CN106547054A - 光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光模块。本发明光模块，包括：光纤适配器、光学次模块；其中，所述光纤适配器包括第一弧面；所述光学次模块包括与所述第一弧面的弧度匹配的第二弧面；所述光纤适配器的第一弧面与所述光学次模块的第二弧面固定连接，且所述光纤适配器的中心轴与所述光学次模块发射/接收光束的中心轴重合。本发明由于第二弧面与第一弧面的弧度匹配，因此在光学次模块发射/接收光束的入射方向或出射方向出现倾斜时，可以通过调整第一弧面，将光纤适配器的中心轴与光学次模块发射/接收光束的中心轴对准，从而使得光纤适配器与光学次模块角度适配，相比现有技术中光纤适配器和光发射次模块耦合的两端面为平行面而言，耦合损耗较小。

Description

光模块

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

在光模块中，通常需要光纤适配器将光纤与光模块中的光学次模块连接起来。在常见光发射次模块(Transmitting Optical Sub-Assembly，简称TOSA)、光接收次模块(Receiving Optical Sub-Assembly，简称ROSA)或者光发射接收次模块(Bi-Directional Optical Sub-Assembly，简称BOSA)的光路中，因为耦合方式和空间的限制，光纤适配器和上述光学次模块采用同轴的方式来组装。但由于上述光学次模块发射/接收光束并不是完全竖直出射的，有可能出现倾斜，另外，光纤适配器也有尺寸误差，最终导致光纤适配器和上述光学次模块不匹配，大幅降低耦合效率。

图1为现有的光纤耦合原理示意图一。如图1所示，在光发射次模块10内部，激光器1发射光束通过透镜2汇聚成平行光。竖直出射和光纤适配器20进行耦合。由于两者的固定一般采用激光焊接，为保证焊接时没有间隙，光纤适配器20和光发射次模块10相对设置的两端面为平行面，耦合成功后会直接采用激光焊接的方式固定光纤适配器20和光发射次模块10。图2为现有的光纤耦合原理示意图二。如图2所示，当光发射次模块10发射的光束出现倾斜，而光纤适配器20依然是和光发射次模块10同轴。此时会出现角度无法适配的问题，即光发射次模块10的光束出射的中心轴方向与光纤适配器20的中心轴方向有偏角θ，导致耦合效率损失较大。图3为光束倾斜不同偏角对应的耦合损耗仿真示意图，如图3所示，当光束倾斜的偏角仅有0.3度时，耦合损耗就达到了10dB，因此从图中可以看出由于光束倾斜带来的耦合损耗非常大。

发明内容

本发明提供一种光模块，以克服现有技术中由于光束倾斜带来的耦合损耗较大的问题。

本发明提供一种光模块，包括：

光纤适配器、光学次模块；

其中，所述光纤适配器包括第一弧面；所述光学次模块包括与所述第一弧面的弧度匹配的第二弧面；

所述光纤适配器的第一弧面与所述光学次模块的第二弧面固定连接，且所述光纤适配器的中心轴与所述光学次模块发射/接收光束的中心轴重合。

本发明提供的光模块，包括：光纤适配器、光学次模块；而光纤适配器包括第一弧面；光学次模块包括与第一弧面的弧度匹配的第二弧面；由于第二弧面与第一弧面的弧度匹配，因此在光学次模块发射/接收光束的入射方向或出射方向出现倾斜时，可以通过调整第一弧面，将光纤适配器的中心轴与光学次模块发射/接收光束的中心轴对准，从而使得光学次模块发射/接收光束的中心轴与光纤适配器的中心轴重合，相比现有技术中光纤适配器和光发射次模块相对设置的两端面为平行面而言，能够在两端面贴合的情况下，保证光纤适配器的中心轴与光学次模块发射/接收光束的中心轴重合，使得耦合损耗较小，避免了现有技术中当光发射次模块的光束的入射方向或出射方向出现倾斜，即光纤适配器的中心轴和光束的中心轴有偏角，而光纤适配器依然是和光发射次模块同轴，使得光发射次模块发射的光束不能完全进入光纤适配器中，从而导致耦合损耗较大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的光纤耦合原理示意图一；

图2为现有的光纤耦合原理示意图二；

图3为光束倾斜不同偏角对应的耦合损耗仿真示意图；

图4A为光模块的结构示意图；

图4B为本发明光模块一实施例的局部结构示意图；

图5为本发明光模块另一实施例的局部结构示意图一；

图6为本发明光模块另一实施例的局部结构示意图二；

图7为现有的光纤耦合原理示意图三；

图8为本发明光模块的又一实施例的局部结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图4A为光模块的结构示意图。如图4A所示，光模块可以包括：光纤适配器3、TOSA 4、ROSA 5、柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuit，简称FPC)6和印刷电路板(Printed circuit board，简称PCB)7。图1所示的为光模块中的TOSA和光纤适配器的光纤耦合原理。本发明实施例中以图1所示的TOSA和光纤适配器的耦合为例进行说明，ROSA和光纤适配器的耦合方式类似。如图1所示，在光发射次模块10内部，激光器1发射光束通过透镜2汇聚成平行光。竖直出射和光纤适配器20进行耦合。由于两者的固定一般采用激光焊接，为保证焊接时没有间隙，光纤适配器20和光发射次模块10相对设置的两端面为平行面，耦合成功后会直接采用激光焊接的方式固定光纤适配器20和光发射次模块10。如图2所示，当光发射次模块10发射的光束出现倾斜，而光纤适配器20依然是和光发射次模块10同轴。此时会出现角度无法适配的问题，即光发射次模块10的光束出射的中心轴方向与光纤适配器20的中心轴方向有偏角θ，导致耦合效率损失较大。如图3所示，当光束倾斜的偏角仅有0.3度时，耦合损耗就达到了10dB，因此从图中可以看出由于光束倾斜带来的耦合损耗非常大。

因此，本发明的方法针对上述TOSA或ROSA和光纤适配器的耦合时存在的问题进行改进。

本发明实施例的光模块适用于所有光学次模块与光纤适配器的耦合，本发明实施例并不限定，下面实施例中仅用光发射次模块和光纤适配器耦合为例进行说明。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图4B为本发明光模块一实施例的局部结构示意图。如图4B所示，本实施例的光模块，包括：

光纤适配器30、光学次模块40；

其中，光纤适配器30包括第一弧面31；光学次模块40包括与第一弧面31的弧度匹配的第二弧面41；

光纤适配器30的第一弧面31与光学次模块40的第二弧面41固定连接，且光纤适配器30的中心轴与光学次模块40发射/接收光束的中心轴重合。

具体来说，光学次模块40可以为光发射次模块，还可以是光接收次模块。如图2所示，现有的光纤适配器和光发射次模块耦合时，光纤适配器和光发射次模块相对设置的两端面为平行面，且两端面需要贴合焊接在一起，正常情况下，光发射次模块发射的光束的出射方向与光纤适配器的光束入射方向重合，由于光纤适配器和光发射次模块同轴设置，因此光发射次模块发射的光束的出射方向与光纤适配器的中心轴方向重合，即光发射次模块发射的光束的中心轴与光纤适配器的中心轴重合。当由于制作工艺原因，例如光发射次模块中透镜的位置偏移，或光发射次模块中激光器的位置偏移，导致光发射次模块发射的光束的出射方向出现倾斜，光纤适配器的中心轴方向和平行光出射的中心轴方向有偏角，但是光纤适配器和光发射次模块依然同轴设置，使得光发射次模块发射的光束不能完全进入光纤适配器中，导致耦合损耗较大。如图3所示，当光束倾斜的偏角仅有0.3度时，耦合损耗就达到了10dB，因此从图3中可以看出由于光束倾斜带来的耦合效率损失非常大。为此，本发明实施例的光模块采用如图4B所示的结构：光纤适配器30包括第一弧面31，相应的，光学次模块40包括与第一弧面31的弧度匹配的第二弧面41；这样在光学次模块40的光束入射或出射方向出现倾斜时，可以转动光纤适配器30的第一弧面31，保证光纤适配器30的中心轴与光学次模块40发射/接收光束的中心轴重合，耦合成功后将光纤适配器30的第一弧面31与光学次模块40的第二弧面41固定连接，即，将第一弧面31和第二弧面41紧密贴合在一起，具体的固定连接方式可以采用激光焊接或其他方式。而如果光纤适配器和光发射次模块相对设置的两端面平行设置，则一旦光学次模块发射/接收光束的入射方向或出射方向出现倾斜时，如果调整光纤适配器的角度，则调整之后的光纤适配器和光发射次模块的端面无法紧密贴合在一起。

上述光束入射方向指的是光束入射到光学次模块的方向；光束的出射方向指的是光学次模块向光纤适配器传输光束的方向。

弧度匹配，指的是第二弧面与第一弧面的弧度一致，第一弧面可以以任意角度在所述第二弧面上转动，保证光纤适配器的中心轴与光学次模块发射/接收光束的中心轴重合。

图4B以光学次模块作为光发射次模块为例进行说明，该在场景下图中光学次模块40从下到上依次包括激光器和透镜，本实施例中激光器可以为激光二极管芯片(Laser Diode chip，简称LD chip)；当光学次模块为光接收次模块时，图中光学次模块40从下到上依次包括探测器和透镜，图4B中仅仅示出了产生平行光的透镜，但本发明中并不以此为限。

上述光纤适配器30和光学次模块40的类型在本发明实施例中并不做出限制，光纤适配器30可以是插拔型或尾纤型的光纤适配器，光学次模块40可以是TOSA、ROSA或者BOSA。

进一步的，在实际应用中，上述弧面的实现方式也可以有多种，可选的，作为一种可实施的方式，第一弧面为凸面，第二弧面为与凸面弧度匹配的凹面；或者，第一弧面为凹面，第二弧面为与凹面弧度匹配的凸面。

具体来说，在实际应用中，第一弧面既可以为凸面，也可以为凹面，第二弧面与第一弧面弧度匹配；但是由于光纤适配器结构较小，为了不影响光纤适配器内部的结构，因此光纤适配器的第一弧面优先采用凸面，则第二弧面为与凸面弧度匹配的凹面。

由于第二弧面与第一弧面的弧度匹配，因此第一弧面可以任意角度转动，保证光纤适配器的中心轴与光学次模块发射/接收光束的中心轴重合。

上述实施方式中，通过将弧面具体设置为凸面或凹面，实现了第一弧面弧度与第二弧面匹配。

在上述实施方式的基础上，进一步的，在实际应用中，光纤适配器的第一弧面与光学次模块的第二弧面固定连接的实现方式也可以有多种，可选的，作为一种可实施的方式，光纤适配器的第一弧面与光学次模块的第二弧面通过激光焊接的方式连接。

具体来说，由于激光焊接在实现的过程中，还可以对光纤适配器的角度进行微调，因此可以采用激光焊接的方式对光纤适配器的第一弧面与光学次模块的第二弧面进行固定连接。

上述实施方式中，通过激光焊接的方式实现了将光纤适配器的第一弧面与光学次模块的第二弧面固定连接。

本实施例提供的光模块，包括：光纤适配器、光学次模块；而光纤适配器包括第一弧面；光学次模块包括与第一弧面的弧度匹配的第二弧面；由于第二弧面与第一弧面的弧度匹配，因此在光学次模块发射/接收光束的入射方向或出射方向出现倾斜时，可以通过调整第一弧面，将光纤适配器的中心轴与光学次模块发射/接收光束的中心轴对准，从而使得光学次模块发射/接收光束的中心轴与光纤适配器的中心轴重合，相比现有技术中光纤适配器和光发射次模块相对设置的两端面为平行面而言，能够在两端面贴合的情况下，保证光纤适配器的中心轴与光学次模块发射/接收光束的中心轴重合，使得耦合损耗较小，避免了现有技术中当光发射次模块的光束的入射方向或出射方向出现倾斜，即光纤适配器的中心轴和光束的中心轴有偏角，而光纤适配器依然是和光发射次模块同轴，使得光发射次模块发射的光束不能完全进入光纤适配器中，从而导致耦合损耗较大的问题。

以上简单描述了本发明的光模块的结构，为使本领域技术人员更加深入的理解本发明的技术方案，下面对其在不同的光学次模块中的应用进行说明，本发明实施例中仅以光发射次模块为例进行说明。

图5为本发明光模块另一实施例的局部结构示意图一。图5提供了光学次模块的一种具体结构，其中光学次模块为光发射次模块50，包括：壳体52、设置在壳体的内腔中的透镜53、激光器54；该透镜为准直透镜；在本发明的其他实施例中该激光器也可以替换为探测器。

具体来说，在光发射次模块50内部，激光器54发射光束通过准直透镜汇聚成平行光发射。当准直透镜由于位置偏移，导致发射的平行光不是竖直向上出射，而光发射次模块的光束的出射方向出现倾斜，如图2所示，现有的光纤适配器和光发射次模块相对设置的两端面为平行面，且两端面需要贴合焊接在一起，正常情况下，光发射次模块发射的光束的出射方向与光纤适配器的光束入射方向重合，由于光纤适配器和光发射次模块同轴设置，因此光发射次模块发射光束的中心轴方向与光纤适配器的中心轴方向重合，当平行光的出射方向出现倾斜时，光纤适配器的中心轴方向和平行光的出射的中心轴方向有偏角，但是光纤适配器和光发射次模块依然同轴设置，使得光发射次模块发射的光束不能完全进入光纤适配器中，导致耦合损耗较大。而本发明中，如图5所示，可以通过转动光纤适配器30的第一弧面31，保证光纤适配器30的中心轴与平行光的中心轴重合，耦合成功后将光纤适配器30的第一弧面31与光发射次模块50的第二弧面51固定连接，即，将第一弧面31和第二弧面51紧密贴合在一起，具体的固定连接方式可以采用激光焊接或其他方式。而如果光纤适配器和光发射次模块相对设置的两端面平行设置，则一旦光发射次模块的光束的入射方向或出射方向出现倾斜时，如果调整光纤适配器的角度，则调整之后的光纤适配器和光发射次模块的端面无法紧密贴合在一起。

图6为本发明光模块另一实施例的局部结构示意图二。图7为现有的光纤耦合原理示意图三。如图6所示，其中光学次模块为光发射次模块60，与图5所示实施例的唯一区别是光发射次模块中透镜的种类不同，因此图5中光发射次模块发射的光束为平行光，而图6中光发射次模块发射的光束为会聚光，本实施例的光发射次模块60包括：壳体62、设置在壳体的内腔中的透镜63、激光器64；该透镜为会聚透镜；在本发明的其他实施例中该激光器也可以替换为探测器。

具体来说，在光发射次模块60内部，激光器64发射光束通过会聚透镜汇聚成会聚光发射。当会聚透镜发射的会聚光不是竖直向上出射，而出射方向出现倾斜，如图7所示，现有的光纤适配器20和光发射次模块10相对设置的两端面为平行面，图7与图2不同之处在于透镜2的类型不同，该透镜为会聚透镜，且两端面需要贴合焊接在一起，正常情况下，光发射次模块发射的光束的出射方向与光纤适配器的光束入射方向重合，由于光纤适配器和光发射次模块同轴设置，因此光发射次模块发射光束的中心轴方向与光纤适配器的中心轴方向重合，当会聚光的出射方向出现倾斜时，光纤适配器的中心轴方向和会聚光的出射的中心轴方向有偏角，但是光纤适配器和光发射次模块依然同轴设置，使得光发射次模块发射的光束不能完全进入光纤适配器中，导致耦合损耗较大。而本发明中，如图6所示，可以通过转动光纤适配器30的第一弧面31，保证光纤适配器30的中心轴与会聚光的中心轴重合，耦合成功后将光纤适配器30的第一弧面31与光发射次模块60的第二弧面61固定连接，即，将第一弧面31和第二弧面61紧密贴合在一起，具体的固定连接方式可以采用激光焊接或其他方式。而如果光纤适配器和光发射次模块相对设置的两端面平行设置，则一旦光发射次模块发射的光束的入射或出射方向出现倾斜时，如果调整光纤适配器的角度，则调整之后的光纤适配器和光发射次模块的端面无法紧密贴合在一起。

在上述实施方式的基础上，进一步的，在实际应用中，如图6所示，当透镜为会聚透镜时，光发射次模块60还包括：

设置在壳体62的内腔中的封装壳体65；

其中，封装壳体65朝向光纤适配器30的一端设有一通孔，透镜63设置在该通孔上。

具体来说，当透镜为会聚透镜时，该透镜通过一个封装壳体65固定在光发射次模块的壳体的内腔中。由于会聚透镜是通过被动耦合设置的，因此可以直接通过封装壳体65固定在光学次模块的壳体的内腔中，而如果是准直透镜由于需要主动耦合确定位置，因此如图5所示，不需要封装壳体，可以直接固定在光学次模块的壳体的内腔中。

本实施例提供的光模块，由于第二弧面与第一弧面的弧度匹配，因此在光学次模块发射/接收光束的入射方向或出射方向出现倾斜时，可以通过调整第一弧面，将光纤适配器的中心轴与光学次模块发射/接收光束的中心轴对准，从而使得光学次模块发射/接收光束的中心轴与光纤适配器的中心轴重合，相比现有技术中光纤适配器和光发射次模块相对设置的两端面为平行面而言，能够在两端面贴合的情况下，保证光纤适配器的中心轴与光学次模块发射/接收光束的中心轴重合，使得耦合损耗较小，避免了现有技术中当光发射次模块的光束的入射方向或出射方向出现倾斜，即光纤适配器的中心轴和光束的中心轴有偏角，而光纤适配器依然是和光发射次模块同轴，使得光发射次模块发射的光束不能完全进入光纤适配器中，从而导致耦合损耗较大的问题。

图8为本发明光模块的又一实施例的局部结构示意图，在图4所示的实施方式的基础上，进一步的，在实际应用中，为了避免在光学次模块发射/接收光束的出射方向或入射方向倾斜角度较大时，只调整光纤适配器，无法达到角度完全适配的效果，即无法使得光纤适配器的中心轴与光学次模块发射/接收光束的中心轴重合。因此在本实施例中，如图8所示，光学次模块80包括：壳体82；壳体82上还设置有弧面结构件83，弧面结构件83包括与第一弧面31的弧度匹配的第二弧面81；

光纤适配器30的第一弧面31与弧面结构件83中的第二弧面81固定连接。

具体来说，当光学次模块80的光束的出射方向或入射方向倾斜角度较大时，只通过转动光纤适配器30的第一弧面31，可能无法将光学次模块80发射/接收光束的中心轴完全对准光纤适配器30的中心轴，使得光发射次模块发射的光束不能完全进入光纤适配器中，导致耦合损耗较大，因此在本实施例中可以先将光学次模块80上设置的弧面结构件83进行平移，然后再转动光纤适配器30的第一弧面31，保证光纤适配器30的中心轴与光学次模块80发射/接收光束的中心轴重合，耦合成功后将光纤适配器30的第一弧面31与光学次模块80的弧面结构件83中的第二弧面81固定连接，即，将第一弧面31和第二弧面81紧密贴合在一起，具体的固定连接方式可以采用激光焊接或其他方式。

弧面结构件83是独立于光学次模块88的壳体82的结构，可以通过激光焊接的方式或者通过其他结构件将弧面结构件83固定在壳体82上。

图8中示出的光学次模块作为光发射次模块时，图中光学次模块80从下到上依次包括激光器和透镜，作为光接收次模块时，图中光学次模块80从下到上依次包括探测器和透镜，图8中仅仅示出了产生会聚光的透镜，其他情况类似，此处不再赘述。

上述实施方式中，通过在光学次模块的壳体上设置弧面结构件，弧面结构件包括与第一弧面的弧度匹配的第二弧面，使得在光学次模块发射/接收光束的出射方向或入射方向倾斜角度较大时，可以通过先对弧面结构件进行移动，然后再转动光纤适配器的第一弧面，保证光纤适配器的中心轴与光学次模块发射/接收光束的中心轴重合，相比现有技术中光纤适配器和光发射次模块相对设置的两端面为平行面而言，能够在两端面贴合的情况下，保证光纤适配器的中心轴与光学次模块发射/接收光束的中心轴重合，使得耦合损耗较小，避免了现有技术中当光发射次模块的光束的入射方向或出射方向出现倾斜，即光纤适配器的中心轴和光束的中心轴有偏角，而光纤适配器依然是和光发射次模块同轴，使得光发射次模块发射的光束不能完全进入光纤适配器中，从而导致耦合损耗较大的问题。

另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

光纤适配器、光学次模块；

其中，所述光纤适配器包括第一弧面；所述光学次模块包括与所述第一弧面的弧度匹配的第二弧面；

所述光纤适配器的第一弧面与所述光学次模块的第二弧面固定连接，且所述光纤适配器的中心轴与所述光学次模块发射/接收光束的中心轴重合。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光学次模块包括：壳体；

所述壳体上还设置有弧面结构件，所述弧面结构件包括与所述第一弧面的弧度匹配的第二弧面；

所述光纤适配器的第一弧面与所述弧面结构件中的第二弧面固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的光模块，其特征在于，所述第一弧面为凸面，所述第二弧面为与所述凸面弧度匹配的凹面；或者，所述第一弧面为凹面，所述第二弧面为与所述凹面弧度匹配的凸面。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述光纤适配器的第一弧面与所述光学次模块的第二弧面通过激光焊接的方式连接。

5.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述光学次模块还包括：设置在所述壳体的内腔中的透镜，所述透镜包括准直透镜或会聚透镜。

6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述光学次模块还包括：设置在所述壳体的内腔中的激光器，用于向所述透镜发射光束；或，

设置在所述壳体的内腔中的探测器，用于接收所述透镜传输的光束。

7.根据权利要求5或6所述的光模块，其特征在于，当所述透镜为会聚透镜时所述光学次模块还包括：

设置在所述壳体的内腔中的封装壳体；

其中，所述封装壳体朝向所述光纤适配器的一端设有一通孔，所述透镜设置在所述通孔上。