CN107688216B - 光接收模块和光通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的光接收模块和光通信系统，涉及光信号处理技术领域。其中，光接收模块包括：第一基板；阵列波导光栅，所述阵列波导光栅设置于所述第一基板的表面；光电探测器，所述光电探测器与所述阵列波导光栅位于所述第一基板的同一侧，其中，所述光电探测器垂直于所述第一基板且与所述阵列波导光栅的出光端面相对的侧面为光敏面，所述光敏面能将所述阵列波导光栅输出的光信号转换为电信号。通过上述设置，可以使阵列波导光栅中的光信号直接从出光端面输出，从而解决现有技术中因需要在阵列波导光栅的输出端切割倾斜面以将光信号反射至光电探测器的光敏面而造成阵列波导光栅的输出端存在崩边的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光信号处理技术领域，具体而言，涉及一种光接收模块和光通信系统。
背景技术
随着信号多元化程度的加深，人们对音频、视频等信息的传输要求也越来越高。在通信领域中，光通信由于具有传输容量大、保密性能和抗干扰性能好的特点而被广泛应用于各行各业。在包含波分复用技术的光接收模块中，根据进行波分复用的器件的不同，一般包括多层薄膜技术和阵列波导光栅技术。其中，由于阵列波导光栅技术具有波导尺寸小的优势可以形成高密度的封装结构，而被广泛使用。
经发明人研究发现，在现有的利用阵列波导光栅技术中，因需要在阵列波导光栅的输出端切割倾斜面以将光信号反射至光电探测器而造成阵列波导光栅的输出端存在崩边的问题，进而导致阵列波导光栅失效的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光接收模块和光通信系统，以解决现有技术中因需要在阵列波导光栅的输出端切割倾斜面以将光信号反射至光电探测器的光敏面而造成阵列波导光栅的输出端存在崩边的问题。
为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：
一种光接收模块，包括：
第一基板；
阵列波导光栅，所述阵列波导光栅设置于所述第一基板的表面；
光电探测器，所述光电探测器与所述阵列波导光栅位于所述第一基板的同一侧，其中，所述光电探测器垂直于所述第一基板且与所述阵列波导光栅的出光端面相对的侧面为光敏面，所述光敏面能将所述阵列波导光栅输出的光信号转换为电信号。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述光接收模块中，所述光接收模块还包括跨阻放大器；
所述跨阻放大器设置于所述光电探测器远离所述阵列波导光栅的一侧，且与所述光电探测器电连接以将所述光电探测器输出的电信号进行放大处理。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述光接收模块中，所述光接收模块还包括第二基板；
所述第二基板设置于所述第一基板且位于所述阵列波导光栅的出光端面一侧，所述光电探测器和所述跨阻放大器设置于所述第二基板远离所述第一基板的一侧。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述光接收模块中，所述第二基板靠近所述跨阻放大器的一侧设置有镀金层。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述光接收模块中，所述第二基板由氮化铝或氧化铝材料制成。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述光接收模块中，所述光接收模块还包括电连接件；
所述电连接件的一端与所述光电探测器远离所述第一基板的一侧连接、另一端与所述跨阻放大器远离所述第一基板的一侧连接，以将所述光电探测器输出的电信号传送至所述跨阻放大器。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述光接收模块中，所述电连接件为金线。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述光接收模块中，所述阵列波导光栅包括靠近所述第一基板的第一表面和远离所述第一基板的第二表面；
所述第一表面的长度大于所述第二表面长度，以使所述出光端面与垂直于所述第一基板的平面之间的夹角为8度。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述光接收模块中，所述第一基板由玻璃材料制成。
在上述基础上，本发明实施例还提供了一种光通信系统，包括光发射模块和上述光接收模块，所述光接收模块能够接收所述光发射模块发出的光信号并转换为电信号。
本发明提供的光接收模块和光通信系统，通过将光电探测器垂直于所述第一基板且与所述阵列波导光栅的出光端面相对的侧面设置为光敏面，可以使阵列波导光栅中的光信号直接从出光端面输出，从而解决现有技术中因需要在阵列波导光栅的输出端切割倾斜面以将光信号反射至光电探测器的光敏面而造成阵列波导光栅的输出端存在崩边的问题，进而避免阵列波导光栅失效的问题，极大地提高了光接收模块和光通信系统的可靠性和实用性。
进一步地，通过将光电探测器远离第一基板的一侧与电连接件连接，可以避免流经电连接件的电信号对阵列波导光栅中光信号传播的干扰，同时还能解决现有技术中因电连接件和光电探测器接触的一面同时作为光电探测器的光敏面以接收阵列波导光栅输出的光信号而导致光敏面受限的问题，有效地提高了光接收模块和光通信系统的安全性和实用性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明实施例提供的光接收模块的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的光接收模块的爆炸视图。
图3为本发明实施例提供的阵列波导光栅和光电探测器的相对位置关系图。
图4为本发明实施例提供的电连接件的连接关系图。
图5为本发明实施例提供的光通信系统的结构框图。
图标：10-光通信系统；100-光接收模块；110-第一基板；120-阵列波导光栅；130-光电探测器；140-跨阻放大器；150-第二基板；160-电连接件；200-光发射模块。
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，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种光接收模块100，用于将接收到的光信号进行分波处理后转换为电信号并输送至外部电路或器件。
所述光接收模块100包括第一基板110、阵列波导光栅120以及光电探测器130，所述第一基板110用于承载所述阵列波导光栅120，所述阵列波导光栅120用于将接收到的光信号进行分波处理并将处理后的光信号发送至所述光电探测器130，所述光电探测器130用于将接收到的光信号转换为电信号并输出。
进一步地，在本实施例中，所述阵列波导光栅120设置于所述第一基板110的表面，所述光电探测器130与所述阵列波导光栅120位于所述第一基板110的同一侧。其中，所述光电探测器130垂直于所述第一基板110且与所述阵列波导光栅120的出光端面相对的侧面为光敏面，所述光敏面能将从所述阵列波导光栅120的出光端面输出的光信号转换为电信号。
可选地，所述阵列波导光栅120与所述光电探测器130之间的相对位置关系不受限制，可以根据实际需求进行设置。结合图3，在本实施例中，所述阵列波导光栅120与所述光电探测器130间隔设置，以使所述出光端面与所述光敏面间隔设置。
可选地，所述第一基板110的形状结构不受限制，可以根据实际需求进行设置，例如，可以根据具体应用的封装结构以及需要承载的器件或结构的形状大小进行设置。在本实施例中，所述第一基板110为长方体形状。
可选地，所述第一基板110的材料不受限制，根据实际需求进行设置，例如，可以根据需要承载的器件的材质、质量进行设置。在本实施例中，所述第一基材由玻璃材料制成，通过采用玻璃材料，可以有效降低所述光接收模块100的成本以提高实用性。
可选地，所述阵列波导光栅120的具体形状结构不受限制，可以根据实际需求进行设置，例如，可以根据对接收到的光信号的分波处理的具体要求进行设置。在本实施例中，所述阵列波导光栅120为长方体，且大小与所述第一基板110相匹配，以使所述第一基板110可以对所述阵列波导光栅120的各个区域起到有效支撑作用。
进一步地，为避免所述光信号在所述阵列波导光栅120的出光端面垂直于所述出光端面出射时发生反射而使光信号反射回所述阵列波导光栅120内部，进而避免光信号毁损的问题，在本实施例中，所述阵列波导光栅120包括靠近所述第一基板110的第一表面和远离所述第一基板110的第二表面，所述第一表面的长度大于所述第二表面长度，以使所述出光端面与垂直于所述第一基板110的平面之间的形成夹角。
可选地，所述夹角的具体大小不受限制，可以根据实际需求进行设置，只要在切割所述出光端面时不会造成崩边而导致所述阵列波导光栅120失效即可。在本实施例中，所述夹角优选为8度。
可选地，所述光电探测器130的具体形状结构不受限制，可以根据实际需求进行设置，例如，可以根据实际应用中的封装结构或根据所述出光端面的形状大小进行设置。在本实施例中，所述光电探测器130为长方体结构，且与所述出光端面相对设置，以保证所述出光端面输出的光信号可以全部、有效地达到所述光敏面，进而避免造成光信号损失的问题，进一步地提高了所述光接收模块100的可靠性。
考虑到所述光电探测器130将所述光信号转换输出的电信号一般存在幅值较小的问题，因而不便于外部电路或器件进行处理，在本实施例中，所述光接收模块100还可以包括跨阻放大器140。所述跨阻放大器140用于将所述光电探测器130输出的电信号进行放大处理后发送至外部电路或器件。
所述跨阻放大器140设置于所述光电探测器130远离所述阵列波导光栅120的一侧，且与所述光电探测器130电连接以将所述光电探测器130输出的电信号进行放大处理。
进一步地，考虑到所述跨阻放大器140在进行信号放大处理的过程中，会产生较大的热量，若不及时吸收、排出，将对所述跨阻放大器140的信号放大处理产生较大的干扰，在本实施例中，所述光接收模块100还可以包括第二基板150以承载所述跨阻放大器140并吸收所述跨阻放大器140的热量。
所述第二基板150设置于所述第一基板110且位于所述阵列波导光栅120的出光端面一侧，所述光电探测器130和所述跨阻放大器140设置于所述第二基板150远离所述第一基板110的一侧。通过将所述跨阻放大器140设置于所述第二基板150，可以保证所述第二基板150及时有效地将所述跨阻放大器140的热量吸收。
可选地，所述第二基板150的材料不受限制，可以根据实际需求进行设置即可，只要具有一定的导热能力即可。在本实施例中，所述第二基板150可以由具有较好的导热能力的氮化铝或氧化铝材料制成。
可选地，所述第二基板150的具体形状结构不受限制，可以根据实际需求进行设置，例如，可以根据所述第一基板110的形状大小、所述阵列波导光栅120的形状大小、所述光电探测器130的形状大小以及所述跨阻放大器140的形状大小进行设置。在本实施例中，所述第二基板150为长方体结构，且与所述阵列波导光栅120接触设置。
进一步地，考虑到所述跨阻放大器140在实际应用过程中需要设置一些外围电路，而该电路需要进行接地处理，在本实施例中，所述第二基板150靠近所述跨阻放大器140的一侧设置有镀金层，以使所述外围电路可以便利的进行接地处理。
可选地，所述跨阻放大器140与所述光电探测器130的具体电连接方式不受限制，可以根据实际需求进行设置，例如，可以根据所述跨阻放大器140与所述光电探测器130之间的距离以及封装结构进行设置。结合图4，在本实施例中，所述光接收模块100还可以包括电连接件160。
在本实施例中，所述电连接件160的一端与所述光电探测器130远离所述第一基板110的一侧连接、另一端与所述跨阻放大器140远离所述第一基板110的一侧连接，以将所述光电探测器130输出的电信号传送至所述跨阻放大器140。
可选地，所述电连接件160的具体形状材料不受限制，只要具有导电能力即可。在本实施例中，所述电连接件160优选为具有较好导电性能的金线。
结合图5，本发明实施例还提供一种光通信系统10，包括光发射模块200和上述光接收模块100，所述光接收模块100能够接收所述光发射模块200发出的光信号并转换为电信号。
考虑到所述光通信系统10包括所述光接收模块100，所述光通信系统10具有所述光接收模块100全部的技术特征，并能解决相同的技术问题，产生相同的技术效果，因此，在本实施例中，所述光通信系统10的具体技术特征不再一一赘述，请结合前文对所述光接收模块100的解释说明。
综上所述，本发明提供的一种光接收模块100和光通信系统10，通过将光电探测器130垂直于所述第一基板110且与所述阵列波导光栅120的出光端面相对的侧面设置为光敏面，可以使阵列波导光栅120中的光信号直接从出光端面输出，从而解决现有技术中因需要在阵列波导光栅120的输出端切割倾斜面以将光信号反射至光电探测器130的光敏面而造成阵列波导光栅120的输出端存在崩边的问题，进而避免阵列波导光栅120失效的问题，极大地提高了光接收模块100和光通信系统10的可靠性和实用性。其次，通过将光电探测器130远离第一基板110的一侧与电连接件160连接，可以避免流经电连接件160的电信号对阵列波导光栅120中光信号传播的干扰，同时还能解决现有技术中因电连接件160和光电探测器130接触的一面同时作为光电探测器130的光敏面以接收阵列波导光栅120输出的光信号而导致光敏面受限的问题，进一步地提高了光接收模块100和光通信系统10的安全性和实用性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种光接收模块，其特征在于，包括：
第一基板；
阵列波导光栅，所述阵列波导光栅设置于所述第一基板的上表面，所述阵列波导光栅的出光方向为与第一基板的上表面平行的方向；
第二基板，所述第二基板设置于所述第一基板上表面且位于所述阵列波导光栅的出光端面一侧；
光电探测器，所述光电探测器位于所述第二基板的上表面，其中，所述光电探测器垂直于所述第一基板且与所述阵列波导光栅的出光端面相对的侧面为光敏面，所述光敏面能将所述阵列波导光栅输出的光信号转换为电信号；
跨阻放大器，所述跨阻放大器位于所述第二基板的上表面，设置于所述光电探测器的光敏面的相背一侧即远离所述阵列波导光栅的一侧，且与所述光电探测器通过金线电连接以将所述光电探测器输出的电信号进行放大处理；所述光电探测器的电连接触点和所述跨阻放大器的电连接触点均位于上表面。
2.根据权利要求1所述的光接收模块，其特征在于，所述第二基板靠近所述跨阻放大器的一侧设置有镀金层。
3.根据权利要求1所述的光接收模块，其特征在于，所述第二基板由氮化铝或氧化铝材料制成。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的光接收模块，其特征在于，所述阵列波导光栅包括靠近所述第一基板的下表面和远离所述第一基板的上表面；
所述下表面的长度大于所述上表面长度，以使所述出光端面与垂直于所述第一基板的平面之间的夹角为8度。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的光接收模块，其特征在于，所述第一基板由玻璃材料制成。
6.一种光通信系统，其特征在于，包括光发射模块和权利要求1-5任意一项所述的光接收模块，所述光接收模块能够接收所述光发射模块发出的光信号并转换为电信号。
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