滤波片支架上；将第三45°滤波片烤胶固定在第二滤波片支架上；
步骤二、将第一滤波片支架和第二滤波片支架压装进金属壳体中，然后用环氧胶涂于配合缝隙中烤胶固定；
步骤三、将第二平凸透镜和第三平凸透镜通过烤胶分别固定在第一探测器芯片和第二探测器芯片上；
步骤四、将固定有第二平凸透镜的第一探测器芯片预固定在金属壳体上，然后耦合光纤耦合组件，并将光纤耦合组件与金属壳体焊接固定，再高温固化第一探测器芯片，形成第一组合体；
步骤五、将第一组合体与第一激光器芯片进行耦合后通过激光焊接形成第二组合体；
步骤六、将第二组合体与第二探测器芯片进行耦合粘胶并高温固化，形成第三组合体；
步骤七、将第三组合体与第二激光器芯片进行耦合后通过激光焊接，得到单纤四向收发器件成品。
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