CN104335093B - 具有由盖件和衬套构成的闩锁机构的光学模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有将光学器件与外部光纤耦合的改进型耦合部的光学模块。耦合部包括用于将耦合光纤固定在其中心的插头、用于支撑件插头的衬套、用于一部分接纳插头而另一部分接纳外部插芯的套管、以及用于覆盖套管的套管盖件。耦合部还包括通过钩住衬套和盖件而设置在衬套与盖件之间的闩锁。即使衬套和套管盖件均由金属制成，闩锁也能够使衬套与盖件电气绝缘。

Description

具有由盖件和衬套构成的闩锁机构的光学模块

技术领域

本发明的各种实施例涉及一种光学模块。具体而言，本发明的各种实施例涉及一种用衬套来锁卡套管的盖件以固定插头的机构。

背景技术

安装在光通信系统中的光收发器包括光学模块，光学模块具有在光通信系统中与外部光纤耦合的发光器件或光接收器件。为了将上述光学器件与外部光纤相耦合，在光学模块中配备了耦合部，并且对于发光模块而言，该耦合部包括将耦合光纤固定于其中的插头以及套管。光学器件与耦合光纤光学耦合，而外部光纤的具有插芯的一端通过将插芯插入到套管中并使插芯抵靠耦合光纤而与耦合光纤耦合。由此，外部光纤与光学器件光学耦合。

与光收发器中的电路(例如，用于驱动发光器件的驱动器或用于放大光接收器件所转换的微弱信号的前置放大器)电连接的光学器件必须接到所谓的信号接地线。另一方面，光收发器的壳体必须接到壳体接地线或机壳接地线。后一种接地线(即，壳体接地线或机壳接地线)会受到环境电气条件，也就是电磁干扰(EMI)的强烈影响。因此，非常优选的是将信号接地线与壳体接地线或机壳接地线绝缘。在光学模块中，固定套管的盖件接到壳体接地线或机壳接地线，而固定插头的衬套接到信号接地线。因此，在光学模块中，使盖件与衬套电气绝缘的机构或结构是不可或缺的。

发明内容

本发明的方面涉及一种光学模块。光学模块包括光学器件、插头、金属衬套、套管、金属套管盖件和闩锁。插头具有与光学器件光学耦合的耦合光纤。金属衬套接纳插头的第一部分。套管接纳插头的第二部分。金属盖件覆盖套管。套管接纳外部光纤。因此，通过将耦合光纤插入插头而使外部光纤与光学器件光学耦合。根据实施例的光学模块的特征在于：电绝缘材料(通常为树脂)制成的闩锁位于金属套管盖件与金属衬套之间。此外，闩锁钩住衬套并且也钩住金属套管盖件。因此，仅通过使闩锁钩住衬套和金属套管盖件，接到所谓的信号接地线的光学器件便可以与接到所谓的壳体接地线或机壳接地线的金属套管盖件电气绝缘。

附图说明

结合附图，从本发明的实施例的以下详细描述中将会更好地理解前述和其它目的、方面和优点，其中：

图1是示出根据本发明的实施例的光学模块的侧视图；

图2示出图1所示的光学模块的横截面，其中横截面是沿图1所示的光轴Z截取的；

图3A和图3B是用图1所示的闩锁实现的光学模块的透视图，其中，图3A示出从光学器件的一侧观察到的闩锁，而图3B示出从设置盖件的一侧观察到的闩锁；

图4是盖件的侧视图，其中切除了盖件的一部分以示出其横截面；

图5示出组装图1所示的光学模块的过程；

图6是示出从图2所示的前述闩锁变型而成的另一闩锁的透视图；

图7示出组装用图6所示的闩锁实现的光学模块的改进过程；

图8A和图8B是示出变型盖件和闩锁的透视图；以及

图9示出用图8A和图8B所示的变型盖件和闩锁实现的光学耦合部的横截面。

具体实施方式

接下来，将对根据本发明的各种实施例进行描述。在附图的描述中，相同或类似的附图标记或符号表示相同或类似的元件，而不进行重复说明。

首先，参考图1和图2，图1是根据实施例的光学模块10的侧视图；而图2示出了沿图1所示的线II-II截取的光学模块的横截面。光学模块10主要包括光学器件12、连接器24和耦合部23。

光学器件12设置有呈圆筒形状的封装件，在封装件中封装有半导体发光器件(通常为半导体激光二极管(在下文中用LD表示))。封装件包括芯柱28、具有透镜40的罩30和多根引线34。

由金属(例如，不锈钢)制成的芯柱28具有圆盘形状。引线34穿过芯柱28并且从芯柱28的一个表面28a(内表面)延伸。一些引线34穿过设置在芯柱28中的孔。孔填充有密封剂；即，穿过孔的引线34通过密封剂与金属芯柱28电气绝缘。引线34中的至少一根(引线34a)与芯柱28成形为一体或直接与芯柱28电连接，其中该引线34a是地线。另外，芯柱28设置有从芯柱28的内表面28a延伸的次安装基台28b。在次安装基台28b的侧面28c上安装有LD26，其中侧面28c以与光学模块10的光轴Z大致平行的方式延伸。

根据本实施例的LD 26的类型为所谓边射型。从LD 26的一个面发射出的光(作为信号光)从光学模块10输出；而从与前述面相反的另一面发射出的光用作监测光，以控制LD26的操作。芯柱28的内表面28a上还设置有安装在另一次安装基台36上的用于探测从LD 26的另一面发射出的监测光的光电二极管(在下文中用PD表示)。设置PD的这个次安装基台36的区域相对于光轴Z成大角度或倾斜。安装在倾斜表面上的PD 38有效地防止从LD 26的另一面射出并在PD 38的表面处反射的光返回到LD 26。

芯柱28同样设置有由金属(通常为科伐合金)制成且具有圆筒形状的罩30。罩30的一个端部固定在芯柱28的内表面28a上，而罩30的另一端部(作为盖件30的盖板)具有开口，在开口中具有由密封剂42保持的透镜40。

连接器24包括罩32和盖件44并且具有圆筒形状，罩32和盖件44均由金属(例如，不锈钢)制成。罩32的一个端部例如通过YAG激光焊接固定在芯柱28的表面28a上，而罩32的另一端部设置有开口32a，以使从光学器件12的LD 28发射出且被透镜40会聚的光通过。因此，罩32完全覆盖光学器件12的罩30。

盖件44由金属(通常为不锈钢)制成并且具有圆筒形状。盖件44包括：裙部44a，该裙部形成有用于装配罩32的镗孔；以及具有平坦外表面的盖板44b。通过调节罩32的端部与裙部44a的镗孔之间的重叠长度，可以沿光轴Z进行光学模块10的光学对准(即，调节透镜40与耦合部23之间的距离)。同时，通过在盖板44b的平坦外表面上滑动耦合部23，可以沿与光轴Z垂直的方向进行光学对准。因此，盖件44通常称为连接套管。通过在裙部44a的几个点处进行穿孔焊接可以将盖件44与罩32固定在一起。

耦合部23包括均具有大致圆筒形状的插头14、衬套16、套管18、套管盖件20和闩锁22。由陶瓷制成的插头14将耦合光纤46固定在其中心。耦合光纤46的一端通过透镜40与LD26耦合。耦合光纤46和插头14的面向透镜40的一端相对于光轴Z成大角度，即，耦合光纤46的端面和插头14的端面相对于光轴Z倾斜，以防止在这些端面处反射的光返回到LD 26。另一方面，耦合光纤46的另一端和插头14的另一端具有凸起形状或呈半球状的圆形。该凸起表面将抵接插芯，其中该插芯固定在与耦合部23耦合的外部光学连接器中。因此，外部连接器的插芯与插头14和耦合光纤46的另一端实现了物理接触。

另外，插头14分别设置有沿光轴Z布置的第一部分14a和第二部分14b。第一部分14a与金属衬套16(通常由不锈钢制成)固定在一起，或第一部分14a插入到衬套16的孔中。同时，第二部分14b插入到套管18中，或套管18固定第二部分14b。在组装耦合部23时，与插头14固定在一起的衬套16在盖件44的盖板44b上滑动，以在与光轴Z垂直的平面中光学对准。因此，插头14的面向盖件44的端部位于衬套16的端部的后方。在对准之后，衬套16的端部例如通过YAG激光焊接固定在盖板44b上。因此，金属衬套16通过连接器24进行固定，并且通过连接器24与光学器件12电连接。

由陶瓷制成的套管18的类型是所谓纵剖套管，并且具有以平行于光轴Z的方式延伸的狭缝。但是套管18可以是没有任何狭缝的刚性套管并且根据插头14的外径对套管18的镗孔进行精细加工。插头14的第二部分14b插入到套管18的镗孔的根部中并固定在此。套管18的不固定插头14的空置部分接纳保持在外部光学连接器中的光学插芯。外部插芯的中心设置有光纤，并且该光纤与插头14中的耦合光纤46光学耦合。然后，光学器件12或光学器件12中的LD 26与外部光纤光学耦合。

由金属(通常为不锈钢)制成的套管盖件20覆盖套管18和衬套16的端部。套管盖件20的端部设置有渐缩形开口，以便于将外部插芯插入到套管18中。本实施例的光学模块10的特征为：除了上述部件之外，还设置有由树脂制成的闩锁22。

图3A和图3B是示出闩锁22的细节的透视图，其中，图3A示出从光学器件12的一侧观察到的闩锁22；而图3B示出从套管盖件20的开口一侧观察到的闩锁22。闩锁22分别设置有沿光轴Z设置的第一部分22a和第二部分22b。第一部分22a包围衬套16，而第二部分22b被套管盖件20包围。

第一部分22a与衬套16锁定。具体而言，第一部分22a的内表面设置有延伸到第一部分22a的镗孔中的多个突起部22c。图3A和图3B所示的实施例设置有形成在内表面并且围绕光轴Z均匀排列的三个突起部22c。然而，突起部22c的数量并不限于实施例的数量。多于或少于3个突起部具有下述相同的功能。

另一方面，衬套16的外表面设置有凸缘16f。在将衬套16插入到闩锁22的第一部分22a的镗孔中时，闩锁22的突起部22c钩住凸缘16f。然后，在将衬套16与闩锁22组装在一起时，阻止衬套16从闩锁22中滑出。

实施例的闩锁22还设置有多个矩形开口22d，矩形开口22d均设置成直接邻接相应的突起部22c。具体而言，开口22d形成在突起部22c与第一部分22a和第二部分22b的边界之间，并且延伸到突起部22c。当闩锁22通过树脂成型形成时，矩形开口22d提供了用于移除模具来形成突起部的空间。闩锁22还设置有狭缝22s。图3A和图3B示出了形成在第一部分22a中并且围绕光轴Z均匀排列的三条狭缝22s，而突起部位于三条狭缝之间。狭缝22s从第二部分22b的边界以平行于光轴Z的方式延伸到第一部分22a的端部22e。在将衬套16插入到第一部分22a的孔中时，第一部分22a很容易向外弯曲，这有助于衬套16的插入。

第二部分22b插入到套管盖件20的镗孔中。进一步具体而言，第二部分22b设置在套管18与套管盖件20之间形成的空间中。第二部分22b钩住套管盖件20。即，第二部分22b设置有多个支柱22p，多个支柱22p均从边界延伸到第一部分22a并且在其末端设置有向外突出的钩部22f。图3A和图3B所示的实施例设置有围绕光轴Z均匀排列的三个支柱22p。另外，第二部分22b的端部设置有内肋22g。如图2所示，内肋22g位于套管盖件20与衬套16之间。

图4是套管盖件20的侧视图，其中切除了套管盖件20的一部分以示出其横截面。套管盖件20分别包括第一部分20a和第二部分20b。第一部分20a设置有镗孔，该镗孔的直径大于第二部分20b的直径。参考图2，第一部分20a接纳闩锁22的第二部分22b和套管18的根部，插头的第二部分14b装配在该根部中。另一方面，第二部分20b仅接纳套管18。第一部分20a的镗孔中设置有轴向中空部20h，支柱22p的钩部22f设置在中空部20h中。中空部20h的边缘形成有台阶部20s，闩锁22的钩部22f将钩在台阶部20s上。

在将上述光学模块10安装在光收发器中时，连接器24和光学器件12与光收发器的信号接地线连接；而套管盖件20与壳体接地线或机壳接地线电连接。因为闩锁22由树脂(即，电绝缘材料)制成，所以闩锁22使连接器24或耦合部23中的衬套16的信号接地线与套管盖件20的壳体接地线彼此绝缘。在不局限于光收发器的电子装置中，因为壳体接地线或最外面的壳体暴露在环境辐射条件下，信号接地线通常与壳体接地线绝缘。在环境中辐射有许多电磁干扰(EMI)噪声。当电子装置具有与壳体接地线共用的信号接地线时，此类辐射噪声很容易通过地线穿透到装置中。因为由电绝缘材料制成的闩锁22使信号接地线与壳体接地线或机壳接地线彼此绝缘，实施例的光学模块10能够有效地防止EMI噪声的这种穿透。

接下来，参考图5，将对组装根据本发明的实施例的光学模块10的方法进行描述。光学模块10的组装首先需要制备中间制品10a，中间制品10a包括插头14、套管18和衬套16，其中插头14的第一部分14a插入到衬套16中，而套管18接纳插头14的第二部分14b。接下来，通过调节罩32在盖件44的裙部44a的镗孔中的插入深度并且在盖件44的盖板44b上滑动衬套16的根部凸缘，进行耦合部23与光学器件12(即，光学器件12中的LD 26)之间的光学对准，其中前一项调节(即，插入深度的调节)对应于Z对准，而后一项调节(即，滑动调节)对应于XY对准。在光学对准之后，将衬套16的根部凸缘焊接在盖板44b上，同时将裙部44a焊接在罩32上，从而完成第二中间组件10b。

在组装第二中间组件10b的同时，通过将闩锁22的第二部分22b插入到套管盖件20的镗孔中，独立于第二组件10b地制备另一中间组件10c。然后，将第二中间组件10b的顶部插入到闩锁22的第一部分22a的孔中。由此完成图1所示的光学模块10。

在光学模块10中，闩锁22的第一部分22a钩住衬套16的凸缘16f；而闩锁22的第二部分22b被套管盖件20钩住。因此，衬套16和套管盖件20通过设置在它们之间的闩锁22彼此组装在一起。此外，闩锁22由电绝缘材料制成；因此，即使衬套16和套管盖件20均由金属制成，与衬套16电连接的信号接地线和与套管盖件20电连接的壳体接地线或机壳接地线也能够彼此电气绝缘。

图6是示出根据变型实施例的另一闩锁22A的透视图，而图7示出了组装用该闩锁22A实现的光学模块10A的过程。图6所示的变型闩锁22A仅设置有开口22h，而省略了在具有图3A和图3B所示的基本结构的闩锁22中制备的突起部22c。另一方面，衬套16A省略了凸缘16f，但在其围绕光轴Z的外表面的位置设置有突起部16p。当中间制品10c与其它中间制品10b组装在一起时，衬套16的突起部16p与闩锁22A的开口22h配合。

图8A和图8B是光学模块10B的另一变型例，而图9示出了沿其光轴Z截取的横截面。变型光学模块10B设置有另一套管盖件20B和另一闩锁22B。变型实施例的套管盖件20B设置有围绕光轴Z排列的多个孔20o，但省略了由轴向中空部20h形成的台阶部20s。孔20o具有圆形形状。另一方面，变型闩锁22B同样设置有钩部22f，但钩部22f的形状为圆形。套管盖件20B通过用圆形孔20o钩住圆形钩部22f而与闩锁22B组装在一起。

图9示出了与闩锁22B钩住的变型套管盖件20B的横截面，其中闩锁22B和套管盖件20B分别在图8A和图8B中示出。如上所述，套管盖件20B的内中空部20h中不具有任何台阶部20s。在镗孔内很难形成结构，特别是像中空部20h那样具有比镗孔入口直径宽的直径的结构。在本实施例中，盖件20或20B由金属(通常为不锈钢)制成。此类内部结构需要通过车削或铸造进行加工。因为套管20B的镗孔具有仅为几毫米的直径，车削极其复杂。对于铸造而言，需要特定的结构来取下朝着靠近末端方向直径逐渐增大的铸造模具。此外，在不破坏闩锁22的情况下，与套管盖件20装配在一起的闩锁22不可能从套管盖件20拆下。图8A至图9所示的实施例设置有呈圆形按钮形状的钩部22f和具有圆形孔20o的套管盖件20B而在镗孔中不具有任何特定结构，因此，大大简化了形成套管盖件20B的过程。

虽然出于说明的目的，在本文中对本发明的具体实施例进行了描述，但对于本领域技术人员显而易见的是，可以对本发明做出许多修改和变化。例如，光学模块10是用LD26实现的发光模块的类型。然而，衬套16、闩锁22和套管盖件20的机构也适用于其它类型的光学模块，例如用光电二极管而不是LD 26实现的光接收模块。因此，所附权利要求书旨在涵盖落在本发明的真实精神和范围内的所有此类修改和变化。

Claims (8)

1.一种具有光轴并且安装在光收发器中的圆筒形的光学模块，所述光学模块包括：

光学器件，在所述光学器件中安装有激光二极管，并且所述光学器件具有金属封装件；

连接器，其具有金属罩和金属盖件，所述金属罩覆盖所述光学器件的所述金属封装件，所述金属盖件包括盖板和裙部，所述裙部接纳所述金属罩；以及

耦合部，所述耦合部包括：

插头，其具有与所述光学器件中的激光二极管光学耦合的耦合光纤，所述插头具有沿着所述光轴的第一部分和第二部分，

金属衬套，其具有沿着所述光轴的第一部分和第二部分，所述第一部分支撑所述插头的所述第一部分，所述金属衬套与所述光学器件的金属封装件电连接，

套管，其具有第一部分和第二部分，所述套管的第一部分接纳所述插头的第二部分且被所述金属衬套的所述第二部分覆盖，并且所述套管的第二部分接纳与所述插头中的所述耦合光纤光耦合的外部插芯，

金属套管盖件，其覆盖所述套管以及所述金属衬套的至少所述第二部分并且由导电材料制成，以及

闩锁，其由电绝缘树脂制成并且插入在所述金属套管盖件与所述金属衬套之间，所述闩锁包括第一部分和第二部分，所述闩锁的第一部分钩住所述金属衬套，所述闩锁的第二部分钩住所述金属套管盖件，

其中，通过将所述闩锁置于所述金属衬套与所述金属套管盖件之间来使所述金属衬套与所述金属套管盖件电气绝缘。

2.根据权利要求1所述的光学模块，

其中，所述金属衬套的外表面设置有凸缘，所述闩锁的第一部分的内表面设置有突起部，并且

所述闩锁的所述突起部钩住所述金属衬套的所述凸缘。

3.根据权利要求1所述的光学模块，

其中，所述金属衬套的外表面设置有突起部，所述闩锁的第一部分设置有开口，并且

所述金属衬套的突起部钩住所述闩锁的开口。

4.根据权利要求1所述的光学模块，

其中，所述闩锁的第二部分设置有钩部，所述金属套管盖件的内表面设置有台阶部，并且

所述闩锁的钩部钩住所述金属套管盖件的台阶部。

5.根据权利要求4所述的光学模块，

其中，所述闩锁设置有支柱，所述钩部被设置在所述支柱的端部。

6.根据权利要求1所述的光学模块，

其中，所述闩锁的第二部分设置有钩部，所述金属套管盖件设置有孔，并且

所述闩锁的钩部钩住所述金属套管盖件的孔。

7.根据权利要求6所述的光学模块，

其中，所述闩锁设置有支柱，所述钩部被设置在所述支柱的端部。

8.根据权利要求1所述的光学模块，

其中，所述闩锁的第一部分设置有沿着所述光轴延伸的狭缝。