CN109491025A - 一种ld管芯以及一种tosa模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学器件领域，具体涉及一种LD管芯以及一种TOSA模块，LD管芯包括芯体、设在芯体内的LD芯片、准直透镜、反射镜以及聚焦透镜，准直透镜邻近设于LD芯片，LD芯片发射的光信号经过准直透镜准直后传输到反射镜，反射镜将光信号反射到聚焦透镜，聚焦透镜将光信号聚焦后传输出芯体。准直透镜邻近设于LD芯片，压缩了光信号经过准直透镜的光束截面积，从而降低了通过聚焦透镜时的光阑损耗，提高了耦合效率。

Description

一种LD管芯以及一种TOSA模块
技术领域
本发明涉及光学器件领域，具体涉及一种LD管芯以及一种TOSA模块。
背景技术
TOSA模块(Transmitter Optical Subassembly，中文称为光发射次模块)，用于将电信号转化为光信号。TOSA模块常通过TO封装方式组成，TO封装后TOSA模块常见的光路有两种：第一种为LD芯片、透镜和陶瓷插芯同轴封装；第二种为LD芯片经过反射镜后再经过透镜和陶瓷插芯。
在上述TO封装后的TOSA模块中，LD芯片发出的光信号会经过透镜，但需要经过较长距离才能耦合进光纤。在高温或者低温的环境下，由于内部器件及透镜座的形变不同会导致物距发生变化，而在此过程中，陶瓷插芯位置变化产生的形变位移不足与物距产生的变化量相匹配，从而，光信号不能有效耦合进陶瓷插芯内的光纤，导致TOSA模块的耦合效率降低，进而导致输出功率的降低。
同时，由于LD芯片发散角较大，LD芯片发出的发散光束经过透镜聚焦时有较大的光阑损失，为了减少能量损失，一般需要增大透镜的有效通光孔径，如此将会带来成本上的提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种LD管芯以及一种TOSA模块，解决LD芯片发射的光信号经过透镜后光阑损失较大以及高低温下物距和像距变化量不匹配导致高低温下TOSA模块功率不稳定的问题。
为解决该技术问题，本发明提供一种LD管芯，包括芯体，还包括设在芯体内的LD芯片、准直透镜、反射镜以及聚焦透镜，所述准直透镜邻近设于LD芯片，所述LD芯片发射的光信号经过准直透镜准直后传输到反射镜，所述反射镜将光信号反射到聚焦透镜，所述聚焦透镜将光信号聚焦后传输出芯体。
其中，较佳方案是：所述LD芯片和准直透镜设置在同一平面上。
其中，较佳方案是：所述芯体包括载体以及固定连接载体的管帽，所述载体和管帽之间形成型腔，所述LD芯片、准直透镜和反射镜均设在型腔内。
其中，较佳方案是：所述聚焦透镜设置在管帽上。
其中，较佳方案是：所述LD管芯还包括设置在型腔内的温控板以及安装在温控板上的基板，所述LD芯片和准直透镜设置在基板的表面。
其中，较佳方案是：所述反射镜设置在基板的表面。
其中，较佳方案是：所述反射镜为平面反射镜，并且，所述反射镜的反射面与基板的表面呈45°设置。
其中，较佳方案是：所述LD芯片与准直透镜的距离范围为0.2mm至1mm。
本发明还提供一种TOSA模块，所述TOSA模块包括如上所述的LD管芯，还包括固定连接LD管芯的封焊管体以及固定连接封焊管体的receptacle组件，所述receptacle组件包括陶瓷插芯，所述陶瓷插芯内部设有光纤，所述聚焦透镜聚焦的光信号耦合进光纤。
其中，较佳方案是：所述receptacle组件还包括隔离器，所述聚焦透镜聚焦的光信号经过隔离器后耦合进光纤。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设计一种LD管芯以及一种TOSA模块，LD芯片传输光信号到准直透镜后再传输到反射镜，准直透镜邻近设于LD芯片，压缩了光信号经过准直透镜的光束截面积，从而降低了通过聚焦透镜时的光阑损耗，提高了耦合效率；另外，反射后的光信号是平行光束，聚焦透镜是对平行光束聚焦，只需要根据TO封装后的TOSA模块的尺寸来选择对应的聚焦透镜，提高器件的灵活度；以及，LD芯片和准直透镜设在同一物体的同一平面上，降低了对物距的影响，从而提高了光信号的输出功率的稳定性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明LD管芯的示意图；
图2是本发明光信号传输的路径图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1和图2所示，本发明提供一种LD管芯的优选实施例。
具体地，参考图1，一种LD管芯，TO封装即是引出引脚的封装，所述LD管芯包括芯体10，以及设在芯体10内的LD芯片1、准直透镜2、反射镜3以及聚焦透镜4，所述准直透镜2邻近设于LD芯片1一侧，所述反射镜3设于准直透镜2一侧，所述聚焦透镜4设在反射镜3反射之后光信号的传输路径上。参考图2，所述LD芯片1发射的光信号经过准直透镜2准直后传输到反射镜3，所述反射镜3将光信号反射到聚焦透镜4，所述聚焦透镜4将光信号聚焦后传输出芯体10。传输的光信号经过反射镜3后，由径向传输转换为轴向传输，LD管芯内部器件不再受轴向形变的影响，而径向形变又非常小，因此，无论是高温还是低温的环境下，都能够有效降低LD管芯内部光学器件对物距的影响，提高光信号的耦合效率，也就提高光信号的传输功率的稳定性。另外，经过反射镜3的光信号为平行光束，所述聚焦透镜4是对平行光束聚焦，从而，只需要根据LD管芯的尺寸来选择相应焦距的聚焦透镜4，普通球面的聚焦透镜4就能实现对平行光束的良好聚焦效果，极大地提高了聚焦透镜4的选择范围以及LD管芯尺寸的灵活度范围。
在本实施例中，参考图1，所述LD芯片1和准直透镜2设置在同一物体的同一平面上，并且两者是固定设置。所述LD芯片1和准直透镜2处于同一物体的同一平面，可将物距设在同一物体的同一平面上，降低了外部环境对物距的影响，从而稳定了光信号的输出功率。并且，所述LD芯片1和准直透镜2是邻近设置，距离较近，所述LD芯片1发出的光信号能够径向传输较短光程后就被准直透镜2准直，能够压缩光信号经过准直透镜2后的光束截面积，降低了光信号通过聚焦透镜4时产生的光阑损耗，由此，提高了光信号的耦合效率，也就提高了光信号的输出功率；以及，压缩光束截面积还能够降低对聚焦透镜4通光孔径的要求，也就降低了TO封装的成本。
进一步地，参考图1，所述芯体10包括载体20以及固定连接载体20的管帽30，所述载体20和管帽30之间形成型腔31，所述LD芯片1、准直透镜2和反射镜3均设在型腔31内。所述型腔31为密闭空间，能够保护LD芯片1、准直透镜2和反射镜3。
再进一步地，参考图1，所述聚焦透镜4安装在管帽30上。
更进一步地，参考图1，所述LD管芯还包括设置在型腔31内的温控板5以及安装在温控板5上的基板6，所述LD芯片1和准直透镜2设置在基板6的表面，并且是固定设置。所述温控板5可为LD芯片1和准直透镜2提供同一温度环境，并且可实现散热功能。所述基板6上设有打线PAD，可为LD芯片1和准直透镜2提供打线位置，并可为LD芯片1和准直透镜2提供支撑作用。在温控板5和基板6的作用下，所述LD芯片1和准直透镜2在恒定工作温度环境下工作，能够提高LD芯片1和准直透镜2的稳定性。
优选地，所述反射镜3也设置在基板6的表面，并且是固定设置，使得LD芯片1、准直透镜2和反射镜3三者在同温平面上工作。
其中，所述反射镜3为平面反射镜，所述反射镜3为三棱体外形，并且，所述反射镜3的反射面与基板6的表面呈45°设置，保证将经过准直透镜2的光信号的传播方向改变90°后完全反射到聚焦透镜4上，再从聚焦透镜4传输至芯体外。
优选地，所述LD芯片1与准直透镜2的距离范围为0.2mm至1mm，两者的距离非常近，所述LD芯片1发射出的光信号经过较短光程后就被准直透镜2准直，而且两者处于同温平面，能够压缩光信号在准直透镜2上的光束截面积，降低了光信号通过聚焦透镜4时产生的光阑损耗，由此，提高了光信号的耦合效率，也就提高了光信号的输出功率；以及，压缩光束截面积还能够降低对聚焦透镜4通光孔径的要求，也就降低了TO封装的成本。
如图1和图2所示，本发明还提供一种TOSA模块的较佳实施例。
具体地，参考图1和图2，所述TOSA模块包括如上所述的LD管芯，还包括固定连接LD管芯的封焊管体40以及固定连接封焊管体40的receptacle组件50，所述封焊管体40可起中转支撑作用，所述receptacle组件50包括陶瓷插芯53，所述陶瓷插芯53内部设有光纤51，所述聚焦透镜4聚焦的光信号在传输出芯体10之后，一路传输到陶瓷插芯50内部，并耦合进光纤51，实现电信号转换为光信号。
进一步地，参考图1，所述receptacle组件50还包括隔离器52，所述聚焦透镜4聚焦的光信号经过隔离器52之后，再耦合进光纤51。所述隔离器52可防止陶瓷插芯53端面的反射光沿原光路返回。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种LD管芯，包括芯体，其特征在于：还包括设在芯体内的LD芯片、准直透镜、反射镜以及聚焦透镜，所述准直透镜邻近设于LD芯片，所述LD芯片发射的光信号经过准直透镜准直后传输到反射镜，所述反射镜将光信号反射到聚焦透镜，所述聚焦透镜将光信号聚焦后传输出芯体。
2.根据权利要求1所述的LD管芯，其特征在于：所述LD芯片和准直透镜设置在同一物体的同一平面上。
3.根据权利要求2所述的LD管芯，其特征在于：所述芯体包括载体以及固定连接载体的管帽，所述载体和管帽之间形成型腔，所述LD芯片、准直透镜和反射镜均设在型腔内。
4.根据权利要求3所述的LD管芯，其特征在于：所述聚焦透镜设置在管帽上。
5.根据权利要求3所述的LD管芯，其特征在于：所述LD管芯还包括设置在型腔内的温控板以及安装在温控板上的基板，所述LD芯片和准直透镜设置在基板的表面。
6.根据权利要求5所述的LD管芯，其特征在于：所述反射镜设置在基板的表面。
7.根据权利要求5所述的LD管芯，其特征在于：所述反射镜为平面反射镜，并且，所述反射镜的反射面与基板的表面呈45°设置。
8.根据权利要求1至7任一所述的LD管芯，其特征在于：所述LD芯片与准直透镜的距离范围为0.2mm至1mm。
9.一种TOSA模块，其特征在于：所述TOSA模块包括如权利要求1至8任一所述的LD管芯，还包括固定连接LD管芯的封焊管体以及固定连接封焊管体的receptacle组件，所述receptacle组件包括陶瓷插芯，所述陶瓷插芯内部设有光纤，所述聚焦透镜聚焦的光信号耦合进光纤。
10.根据权利要求9所述的TOSA模块，其特征在于：所述receptacle组件还包括隔离器，所述聚焦透镜聚焦的光信号经过隔离器后耦合进光纤。
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