CN108873192B - 光模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光模块，属于光通信领域。本发明实施例提供的光模块，包括：电路板及透镜组件，在电路板及透镜组件之间，还包括贴片在电路板表面的第一光发射芯片、第二光发射芯片、第一光监控芯片及第二光监控芯片，透镜组件中具有第一反射面，第一反射面的同侧边缘具有第二反射面及第三反射面；第一反射面及第二反射面将来自第一光发射芯片的光向不同的方向反射；第一反射面及第三反射面将来自第二光发射芯片的光向不同的方向反射；第一光监控芯片接收来自第二反射面的光，第二光监控芯片接收来自第三反射面的光。在实现分光监控的同时提高了布设光发射芯片的数量。

Description

光模块

技术领域

本发明涉及光通信领域，特别涉及一种光模块。

背景技术

光模块用于光电信号的转换。一般地，在光模块的工作中，需对光模块的激光器进行监控，以了解激光器的工作状态。在传统技术中，通常在激光器的出射方向上放置一分光装置，例如，滤光片，将激光器发射的光束分成两路，其中一路透射过该分光装置耦合至光纤中，另一路经该分光装置反射，入射至光模块的探测器中，由该探测器接收反射光束，检测光功率参数，由此实现对激光器状态的监控。

然而，上述监控方式，需要在光模块中额外增加分光装置，增加了工艺，导致光模块产品的稳定性减弱。

发明内容

为了解决传统技术上述问题，本发明提供了一种分光性能良好的光模块。

一种光模块，包括：

电路板及透镜组件，在电路板及透镜组件之间，还包括贴片在电路板表面的第一光发射芯片、第二光发射芯片、第一光监控芯片及第二光监控芯片，

透镜组件中具有第一反射面，第一反射面的同侧边缘具有第二反射面及第三反射面；

第一反射面及第二反射面将来自第一光发射芯片的光向不同的方向反射；

第一反射面及第三反射面将来自第二光发射芯片的光向不同的方向反射；

第一光监控芯片接收来自第二反射面的光，第二光监控芯片接收来自第三反射面的光。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

第一反射面的同一侧边具有第二反射面及第三反射面；使得分光结构更加紧凑，可以实现多路分光；

第一反射面及第二反射面将来自第一光发射芯片的光向不同的方向反射；

第一反射面及第三反射面将来自第二光发射芯片的光向不同的方向反射；

第一光监控芯片接收来自第二反射面的光，第二光监控芯片接收来自第三反射面的光，实现了将第一光发射芯片发出的光分为两束不同方向的光，其中一束光进入第一光监控芯片进行光功率监控，实现了将第二光发射芯片发出的光分为两束不同方向的光，其中一束光进入第二光监控芯片进行光功率监控。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并于说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明光模块的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种内部结构爆炸图；

图3为本发明实施例提供的一光路图；

图4为本发明实施例提供的另一光路图；

图5为本发明实施例提供的光模块剖面结构示意图；

图6为透镜组件局部结构的俯视图；

图7是三角形反射面在光斑上的投影示意图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

图1为本发明光模块的结构示意图，该光模块包括上盖11、下盖12、电路板13、集成在电路板13上的光发射芯片、光监控芯片以及罩在光发射芯片、光监控芯片上方的透镜组件14。电路板13、光发射芯片、光监控芯片和透镜组件14均位于上盖11和下盖12合成的空间内。光纤支架21插入上盖11和下盖12围成的壳体中，并与透镜组件14卡接连接。

来自透镜组件的光耦合至光纤支架中的光纤中，在光纤的另一端设置有光纤适配器，光纤适配器用于将光模块内部的光接入光模块外部的光纤中，具体地，可以是连接光模块内部的光纤与光模块外部的光纤。

透镜组件是光模块中改变光路的主要光器件，常用于COB（chip on board）封装的光模块中。光发射芯片贴装在电路板表面，其出光的方向垂直与电路板表面。由于外部光纤的入光方向与电路板表面平行，所以需要光学器件改变光芯片的光传输方向，这就是应用透镜组件的作用之一。

考虑误差等实际因素，垂直、平行并不是描述绝对的几何关系，而是以垂直、平行为导向的设计。

具体地，本发明实施例提供一种光模块，包括：电路板及透镜组件，在电路板及透镜组件之间，还包括贴片在电路板表面的第一光发射芯片、第二光发射芯片、第一光监控芯片及第二光监控芯片，透镜组件中具有第一反射面，第一反射面的同一侧边具有第二反射面及第三反射面；第一反射面及第二反射面将来自第一光发射芯片的光向不同的方向反射；第一反射面及第三反射面将来自第二光发射芯片的光向不同的方向反射；第一光监控芯片接收来自第二反射面的光，第二光监控芯片接收来自第三反射面的光。

光模块中由第一光发射芯片及第二光发射芯片实现出光，而第一光监控芯片及第二光监控芯片用于监控光发射芯片的光功率，并非实现光模块的光接收；光模块的光接收由其他接收芯片完成。

图2为本发明实施例提供的一种内部结构爆炸图。如图2所示，在电路板13表面具有第一光发射芯片15、第一光监控芯片16、第二光发射芯片17及第二光监控芯片18。光纤支架21与透镜组件14结合，光纤阵列22接入光纤支架21中，光纤阵列对外连接外部光纤。

图3为本发明实施例提供的一光路图。如图3所示，第一光发射芯片15发出的光A射向透镜组件14，第二光发射芯片17发出的光B射向透镜组件14。透镜组件将光芯片罩设在电路板表面，透镜组件的第一反射面141改变第一光发射芯片发出的光A的传播方向，具体地，第一光发射芯片发出的光A垂直与电路板表面，经第一反射面141反射后，向光纤支架/外部光纤的方向传输；

透镜组件的第一反射面改变第二光发射芯片发出的光B的传播方向，具体地，第二光发射芯片发出的光B垂直与电路板表面，经第一反射面141反射后，向光纤支架/外部光纤的方向传输；

第一光发射芯片发出的光A与第二光发射芯片发出的光B，射入在第一反射面的不同位置上，具体地，第一反射面与电路板表面呈倾斜设置，前述不同位置体现为与电路板表面的高度不同；

图4为本发明实施例提供的另一光路图。如图4所示，透镜组件的第二反射面142改变第一光发射芯片发出的光A的传播方向，具体地，第一光发射芯片发出的光垂直与电路板表面，经第二反射面反射后，向不同于被第一反射面反射的方向传播，第二反射面的目的是将第一光反射芯片发出的光用于光功率监控，所以第二反射面反射的方向与第一反射面的反射方向不同，以实现分光，分光后的光进入第一光监控芯片；

具体地，光模块还包括第四反射面144，第四反射面144将来自第二反射面142的光反射向第一光监控芯片。

透镜组件的第三反射面143改变第二光发射芯片发出的光B的传播方向，具体地，第二光发射芯片发出的光B垂直与电路板表面，经第三反射面143反射后，向不同于被第一反射面反射的方向传播，第三反射面的目的是将第二光反射芯片发出的光用于光功率监控，所以第三反射面反射的方向与第一反射面的反射方向不同，以实现分光，分光后的光进入第二光监控芯片；

具体地，光模块还包括第五反射面145，第五反射面145将来自第三反射面143的光反射向第二光监控芯片。

第一反射面与第二反射面实现了对第一光发射芯片的分光，第一反射面与第三反射面实现了对第二光发射芯片的分光，第二反射面与第三反射面位于第一反射面的同一侧边的不同位置，由于第一反射面相对电路板表面倾斜设置，所以第二反射面与第三反射面相对于所述电路板表面的高度不同。

图5为本发明实施例提供的光模块剖面结构示意图，如图5所示，第二反射面142与电路板13表面的高度H1，与第三反射面143与电路板13表面的高度H2，H1与H2的高度不同。

在第一反射面141的斜面上，呈现台阶式高低分布的第二反射面142及第二反射面143。

上述分光方式，提高了电路板上设置光发射芯片的数量。

透镜组件14的上表面开设有一凹槽，该凹槽内形成有第一反射面、第二反射面、第三反射面、第四反射面及第五反射面，更优地，整个透镜组件14由树脂材料一体注塑成型。该树脂材料的折射率大于空气的折射率。例如，该树脂材料可以是PEI（聚醚酰亚胺，Polyetherimide）。

再此基础上，第二反射面在第一反射面的交点位于第一光发射芯片的光斑圆心；第三反射面在第一反射面的交点位于第二光发射芯片的光斑圆心。

光功率的监控，需要射入外部光纤的光与进入光监控芯片的光具有成比例的光功率，所以光分束时需要对光按比例划分。光发射芯片发出的光成圆形的光斑，从圆心位置按弧形的比例进行分光，可以得到规则、易计算的分光。

进一步，透镜组件14上还设置有准直透镜，该准直透镜位于光发射芯片的光出射方向上，光发射芯片位于准直透镜的焦点上，使得光发射芯片发射出的光束能够全部转变为平行光束，从而形成面积较小、光能量相对集中的圆形光斑。

具体地，平行光束照射在第一反射面141上和第二反射面142上，照射在第一反射面上的光束在第一反射面上全反射后沿第一方向传播，入射到插入光模块的光纤支架21中的光纤中；照射在第二反射面上的光束在第二反射面上全反射后，沿第二方向照射在第三反射面143上，且在第三反射面上全反射后，沿第三方向传播，并入射到光监控芯片中。更具体而言，平行光束被第一反射面和第二反射面反射后分成两路，其中一路光束通过第一反射面的全反射耦合到光纤支架21中的光纤中，另一路光束通过第二反射面和第四发射面的两次反射，即两次光传播方向的改变，以平行于入射光的方向（即第二反射面上的入射光方向）从透镜组件14中折射出，并入射至光监控芯片中。

其中，第一方向和第二方向为两个不同的方向且两不同方向之间成一夹角，该夹角为80~0度。

光监控芯片将接收的光信号转换为电信号，并将该电信号发送至控制模块，由控制模块计算出接收光的光功率参数，然后再根据接收光所占的光功率比例，计算出光发射芯片发出的所有光束的光功率，从而实现对光发射芯片的监控。

本发明通过在透镜组件中形成第一反射面、第二反射面和第四反射面，光发射器发出的光束照射在第一反射面和第二发射面上时，分别向不同的方向反射，将光束分成两路，其中一路光束沿第一方向传播，并入射至光纤中，另一路光束沿第二方向传播，照射在第四反射面上，第四反射面的反射再次改变了光束的传播方向，使该光束能够沿第三方向传送，并入射至光监控芯片。因此，本发明的光模块通过在透镜组件内部形成的第一反射面、第二反射面和第三反射面来实现分光，并不需要增加额外的元件，减小了工艺，增加了产品的稳定性，相较于传统技术采用的昂贵的分光装置而言，本发明的光模块还减少了产品成本。

同样的，在第一反射面与第三反射面之间形成同样的光路结构。

结合图6所示，图6为透镜组件局部结构的俯视图。光斑150的圆心处，为第一反射面与第二反射面的交点；同理，也可以是第一反射面与第三反射面的交点。光斑150是光发射器发射的光经准直透镜转变为平行光束后，照射在第一反射面和第二反射面上形成的。由于第二反射面的交点刚好位于光斑的圆心处，因此，无论光斑大小如何变化，照射在第二反射面上和照射在第一反射面的光功率比率一致。因此第一反射面和第二反射面的分光比例保持不变，能够保证监控光束的稳定性。

第二反射面及第三反射面呈三角形，三角形形成在光斑上的投影面。图7是三角形反射面在光斑上的投影示意图。具体的，投影占据圆形光斑50度的范围，即光斑的5/36被三角形反射面反射，其他部分被第一反射面反射，从而实现了精准的光功率比例划分。

以上仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种光模块，其特征在于，包括：电路板及透镜组件，在所述电路板及所述透镜组件之间，还包括贴片在所述电路板表面的第一光发射芯片、第二光发射芯片、第一光监控芯片及第二光监控芯片，所述透镜组件中具有第一反射面，所述第一反射面的同侧边缘具有第二反射面及第三反射面，所述第一反射面分别与第二反射面及第三反射面相连；所述第一反射面及所述第二反射面将来自所述第一光发射芯片的光向不同的方向反射；所述第一反射面及所述第三反射面将来自所述第二光发射芯片的光向不同的方向反射；所述第一光监控芯片接收来自所述第二反射面的光，所述第二光监控芯片接收来自所述第三反射面的光。

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一反射面相对于所述电路板表面倾斜设置，所述第二反射面与所述第三反射面相对于所述电路板表面的高度不同。

3.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第二反射面在所述第一反射面的交点位于所述第一光发射芯片的光斑圆心；所述第三反射面在所述第一反射面的交点位于所述第二光发射芯片的光斑圆心。

4.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述透镜组件还包括第四反射面及第五反射面，所述第四反射面将来自所述第二反射面的光反射向所述第一光监控芯片；所述第五反射面将来自所述第三反射面的光反射向所述第二光监控芯片。

5.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括光纤适配器，来自所述第一反射面的光进入所述光纤适配器中。

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