CN107367800A - 具有背光监测的激光发射组件及光模块 - Google Patents
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Abstract
本申请揭示了一种具有背光监测的激光发射组件及光模块,所述激光发射组件包括安装结构及固定安装于所述安装结构上的激光器和光电探测器,所述激光器沿出光面方向输出用于传输光信号的正向光以及呈发散性输出用于监测光功率的背向光,所述光电探测器的受光面直接接收激光器传输的背向光,并将其转化为电信号,所述激光器出光面与光电探测器受光面相互垂直,且激光器出光面的水平高度高于所述光电探测器受光面的水平高度。本申请中通过光电探测器直接接受激光器发出的背向光来监测激光器的光功率,其结构简单,稳定性高,便于加工。
Description
技术领域
本申请属于光通信技术领域,具体涉及一种具有背光监测的激光发射组件及光模块。
背景技术
光模块由光电子器件、功能电路和光口端等组成。其中,光电子器件包括发射和接收两部分。简单的说,光模块的主要功能就是实现光电转换,在发送端将电信号转换成光信号,通过光纤传送后,在接收端再将光信号转换成电信号,从而实现信息的传输。
在光模块中,通常需根据具体情况对激光器的光功率进行调节,这就要求首先对激光器的光功率进行监测。在现有激光器的光功率监测组件中,通常采用光电探测器受光面与激光器背向光束方向垂直的方式进行接收监控,或者采用光分束镜片,利用其将激光器发出的激光分成两路,一路用于正常工作,另外一路用于对光功率进行监测。然而,采用上述两种方式构成的光功率监测组件,结构比较复杂,对光路的精度要求较高,且光功率监测组件的稳定性较差。
因此针对上述问题,有必要提供一种具有背光监测的激光发射组件及光模块。
发明内容
本申请一实施例提供一种具有背光监测的激光发射组件,所述激光发射组件包括安装结构及固定安装于所述安装结构上的激光器和光电探测器,所述激光器沿出光面方向输出用于传输光信号的正向光以及呈发散性输出用于监测光功率的背向光,所述光电探测器的受光面直接接收激光器传输的背向光,并将其转化为电信号,所述激光器出光面与光电探测器受光面相互垂直,且激光器出光面的水平高度高于所述光电探测器受光面的水平高度。
一实施例中,所述激光器出光面至光电探测器受光面延伸方向与水平方向的夹角小于或等于激光器背向光的散射角。
一实施例中,所述安装结构包括位于不同水平高度且相互平行的第一安装面和第二安装面,激光器安装于安装结构的第一安装面上,光电探测器安装于安装结构的第二安装面上,所述第一安装面的水平高度高于第二安装面的水平高度。
一实施例中,所述第一安装面为安装结构的上表面,第二安装面凹陷于第一安装面设置。
一实施例中,所述第二安装面为安装结构的上表面,第一安装面凸出于第二安装面设置。
一实施例中,第一安装面凸出于安装结构的上表面设置,第二安装面凹陷于安装结构的上表面设置。
一实施例中,所述激光器为边发射激光器。
一实施例中,所述激光发射组件包括多个阵列设置的光电探测器,所述激光器与光电探测器一一对应设置。
本申请另一实施例还提供一种光模块,所述光模块包括上述具有背光监测的激光发射组件。
与现有技术相比,本申请的技术方案中:
具有背光监测的激光发射组件通过光电探测器直接接受激光器发出的背向光来监测激光器的光功率,其结构简单,稳定性高,便于加工;光模块的耦合效率较高,且受温度影响较小。
附图说明
图1是本申请第一实施方式中具有背光监测的激光发射组件的俯视结构示意图;
图2是本申请第一实施方式中具有背光监测的激光发射组件的侧视结构示意图;
图3是本申请第二实施方式中具有背光监测的激光发射组件的俯视结构示意图;
图4是本申请第二实施方式中具有背光监测的激光发射组件的侧视结构示意图;
图5是本申请第三实施方式中具有背光监测的激光发射组件的俯视结构示意图;
图6是本申请第三实施方式中具有背光监测的激光发射组件的侧视结构示意图;
图7为本申请中光模块耦合效率与温度的曲线示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请,本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
在本申请的各个图示中,为了便于图示,结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分扩大,因此,仅用于图示本申请的主题的基本结构。
本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如,如果将图中的设备翻转,则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此,示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向),并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。
当元件或层被称为在另一部件或层“上”、与另一部件或层“连接”时,其可以直接在该另一部件或层上、连接到该另一部件或层,或者可以存在中间元件或层。相反,当部件被称为“直接在另一部件或层上”、“直接连接在另一部件或层上”时,不能存在中间部件或层。
参图1、图2所示,介绍本申请第一实施方式中的具有背光监测的激光发射组件100,该激光发射组件100包括:安装结构110、激光器120及光电探测器130。
其中,安装结构(Submount)110包括第一安装面1101及第二安装面1102,第一安装面1101和第二安装面1102的水平高度不等且相互平行,第一安装面1101为安装结构的上表面,第二安装面1102凹陷于第一安装面1101设置,第一安装面1101的水平高度高于第二安装面1102的水平高度。
激光器120安装于第一安装面1101上,其输出方向相反的正向光a和背向光b,正向光a用于传输光信号,背向光b用于监测光功率,正向光a和背向光b沿平行于第一安装面1101的方向呈发散性传输。
光电探测器(MPD)130安装于第二安装面1102上,光电探测器130包括受光面(未图示),本实施方式中受光面位于光电探测器的上表面,其平行于第一安装面1101,光电探测器130直接接收激光器120传输的背向光b,并将其转化为电信号。
本实施方式中通过将第二安装面1102凹陷于第一安装面1101设置,当激光器120和光电探测器130分别安装于第一安装面1101和第二安装面1102上时,激光器出光面的水平高度高于光电探测器受光面的水平高度(由于出光面面积较小可以将出光面看成一个点),同时,使得激光器出光面至光电探测器受光面延伸方向与水平方向的夹角小于或等于激光器背向光的散射角,光电探测器130可直接接收激光器120传输的部分背向光b,以用于监测光功率。结合图2所示,激光器出光面为激光器上光线发射所形成的平面,其与第一安装面相垂直且位于激光器侧面上;光电探测器受光面Y为光敏区,位于光电探测器的上表面,其与第二安装面相平行,同时,光电探测器受光面Y与激光器出光面相互垂直;激光器发射的光线呈发射状性传输,散射角α为光线偏离第一安装面的最大角度。
结合图2所示,正向光a和背向光b均呈发散性传输,光束呈圆锥体或者抛物体等的形状发散。光电探测器能够采集部分背向光b以用于监测光功率,而无需采集全部背向光,其结构简单,便于安装。
激光器120和光电探测器130可采用粘胶固定贴装于安装结构的第一安装面1101和第二安装面1102上,也可以采用其他固定方式进行安装。
优选地,在本实施方式中激光器120为边发射激光器,其平躺安装于安装结构的第一安装面上,边发射激光器的发光区被限制在一边的很小部分,有限的光发射区能改善与光纤和集成光路的耦合效率。
在其他实施方式中,激光器120也可以为面发射激光器,面发射激光器需与安装结构垂直安装,出光面与安装结构的第一安装面垂直,以保证正向光和背向光沿平行于第一安装面的方向传输。
本实施方式中的安装结构包括主体部111及凹陷部112,通过凹陷部112的设置来实现激光器出光面与光电探测器受光面水平高度的不同,主体部111的表面为第一安装面,凹陷部112的表面为第二安装面1102,主体部111与凹陷部112为一体成型设置,以形成结构简单的安装结构,稳定性高,便于加工。
参图3、图4所示,介绍本申请第二实施方式中的具有背光监测的激光发射组件200,该激光发射组件200包括:安装结构210、激光器220及光电探测器230。
其中,安装结构(Submount)210包括第一安装面2101及第二安装面2102,第一安装面2101和第二安装面2102的水平高度不等且相互平行,第二安装面2102为安装结构的上表面,第一安装面2101凸出于第二安装面2102设置,第一安装面2101的水平高度高于第二安装面2102的水平高度;
激光器220安装于第一安装面2101上,其输出方向相反的正向光a和背向光b,正向光a用于传输光信号,背向光b用于监测光功率,正向光a和背向光b沿平行于第一安装面2101的方向呈发散性传输。
光电探测器(MPD)230安装于第二安装面2102上,光电探测器230包括受光面(未图示),本实施方式中受光面位于光电探测器的上表面,其平行于第一安装面2101,光电探测器230直接接收激光器220传输的背向光b,并将其转化为电信号。
本实施方式中通过将第一安装面2101凸出于第二安装面2102设置,当激光器220和光电探测器230分别安装于第一安装面2101和第二安装面2102上时,激光器出光面的水平高度高于光电探测器受光面的水平高度,同时,使得激光器出光面至光电探测器受光面延伸方向与水平方向的夹角小于或等于激光器背向光的散射角,光电探测器230可直接接收激光器220传输的部分背向光b,以用于监测光功率。其中,激光器出光面、光电探测器受光面及散射角的定义与第一实施方式中相同,此处不再进行赘述。
结合图4所示,正向光a和背向光b均呈发散性传输,光束呈圆锥体或者抛物体等的形状发散。光电探测器能够采集部分背向光b以用于监测光功率,而无需采集全部背向光,其结构简单,便于安装。
激光器220和光电探测器230可采用粘胶固定贴装于安装结构的第一安装面2101和第二安装面2102上,也可以采用其他固定方式进行安装。
优选地,在本实施方式中激光器220为边发射激光器,其平躺安装于安装结构的第一安装面上,边发射激光器的发光区被限制在一边的很小部分,有限的光发射区能改善与光纤和集成光路的耦合效率。
在其他实施方式中,激光器220也可以为面发射激光器,面发射激光器需与安装结构垂直安装,出光面与安装结构的第一安装面垂直,以保证正向光和背向光沿平行于第一安装面的方向传输。
本实施方式中的安装结构包括主体部211及凸起部213,通过凸起部213的设置来实现激光器出光面与光电探测器受光面水平高度的不同,主体部211的表面为第二安装面2102,凸起部213的表面为第一安装面2101,主体部211与凸起部213为一体成型设置,以形成结构简单的安装结构,稳定性高,便于加工。
参图5、图6所示,介绍本申请第三施方式中的具有背光监测的激光发射组件300,该激光发射组件300包括:安装结构310、激光器320及光电探测器330。
其中,安装结构(Submount)310包括第一安装面3101及第二安装面3102,第一安装面3101和第二安装面3102的水平高度不等且相互平行,第一安装面3102凸出于安装结构设置,第二安装部3102凹陷于安装结构设置,第一安装面3101的水平高度高于第二安装面3102的水平高度。
激光器320安装于第一安装面3101上,其输出方向相反的正向光a和背向光b,正向光a用于传输光信号,背向光b用于监测光功率,正向光a和背向光b沿平行于第一安装面3101的方向呈发散性传输。
光电探测器(MPD)330安装于第二安装面3102上,光电探测器330包括受光面(未图示),本实施方式中受光面位于光电探测器的上表面,其平行于第一安装面3101,光电探测器330直接接收激光器320传输的背向光b,并将其转化为电信号。
本实施方式中通过将第一安装面3101设置凸出于安装结构设置,而第二安装面3102凹陷于安装结构设置,当激光器320和光电探测器330分别安装于第一安装面3101和第二安装面3102上时,激光器出光面的水平高度高于光电探测器受光面的水平高度,同时,使得激光器出光面至光电探测器受光面延伸方向与水平方向的夹角小于或等于激光器背向光的散射角,光电探测器330可直接接收激光器320传输的部分背向光b,以用于监测光功率。其中,激光器出光面、光电探测器受光面及散射角的定义与第一实施方式中相同,此处不再进行赘述。
结合图6所示,正向光a和背向光b均呈发散性传输,光束呈圆锥体或者抛物体等的形状发散。光电探测器能够采集部分背向光b以用于监测光功率,而无需采集全部背向光,其结构简单,便于安装。
激光器320和光电探测器330可采用粘胶固定贴装于安装结构的第一安装面3101和第二安装面3102上,也可以采用其他固定方式进行安装。
优选地,在本实施方式中激光器320为边发射激光器,其平躺安装于安装结构的第一安装面上,边发射激光器的发光区被限制在一边的很小部分,有限的光发射区能改善与光纤和集成光路的耦合效率。
在其他实施方式中,激光器320也可以为面发射激光器,面发射激光器需与安装结构垂直安装,以保证正向光和背向光沿平行于第一安装面的方向传输。
本实施方式中的安装结构包括主体部311、凹陷部212及凸起部313,通过凹陷部212与凸起部313的设置来实现激光器出光面与光电探测器受光面水平高度的不同,凸起部313的表面为第一安装面3101,凹陷部312的表面为第二安装面3102,主体部311与凹陷部312和凸起部313为一体成型设置,以形成结构简单的安装结构,稳定性高,便于加工。
应当理解的是,上述第一至第三实施方式中以一组对应设置的激光器和光电探测器为例进行说明,安装结构上设置一个凹陷部和/或凸起部,在其他实施方式中,可以包括多个阵列设置的激光器及与激光器一一对应阵列设置的光电探测器,同时,凹陷部和/或凸起部可以设置为一个,也可以设置为相互独立的多个,此处不再一一举例进行详细说明。
本申请的另一实施方式提供一种光模块,该光模块包括光发射组件、光接收组件、及上述第一实施方式至第三实施方式中任一种具有背光监测的激光发射组件,上述激光发射组件结构简单,稳定性高,光模块的耦合效率(coupling
ratio,光电探测器接收到的光功率与激光器发射的光功率之比)能够达到17.26%,耦合效率较高。同时,本实施方式中光模块的耦合效率受温度影响较小,参图7所示,应用本发明中具有背光监测的激光发射组件的光模块在0℃~80℃之间的耦合效率恒定为17.26%,几乎不受温度影响。
本申请通过上述实施方式,具有以下有益效果:
具有背光监测的激光发射组件通过光电探测器直接接受激光器发出的背向光来监测激光器的光功率,其结构简单,稳定性高,便于加工;
光模块的耦合效率较高,且受温度影响较小。
应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施方式中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明,它们并非用以限制本申请的保护范围,凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种具有背光监测的激光发射组件,其特征在于,所述激光发射组件包括安装结构及固定安装于所述安装结构上的激光器和光电探测器,所述激光器沿出光面方向输出用于传输光信号的正向光以及呈发散性输出用于监测光功率的背向光,所述光电探测器的受光面直接接收激光器传输的背向光,并将其转化为电信号,所述激光器出光面与光电探测器受光面相互垂直,且激光器出光面的水平高度高于所述光电探测器受光面的水平高度。
2.根据权利要求1所述的具有背光监测的激光发射组件,其特征在于,所述激光器出光面至光电探测器受光面延伸方向与水平方向的夹角小于或等于激光器背向光的散射角。
3.根据权利要求1所述的具有背光监测的激光发射组件,其特征在于,所述安装结构包括位于不同水平高度且相互平行的第一安装面和第二安装面,激光器安装于安装结构的第一安装面上,光电探测器安装于安装结构的第二安装面上,所述第一安装面的水平高度高于第二安装面的水平高度。
4.根据权利要求3所述的具有背光监测的激光发射组件,其特征在于,所述第一安装面为安装结构的上表面,第二安装面凹陷于第一安装面设置。
5.根据权利要求3所述的具有背光监测的激光发射组件,其特征在于,所述第二安装面为安装结构的上表面,第一安装面凸出于第二安装面设置。
6.根据权利要求3所述的具有背光监测的激光发射组件,其特征在于,第一安装面凸出于安装结构的上表面设置,第二安装面凹陷于安装结构的上表面设置。
7.根据权利要求1所述的具有背光监测的激光发射组件,其特征在于,所述激光器为边发射激光器。
8.根据权利要求1所述的具有背光监测的激光发射组件,其特征在于,所述激光发射组件包括多个阵列设置的光电探测器,所述激光器与光电探测器一一对应设置。
9.一种光模块,其特征在于,所述光模块包括权利要求1~8中任一项所述的具有背光监测的激光发射组件。
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