CN107544118A - 实现光功率监测的光电转换模块及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现光功率监测的光电转换模块及其制作方法，包括PCB板、光纤阵列组件、激光器、探测器、柔性板和金属支架；探测器贴装在柔性板的第一面上；柔性板相对第一面的第二面上对应探测器的部分连接在金属支架的下端面上；金属支架焊接在PCB板上，并使得探测器相对激光器放置；光纤阵列组件的每根光纤的端面置于探测器和激光器之间，且光纤阵列组件每根光纤的端面相对探测器或激光器具有设定角度的夹角，以使得激光器发射的激光射入端面后，一部分折射至探测器的探测面，一部分经全反射通过光纤阵列组件进行传输，以最少光学组件、最少光学面和最小的光程实现了光电转换模块的发光功率的监测以及光学传输，提高了光路的可靠性。

Description

实现光功率监测的光电转换模块及其制作方法

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，具体地说，是涉及一种实现光功率监测的光电转换模块及其制作方法。

背景技术

随着光通信产品的推广以及应用，并行光电转换模块的需求如日剧增，市场需求也朝着不断小型化、高速率、高密度、大功率方向发展，在各式各样光模块产品中，对光芯片寿命的监控能够使客户及时了解产品的性能。

目前对光芯片的寿命的监控是通过对光芯片发光功率进行监测实现的，在现有技术中，通常是通过设计多组透镜进行光束整形，并基于全反射、光束的分光等方式来实现发光功率的监测以及光学传输，但现有的实施方式中，需要的光路组件和光学面较多、光程较长，这降低了光路的可靠性。

发明内容

本申请提供了一种实现光功率监测的光电转换模块及其制作方法，能够提高实现光功率监测的光电转换模块光路可靠性的技术效果。

为实现上述技术效果，本申请采用以下技术方案予以实现：

提出一种率监测的光电转换模块，包括PCB板、光纤阵列组件、激光器和探测器；所述激光器贴装所述PCB板上；还包括柔性板和金属支架；所述探测器贴装在所述柔性板的第一面上；所述柔性板相对所述第一面的第二面上对应所述探测器的部分连接在所述金属支架的下端面上；所述金属支架焊接在所述PCB板上，并使得所述探测器相对所述激光器放置；所述光纤阵列组件的每根光纤的端面置于所述探测器和所述激光器之间，且所述光纤阵列组件每根光纤的端面相对所述探测器或所述激光器具有设定角度的夹角，以使得所述激光器发射的激光射入所述端面后，一部分折射至所述探测器的探测面，一部分经全反射通过所述光纤阵列组件进行传输。

进一步的，所述柔性板的一端焊接于所述PCB板上；所述探测器通过金线与所述PCB板实现电气连接。

进一步的，所述柔性板的一端焊接于所述PCB上，具体为：所述柔性板的一端延伸有延伸部；将所述柔性板弯折使得其第二面与所述金属支架的上端面相对后，将所述延伸部焊接于所述PCB板上；其中，所述金属支架的上端面为与所述金属支架的下端面相对的端面。

进一步的，所述金属支架采用乌铜材料制作。

进一步的，所述金属支架由顺次连接的第一支架、第二支架和第三支架构成，所述第一支架和所述第三支架分别垂直连接于所述第二支架的两端；所述第二支架连接所述第一支架和所述第三支架的端面为所述金属支架的下端面。

进一步的，所述探测器通过导热结构件贴装在所述柔性板的第一面上。

提出一种用于上述的实现光功率监测的光电转换模块的制作方法，包括：将所述柔性板的第二面与所述金属支架的下端面连接固定；将所述探测器贴装于所述柔性板的与所述第二面相对的第一面上，并将所述探测器的焊盘通过金线与所述柔性板上的导线进行电气连接；将所述激光器贴装于所述PCB板上；将所述光纤阵列组件与所述激光器进行有源耦合对位，使得所述激光器发出的每一束光都可以进入所述光纤阵列组件的每一根光纤内，再将所述光纤阵列组件固定于所述PCB板上；夹持所述金属支架将所述探测器与所述激光器进行有源耦合对位，使得所述激光器发出的光经所述光纤阵列组件的端面的折射后能够达到所述探测器的探测面，再将所述金属支架焊接于所述PCB板上；将所述柔性板的一端焊接于所述PCB板上。

与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是：本申请提出的实现光功率监测的光电转换模块及其制作方法中，通过对光纤阵列组件中每根光纤的端面相对探测器或激光器设计有设定角度的夹角，能够使得激光器发射的激光一部分折射后射向探测器的探测面，实现对发光功率的探测，一部分能够在端面全反射进入光纤阵列组件的每根光纤内实现传输；相比现有技术使用多个光路组件和光学面的方式，本申请实施例通过光纤阵列组件的光纤的端面，仅该一个光学面的分光作用，即实现了光信号的传输以及探测，以最少的光学组件、光学面和较短的光程提高了光电转换模块的光路可靠性。

并且，采用乌铜制作的金属支架与探测器和PCB板具有相匹配的热膨胀系数，能够减小了热膨胀现象对光路稳定性以及对光功率探测的影响，改善了光电转换模块的长期稳定性和产品一致性。金属支架还能够作为探测器的散热通道，同时将探测器散发的热量传输到PCB板上增大散热的面积，保证产品在高温情况下的性能稳定性。

基于柔性板可弯曲的特点，使得探测器与PCB板通过金线实现电气连接，提高了产品的可靠性。

结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1 为本申请提出的实现光功率监测的光电转换模块的结构图；

图2为本申请提出的中图1所示实现光功率监测的光电转换模块的局部放大图；

图3为本申请提出的实现光功率监测的光电转换模块的分光结构示意图；

图4为本申请提出的实现光功率监测的光电转换模块中金属支架的结构示意图；

图5为本申请提出的实现光功率监测的光电转换模块制作方法的制作步骤结构示意图；

图6为本申请提出的实现光功率监测的光电转换模块制作方法的制作步骤结构示意图；

图7为本申请提出的实现光功率监测的光电转换模块制作方法的制作步骤结构示意图；

图8为本申请提出的实现光功率监测的光电转换模块制作方法的制作步骤结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。

如图1所示，本申请提出的实现光功率监测的光电转换模块，尤其指并行光电转换模块，包括PCB板1、光纤阵列组件2、柔性板3、金属支架4、激光器5和探测器7；激光器5贴装PCB板1上。

具体的，如图2所示，探测器7贴装在柔性板3的第一面31上；柔性板3相对第一面31的第二面32上对应探测器7的部分连接在金属支架4的下端面上；金属支架4焊接在PCB板1上，并使得探测器7相对激光器5放置；如图3所示，光纤阵列组件2的每根光纤的端面A置于探测器7和激光器5之间，且光纤阵列组件每根光纤的端面A相对探测器7或激光器5具有设定角度的夹角a，以使得激光器5发射的激光射入端面A后，一部分8折射至探测器的探测面，一部分9经全反射通过光纤阵列组件进行传输。可见，在本申请提出的光电转换模块的分光结构中，光路上只有一个端面A的光学面，光束8在分光后直接到达探测器7的探测面，光束9在分光后，已经在光纤中传输，实现了最小的光路光程。

可见，上述本申请提出的实现光功率监测的光电转换模块中，通过对光纤阵列组件中每根光纤的端面相对探测器或激光器设计有设定角度的夹角，能够使得激光器发射的激光一部分折射后射向探测器的探测面，实现对发光功率的探测，一部分能够在端面全反射进入光纤阵列组件的每根光纤内实现传输；相比现有技术使用多个光路组件和光学面的方式，本申请实施例通过光纤阵列组件的光纤的端面，仅该一个光学面的分光作用，即实现了光信号的传输以及探测，以最少的光学组件、光学面和较短的光程提高了光电转换模块的光路可靠性。

如图1所示，柔性板3的一端焊接于PCB板1上，有效提高产品的可靠性；探测器7通过金线与PCB板1实现电气连接。具体的，该柔性板3的一端延伸有延伸部33；将柔性板3弯折使得其第二面32与金属支架4的上端面相对后，将延伸部33焊接于PCB板1上；这其中，金属支架4的上端面为与金属支架的下端面相对的端面。本申请实施例中，基于柔性板可弯曲的特点，使得探测器与PCB板通过金线实现电气连接，提高了产品的可靠性。

现有技术中，对于光电转换模块的光功率监测基本是采用开模的塑料件实现，但塑料材质在高低温情况下的热膨胀系数相比PCB板以及探测器等器件的要大，会严重影响光路的稳定性以及对光功率的监控，对光电转换模块的长期稳定性以及产品的一致性都存在较大的影响。本申请实施例中，金属支架4采用热膨胀系数较匹配的乌铜材料制作，采用乌铜制作的金属支架与探测器和PCB板具有相匹配的热膨胀系数，能够减小了热膨胀现象对光路稳定性以及对光功率探测的影响，改善了光电转换模块的长期稳定性和产品一致性。

金属支架4还能够作为探测器7的散热通道，热量通过金属支架4散热的同时，部分热量传导到PCB板1，增大散热面积，保证产品在高温情况下性能的稳定性。探测器7通过导热结构件贴装在柔性板3的第一面31上。

本申请实施例中，如图4所示，金属支架4由顺次连接的第一支架41、第二支架42和第三支架43构成，第一支架41和第三支架43分别垂直连接于第二支架42的两端；第二支架42连接第一支架41和第三支架43的端面为金属支架的下端面。固定金属支架4时，采用焊接将第一支架41和第三支架43与PCB板1焊接在一起，有效提高产品的可靠性。

本申请还提出该实现光功率监测的光电转换模块的制作方法，包括如下步骤：

步骤S1：如图5所示，将柔性板3的第二面（与图示中第一面31相对的面）与金属支架4的下端面连接固定。

步骤S2：如图6所示，将探测器7贴装于柔性板3的与第二面相对的第一面31上，并将探测器7的焊盘通过金线6与柔性板3上的导线进行电气连接。

步骤S3：将激光器5贴装于PCB板1上。

步骤S4：如图7所示，将光纤阵列组件2与激光器5进行有源耦合对位，使得激光器5发出的每一束光都可以进入光纤阵列组件2的每一根光纤内，再将光纤阵列组件2固定于PCB板1上。

步骤S5：如图8所示，夹持金属支架4将探测器7与激光器5进行有源耦合对位，使得激光器发出的光经光纤阵列组件的端面的折射后能够达到探测器的探测面，再将金属支架焊接于PCB板上；

步骤S6：最后，如图8所示，将柔性板3弯折后，将延伸部的一端焊接于PCB板1上。

上述本申请提出的实现光功率监测的光电转换模块及其制作方法，以最少光学组件、最少光学面和最小的光程实现了光电转换模块的发光功率的监测以及光学传输，提高了实现光功率监测的光电转换模块的光路可靠性；采用乌铜制作的金属支架的热膨胀系统与探测器和柔性板的热膨胀系数相匹配，使得产品在高温情况下也能保持性能的稳定性，提高产品的稳定性；且金属支架能够将探测器产生的热量尽快的散发出去，其热量还能通过金属支架传导到PCB板，通过PCB板加大了散热面积，提高了散热效率，提高高温情况下产品性能的稳定性；柔性板与PCB板之间、金属支架与PCB板之间通过焊接方式连接，提高了产品的可靠性。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.实现光功率监测的光电转换模块，包括PCB板、光纤阵列组件、激光器和探测器；所述激光器贴装所述PCB板上；其特征在于，还包括柔性板和金属支架；

所述探测器贴装在所述柔性板的第一面上；所述柔性板相对所述第一面的第二面上对应所述探测器的部分连接在所述金属支架的下端面上；

所述金属支架焊接在所述PCB板上，并使得所述探测器相对所述激光器放置；

所述光纤阵列组件的每根光纤的端面置于所述探测器和所述激光器之间，且所述光纤阵列组件每根光纤的端面相对所述探测器或所述激光器具有设定角度的夹角，以使得所述激光器发射的激光射入所述端面后，一部分折射至所述探测器的探测面，一部分经全反射通过所述光纤阵列组件进行传输。

2.根据权利要求1所述的实现光功率监测的光电转换模块，其特征在于，所述柔性板的一端焊接于所述PCB板上；

所述探测器通过金线与所述PCB板实现电气连接。

3.根据权利要求2所述的实现光功率监测的光电转换模块，其特征在于，所述柔性板的一端焊接于所述PCB上，具体为：

所述柔性板的一端延伸有延伸部；

将所述柔性板弯折使得其第二面与所述金属支架的上端面相对后，将所述延伸部焊接于所述PCB板上；

其中，所述金属支架的上端面为与所述金属支架的下端面相对的端面。

4.根据权利要求1所述的实现光功率监测的光电转换模块，其特征在于，所述金属支架采用乌铜材料制作。

5.根据权利要求1所述的实现光功率监测的光电转换模块，其特征在于，所述金属支架由顺次连接的第一支架、第二支架和第三支架构成，所述第一支架和所述第三支架分别垂直连接于所述第二支架的两端；所述第二支架连接所述第一支架和所述第三支架的端面为所述金属支架的下端面。

6.根据权利要求1所述的实现光功率监测的光电转换模块，其特征在于，所述探测器通过导热结构件贴装在所述柔性板的第一面上。

7.用于权利要求1-6任一项权利要求所述的实现光功率监测的光电转换模块的制作方法，其特征在于，包括：

将所述柔性板的第二面与所述金属支架的下端面连接固定；

将所述探测器贴装于所述柔性板的与所述第二面相对的第一面上，并将所述探测器的焊盘通过金线与所述柔性板上的导线进行电气连接；

将所述激光器贴装于所述PCB板上；

将所述光纤阵列组件与所述激光器进行有源耦合对位，使得所述激光器发出的每一束光都可以进入所述光纤阵列组件的每一根光纤内，再将所述光纤阵列组件固定于所述PCB板上；

夹持所述金属支架将所述探测器与所述激光器进行有源耦合对位，使得所述激光器发出的光经所述光纤阵列组件的端面的折射后能够达到所述探测器的探测面，再将所述金属支架焊接于所述PCB板上；

将所述柔性板的一端焊接于所述PCB板上。