CN105652393B - 基于光学基座的单纤双向器件的封装结构及封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于光学基座的单纤双向器件的封装结构及封装方法，包括用于产生激光的激光器、用于接收光信号的探测器、用于连接光纤的光纤连接器、用于改善耦合效率的透镜、用于对波长选择性的透射和反射实现波分复用的滤波片、以及用来封装以上各元件的光学基座，激光器和探测器直接贴在光学基座上，光学基座上设有精确定位的凹槽，其他各元件分别固定于对应的凹槽中。本发明的基于光学基座的单纤双向器件的封装结构及封装方法极大地简化了封装工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种单纤双向器件的封装结构和封装方法，尤其涉及一种基于光学基座的单纤双向器件的封装结构和封装方法。
背景技术
光通信技术在现代通信行业中的作用越来越明显，而且发展越来越快。在光通信中，光发射、光接收和光收发模块作为光信号的输入输出端，是光通信的重要组成部分，随着光通信的迅速发展，未来对于光模块的需求会越来越大而对质量的要求也越来越高。
传统的单纤双向光收发器件，包括晶体管外形封装的激光器和探测器、滤波片、光纤连接器等零部件。它的基本原理是光信号通过光纤进入光学组件，经与光路呈45°放置的滤波片发生90°反射，再经过第二个滤波片进入接收端供探测器接收。在发射端，激光器发出的光，经第一个滤波片透射进入光纤。这种单纤双向光收发器件中的探测器和激光器是单独封装的，并且要将各元器件封装在金属盒子里，在制作过程中包括激光器耦合、探测器耦合、粘贴滤波片、焊接等复杂工艺。上述制作过程中工艺复杂繁琐，使得单纤双向器件制造的时间和人工成本较大，且生产效率低。
因此，有必要设计一种新的单纤双向器件的封装结构及封装方法，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供了一种能够简化封装工艺的基于光学基座的单纤双向器件的封装结构及封装方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于光学基座的单纤双向器件的封装结构，其特征在于，包括：用于产生激光的激光器、用于接收光信号的探测器 、用于连接光纤的光纤连接器、用于改善耦合效率的透镜、用于对波长选择性的透射和反射实现波分复用的滤波片、以及用来封装以上各元件的光学基座，所述激光器和所述探测器直接贴在所述光学基座上，所述光学基座上设有精确定位的凹槽，其他各元件分别固定于对应的凹槽中。
进一步，所述各元件采用贴片工艺无源封装。
进一步，所述激光器采用共晶焊或胶粘的方式固定于所述光学基座。
进一步，所述探测器包括用于检测接收光信号的第一探测器及用于检测背光信号的第二探测器，所述光学基座上有两个特定的位置分别用来放置所述第一探测器和所述第二探测器。
进一步，所述透镜可以是球透镜或非球透镜。
进一步，所述光学基座设有两个用来放置所述透镜的凹槽，通过所述凹槽与所述透镜边与边相切来实现所述透镜的准确定位。
进一步，所述光学基座放置有滤波片或高反射的金属膜用来实现特定角度的光路。
进一步，所述各凹槽之间相连通用来供胶水流动，实现多元件一次性注胶粘接。
本发明还提供了一种实现以上基于光学基座的单纤双向器件的封装结构的封装方法，包括以下步骤：
制作满足精度要求的光学基座，所述光学基座上设有用于固定单纤双向器件的各元件的凹槽；用粘片机把激光器、探测器借用共晶焊或胶粘的方式固定在所述光学基座上；把滤波片、透镜放入所述光学基座对应的凹槽中，点胶、烘烤固化；把激光器加电点亮后与光纤耦合、焊接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的基于光学基座的单纤双向器件的封装结构及封装方法，其探测器和激光器都是直接贴在光学基座上，简化了封装工艺，各元件通过特殊加工精确定位的凹槽固定在光学基座上，使得整体的结构非常紧凑、合理，并且由于各元件的位置精确，探测器和激光器只用一次耦合或者无源耦合即可，如此便能够有效的降低时间和人工成本。
附图说明
图1是单纤双向器件结构示意图；
图2是探测器两种不同接收光信号示意图。
具体实施方式的附图标号：
第一滤波片201、第一探测器202、激光器203、第一透镜204、凹槽205、光隔离器206、第二滤波片207、光纤连接器208、第二透镜209、第二探测器210、第三滤波片211、电容212、放大器213、金线键合槽214、光学基座215。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
如图1，为本发明的基于光学基座的单纤双向器件的封装结构，这种封装结构包括：用于产生激光的激光器203，用于检测背光信号的第一探测器202、用于检测接收光信号的第二探测器210，用于单向通过特定波长的光、减小对所述激光器203影响的光隔离器206，改善耦合效率的第一透镜204和第二透镜209，用于对波长选择性的透射和反射实现波分复用的第一滤波片201、第二滤波片207以及第三滤波片211，用于连接光纤的光纤连接器208，以及电容212、放大器213、金线键合槽214，这些元件固定于一光学基座215中。其光路是这样实现的：作为发射端，第一透镜204放置于激光器203前，聚焦激光器203发出的光，根据不同的需要，可以设计成汇聚光束或平行光束，焦距长或短。光隔离器206和第二滤波片207位于第一透镜204和光纤连接器208之间用于透射经第一透镜204聚焦的光有效进入光纤连接器208。所有的光学元器件都固定在光学基座215上，并用一个光纤连接器208传输信号。作为接收端，从光纤连接器208入射进来的光信号经第二滤波片207 反射到第二透镜209聚焦后入射到第三滤波片211反射到第二探测器210上。
如图2，所述第二探测器210接收光信号有两种方式实现，左边是通过在硅基座上加工一个斜面镀膜将光线向上反射到贴在上方的探测器上，右边是通过在硅基座上斜放置一个反光镜将光线向下反射到探测器上。
如图1，所述激光器203、所述第一探测器202和所述第二探测器210都是直接贴在所述光学基座215上，所述激光器203采用共晶焊或胶粘的方式固定于所述光学基座215，所述光学基座215上有两个特定的位置分别用来放置所述第一探测器202和所述第二探测器210，所述第一探测器202和所述第二探测器210是通过贴片机贴在所述光学基座上215,在其他实施例中也可以采用其他特定的工艺，不限于使用贴片机。
如图1，所述光学基座215上设有通过激光切割或者蚀刻等工艺精确定位的凹槽205，所述光隔离器206、所述第一透镜204、所述第二透镜209、所述第一滤波片201、所述第二滤波片207、所述第三滤波片211分别固定于对应的凹槽205中。这些元件采用贴片工艺无源封装。所述第一透镜204和所述第二透镜209是采用石英或者硅或者塑料制作而成的球透镜，在其他实施例中也可以是非球透镜，通过所述凹槽205与所述第一透镜204和所述第二透镜209边与边相切来实现所述第一透镜204和所述第二透镜209的准确定位。各个所述凹槽205之间相连通用来供胶水流动，实现多元件一次性注胶粘接。所述光学基座215还可以通过放置反光镜或高反射的金属膜来实现特定角度的光路。
本发明还提供了一种实现以上基于光学基座的单纤双向器件的封装结构的封装方法，包括以下步骤：
制作满足精度要求的光学基座215，其中包括在所述光学基座215上设置用于固定单纤双向器件的各元件的凹槽205；用粘片机把激光器203、第一探测器202、第二探测器210借用共晶焊或胶粘的方式固定在所述光学基座215上；把第一透镜204、第二透镜209，第一滤波片201、第二滤波片207、第三滤波片211分别放入所述光学基座215对应的凹槽205中，并点胶、烘烤固化；把激光器203加电点亮后与光纤耦合、焊接。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种基于光学基座的单纤双向器件的封装结构，其特征在于，包括：用于产生激光的激光器、用于接收光信号的探测器 、用于连接光纤的光纤连接器、用于改善耦合效率的透镜、用于对波长选择性的透射和反射实现波分复用的滤波片、以及用来封装以上各元件的光学基座，所述激光器和所述探测器直接贴在所述光学基座上，所述光学基座上设有精确定位的凹槽，其他各元件分别固定于对应的凹槽中，所述各凹槽之间相连通用来供胶水流动，实现多元件一次性注胶粘接。
2.根据权利要求1所述的基于光学基座的单纤双向器件的封装结构，其特征在于：所述各元件采用贴片工艺无源封装。
3.根据权利要求1所述的基于光学基座的单纤双向器件的封装结构，其特征在于：所述激光器采用共晶焊或胶粘的方式固定于所述光学基座。
4.根据权利要求1所述的基于光学基座的单纤双向器件的封装结构，其特征在于：所述探测器包括用于检测背光信号的第一探测器及用于检测接收光信号的第二探测器，所述光学基座上有两个特定的位置分别用来放置所述第一探测器和所述第二探测器。
5.根据权利要求1所述的基于光学基座的单纤双向器件的封装结构，其特征在于：所述透镜可以是球透镜或非球透镜。
6.根据权利要求1所述的基于光学基座的单纤双向器件的封装结构，其特征在于：所述光学基座设有两个用来放置所述透镜的凹槽，通过所述凹槽与所述透镜边与边相切来实现所述透镜的准确定位。
7.根据权利要求1所述的基于光学基座的单纤双向器件的封装结构，其特征在于：所述光学基座放置有滤波片或高反射的金属膜用来实现特定角度的光路。
8.一种基于光学基座的单纤双向器件的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
制作满足精度要求的光学基座，所述光学基座上设有用于固定单纤双向器件的各元件的凹槽；
用粘片机把激光器、探测器借用共晶焊或胶粘的方式固定在所述光学基座上；
把滤波片、透镜放入所述光学基座对应的凹槽中，点胶、烘烤固化；
把激光器加电点亮后与光纤耦合、焊接。
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