CN109633837A - 光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光模块，光模块包括电路板、透镜组件、激光芯片和光纤，激光芯片位于电路板的表面，透镜组件罩设在激光芯片上方，透镜组件具有反射面和聚焦透镜，激光芯片发出的光经反射面反射后，射向聚焦透镜，聚焦透镜将光汇聚射入光纤端面中；聚焦透镜与光纤端面之间的距离大于聚焦透镜的焦距。本发明提供的光模块，能减小通过聚焦透镜反射到激光器内部的反射光。

Description

光模块

技术领域

本发明涉及光纤通讯技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

随着移动互联的高速发展，对光模块的传输速率要求越来越高。光模块的核心器件是激光器(LD/VCSEL)和光电二极管(PD)，其中激光器的作用是将电信号转化光信号，将光信号耦合进入光纤即可进行信号的长距离传输。激光器的性能指标直接影响光信号传输性能，其中一项重要的指标即激光器的抗光反射能力，在传统光路中，激光器的发出的光线在光纤端面处会有反射，图1为现有技术一中激光器耦合到光纤中的光路图，参照图1所示，箭头方向表示光线传输方向，激光器发出的激光通过透镜组耦合到光纤中时，激光在光纤端面(光纤端面位于透镜组中透镜的焦平面)会发生反射，反射光经过透镜又传回到激光器中，从而造成激光传输信号变差，具体表现为光眼图噪点多、抖动、眼图模板余量不足等问题。

图2为现有技术二中激光器耦合到光纤中的光路图。参照图2所示，为此，在单模光模块或光器件产品中使用的DFB激光器尤其对反射光较敏感，所以在单模产品中激光器和光纤之间设置一个光隔离器，隔离器的作用是只允许光线单向传输，以防止激光在光纤端面造成的反射光传回激光器内部。

图3为现有技术三中激光器耦合到光纤中的光路图。参照图3所示，但是，在多模光模块产品中，尤其是并行光模块是采用激光阵列，光线通过透镜阵列耦合到光纤阵列中。阵列的间距一般为250微米，该间距无法装下隔离器。且隔离器的价格较高，使用隔离器增加了成本。

发明内容

本发明提供一种光模块，无需安装隔离器也能防止激光在光纤端面造成的反射光传回激光器内部。

本发明提供一种光模块，包括电路板、透镜组件、激光芯片和光纤，所述激光芯片位于所述电路板的表面，所述透镜组件罩设在所述激光芯片上方，所述透镜组件具有反射面和聚焦透镜，所述激光芯片发出的光经所述反射面反射后，射向所述聚焦透镜，所述聚焦透镜将光汇聚射入所述光纤端面中；

所述聚焦透镜与所述光纤端面之间的距离大于所述聚焦透镜的焦距。

本发明提供的一种光模块，通过将聚焦透镜与光纤端面之间的距离设置为大于聚焦透镜与聚焦透镜的焦平面之间的距离，即将光纤的端面正离焦，这样，激光芯片发出的光经反射面被反射面反射后，射向聚焦透镜，聚焦透镜会聚光线经过其焦平面后，光线会发散，发散光在光纤的端面反射后的反射光也更发散，反射光发散后无法传回到聚焦透镜中，而是传到其他非光学界面上进行漫反射，从而减小了通过聚焦透镜反射到激光芯片内部的反射光，提高了激光传输信号的质量，且节省了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术一中激光器耦合到光纤中的光路图；

图2为现有技术二中激光器耦合到光纤中的光路图；

图3为现有技术三中激光器耦合到光纤中的光路图；

图4为现有技术四中激光器耦合到光纤中的光路图；

图5为本发明实施例一提供的一种光模块的结构示意图；

图6为本发明实施例一提供的一种光模块另一种状态的结构示意图；

图7为本发明实施例一提供的一种光模块的爆炸图；

图8为本发明实施例一提供的一种光模块中的结构示意图；

图9为本发明实施例一提供的一种光模块的光路图；

图10为光模块负离焦时的光路图；

图11为本发明实施例一提供的一种光模块中一种光纤支架与光纤的结构示意图；

图12为本发明实施例一提供的一种光模块中另一种光纤支架与光纤的结构示意图。

附图标记说明：

10—激光芯片；

20—透镜组件；

201—第一透镜；

202—第二透镜；

203—反射面；

204—焦平面；

30—光纤；

40—光纤支架；

401—凸出部；

50—封装壳体；

501—截止面；

60—隔离器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。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。

在本发明说明书的描述中，需要理解的是，术语“上部”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明说明书的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，“多个”的含义是多个，例如两个，三个，四个等，除非另有明确具体的限定。

图1为现有技术一中激光器耦合到光纤中的光路图，参照图1所示，箭头方向表示光线传输方向，激光器发出的激光通过透镜组耦合到光纤中时，激光在光纤端面会发生反射，反射光经过透镜又传回到激光器中，从而造成激光传输信号变差，具体表现为光眼图噪点多、抖动、眼图模板余量不足等问题。

图2为现有技术二中激光器耦合到光纤中的光路图。参照图2所示，为此，在单模光模块或光器件产品中使用的DFB激光器尤其对反射光较敏感，所以在单模产品中激光器和光纤之间一般都会放置一个光隔离器60，隔离器60的作用是只允许光线单向传输，以防止激光在光纤端面造成的反射光传回激光器内部。图3为现有技术三中激光器耦合到光纤中的光路图。

参照图3所示，但是，在多模光模块产品中，尤其是并行光模块是采用激光阵列，光线通过透镜阵列耦合到光纤阵列中。行业规定阵列的间距一般为250微米，该间距无法装下隔离器。且隔离器的价格较高，使用隔离器增加了成本。

图4为现有技术四中激光器耦合到光纤中的光路图。参照图4所示，为了减少激光器发出的激光通过透镜组耦合到光纤中时，激光在光纤端面发生的反射，将光纤端面做成斜面(一般光纤端面的倾斜角度为8度)，根据几何光学的反射原理，光线在光纤端面反射后，部分反射光无法传回透镜中，从而减少了传回激光器内部的反射光。但是，该方法需要将光纤端面加工成斜面，增加了加工工艺，增加了成本。

为了解决上述问题，本发明提供了一种光模块，包括电路板、透镜组件、激光芯片和光纤，透镜组件位于电路板的表面，透镜组件包括具有聚焦透镜和反射面，激光芯片发出的光经反射面被反射面反射后，射向聚焦透镜，聚焦透镜将光汇聚射入光纤的端面中；聚焦透镜与光纤端面之间的距离大于聚焦透镜焦距，即聚焦透镜与光纤端面之间的距离大于聚焦透镜与聚焦透镜的焦平面之间的距离。本发明提供的光模块通过将聚焦透镜与光纤端面之间的距离设置为大于聚焦透镜与聚焦透镜的焦平面之间的距离，即将光纤的端面正离焦，这样，激光芯片发射光被反射面反射向聚焦透镜，聚焦透镜会聚光线经过其焦平面后，光线会发散，发散光在光纤的端面反射后的反射光也更发散，反射光发散后无法传回到聚焦透镜中，而是传到其他非光学界面上进行漫反射，从而减小了通过聚焦透镜反射到激光芯片内部的反射光，提高了激光传输信号的质量，且节省了成本。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

图5为本发明实施例一提供的一种光模块的结构示意图；图6为本发明实施例一提供的一种光模块另一种状态的结构示意图；图7为本发明实施例一提供的一种光模块的爆炸图。

参照图5至图7所示，本实施例提供一种光模块，包括电路板(图中未示出)、透镜组件20、激光芯片10和光纤30，透镜组件20位于电路板的表面，透镜组件20包括具有聚焦透镜和反射面，激光芯片10发出的光经反射面被反射面反射后，射向聚焦透镜，聚焦透镜将光汇聚射入光纤30的端面中；

聚焦透镜与光纤30端面之间的距离大于聚焦透镜焦距，即聚焦透镜与光纤30端面之间的距离大于聚焦透镜与聚焦透镜的焦平面204之间的距离。

具体的，激光芯片10发出的光经反射面被反射面反射后，射向聚焦透镜，聚焦透镜将光汇聚射入光纤30的端面中。由此可知，本实施例中的聚焦透镜为凸透镜。

需要说明的是，如果一束平行光线沿着透镜的副轴方向射来，经过凸透镜会聚在副轴的某一点上，或经过凹透镜折射后，其发散光束的反方向延长线也相交于副轴的某一点上，则这一点就被称为透镜的副焦点。由于透镜的副轴有无数根，所以透镜的副焦点也可以有无数个。这些副焦点恰好和主焦点处在与主轴相垂直的同一平面上，这个平面就是透镜的焦平面。

本实施例提供的光模块，通过将聚焦透镜与光纤30端面之间的距离设置为大于聚焦透镜与聚焦透镜的焦平面204之间的距离，即将光纤的端面正离焦，这样，激光芯片10发出的光经反射面被反射面反射后，射向聚焦透镜，聚焦透镜会聚光线经过其焦平面204后，光线会发散，发散光在光纤30的端面反射后的反射光也更发散，反射光发散后无法传回到聚焦透镜中，而是传到其他非光学界面上进行漫反射，从而减小了通过聚焦透镜反射到激光芯片10内部的反射光，提高了激光传输信号的质量，且节省了成本。

图8为本发明实施例一提供的一种光模块中的结构示意图；参照图7和图8所示，本实施例提供的光模块，还包括封装壳体50，电路板、透镜组件20和激光芯片10位于封装壳体50内，通过封装壳体50封装电路板、透镜组件20和激光芯片10。

在一种具体的实现方式中，光纤30为阵列光纤。也就是说，光纤30具有多个光纤，且多个光纤阵列排布，当光纤30为阵列光纤时，激光芯片20能发出多激光的数量和透镜组件20的数量均需要与光纤30中光纤的数量相等，且位置相对。

图9为本发明实施例一提供的一种光模块的光路图。参照图9所示，通过反射面203反射光线，以使，激光芯片20发出的光线能通过第一透镜201聚焦至光纤30。因此，在另一种具体的实现方式中，本实施例提供的光模块，聚焦透镜包括第一透镜201和第二透镜202，光纤30的长度方向与激光芯片10所发出光线的方向垂直，第二透镜202与激光芯片10相对，第一透镜201与光纤30相对，激光芯片10发出的光线依次经第二透镜202、反射面203和第一透镜201聚焦耦合至光纤30。

图10为光模块负离焦时的光路图。参照图10所示，将光纤30的端面靠近第一透镜201，使光纤30的端面与第一透镜201的焦平面204之间设置预设的距离，即将光纤30的端面负离焦，会聚光线在光纤30的端面发生反射，反射的光(以虚线表示)顺着第一透镜201被反射回激光芯片10中。

因此，只有在光纤30的端面正离焦时，才能减小通过第一透镜201反射到激光器20内部的反射光。光纤30的端面正离焦时会导致会聚光斑变大，光斑变大会影响耦合效率。为了兼顾耦合效率及减小反射光，本实施例提供的光模块，聚焦透镜与光纤30端面之间的距离与聚焦透镜与聚焦透镜的焦平面204之间的距离的差值为50～150μm。

本实施例提供的光模块，还包括光纤支架40，光纤支架40用于固定光纤30。

可选的，光纤支架40为光纤插芯。

在具体实现时，光纤支架40可以是标准结构如MT、MPO、LC、FC、SC等标准光纤插芯，也可以是自行设计的非标结构。本实施例在此不作限定。

在具体实现时，将光纤支架40插在封装壳体50上，调整光纤30的位置，以使光纤30的端面与第一透镜201的焦平面204之间具有50～150μm的距离。但是，通过手动移动调整光纤30的位置，难以实现使光纤30的端面与第一透镜201的焦平面204之间具有50～150μm的距离。因此，需要结合参照物定位光纤30的端面与光纤支架40的端面之间的距离。激光芯片10与光纤耦合时，固定透镜的部件上通常设计有光纤截止面，通常光纤截止面即为透镜的焦平面204，光纤截止面即为参照物，可以通过光纤截止面定位光纤30的端面与光纤支架40的端面之间的距离。现有技术中，激光芯片10通过透镜与光纤耦合时，光纤端面通过光纤支架40被固定到光纤截止面上，从而实现耦合。

在一种现有技术中，光纤30的端面会露出光纤支架40的端面，进行激光芯片10与光纤耦合。因此，在通过光纤支架40固定光纤30时，将光纤30的端面会露出光纤支架40的端面的部分的长度减小50～150μm。

具体的，图11为本发明实施例一提供的一种光模块中一种光纤支架与光纤的结构示意图。

参照图11所示，本实施例提供的光模块，光纤30的端面朝向光纤支架40的外部凸出，将光纤30的端面朝向光纤支架40的外部凸出的部分减小50～150μm。这样，将光纤支架40插在封装壳体50上时，能使光纤30的端面与第一透镜201的焦平面204之间具有50～150μm的距离。

参照图5至图8所示，本实施例提供的光模块，封装壳体50上具有截止面501，截止面501用于与光纤30的端面相抵接。在光纤支架40插在封装壳体50上时，截止面501与光纤30的端面相抵接，通过截止面501定位光纤30的端面与光纤支架40的端面之间的距离。

图12为本发明实施例一提供的一种光模块中另一种光纤支架与光纤的结构示意图。在第一种可以实现的方式中，参照图5和图12所示，光纤支架40的端面与光纤30的端面平齐，光纤支架40与光纤30平齐的端面上具有凸出部401，截止面501与焦平面204位于同一个平面内，截止面501与凸出部401的端面相抵接，凸出部401的端面与光纤30的端面之间的距离为50～150μm。这样，通过将凸出部401的端面与截止面501相抵接，以使光纤30的端面与焦平面204之间的距离为50～150μm。

图12中光纤支架40为一个标准MPO光纤插芯，将光纤30与MPO光纤插芯的端面进行研磨处理，使MPO端面与光纤30齐平。

在具体实现时，研磨MPO光纤插芯的端面时，预留一个凸出部401，使凸出部401的端面与光纤30的端面之间的距离为50～150μm。这样，在进行制作进行MPO端面与光纤30齐平研磨加工时，同时研磨加工凸出部401，方便加工凸出部401。

也就是说，当光纤支架40插入封装壳体50上时，不改变截止面501的位置的条件下，通过改变光纤支架40的端面的结构，在光纤支架40的端面增加凸出部401，凸出部401的端面与光纤支架40的端面之间的距离为50～150μm，凸出部401的端面与截止面501相抵接，使光纤30的端面与第一透镜201的焦平面204之间具有50～150μm的距离。这样，经光纤30的端面反射后的反射光发散，减小了通过聚焦透镜反射到激光芯片10内部的反射光。

在第二种可以实现的方式中，在制作截止面501时，移动截止面501的位置，使截止面501与焦平面204相互平行且之间具有距离，即聚焦透镜与截止面501之间的距离与聚焦透镜与聚焦透镜的焦平面204之间的距离之间的差值为50～150μm。

也就是说，当光纤支架40插入封装壳体50上时，光纤支架40的端面与截止面501相抵接，对光纤30的端面和光纤支架40不进行改变的条件下，通过改变截止面501的位置，将截止面501远离第一透镜201，第一透镜201与截止面501之间的距离与第一透镜201与第一透镜201的焦平面204之间的距离之间的差值为50～150μm，这样，经光纤30的端面反射后的反射光发散，减小了通过聚焦透镜反射到激光芯片10内部的反射光。

本发明提供的一种光模块，通过将聚焦透镜与光纤端面之间的距离设置为大于聚焦透镜与聚焦透镜的焦平面之间的距离，即将光纤的端面正离焦，这样，激光芯片发出的光经反射面被反射面反射后，射向聚焦透镜，聚焦透镜会聚光线经过其焦平面后，光线会发散，发散光在光纤的端面反射后的反射光也更发散，反射光发散后无法传回到聚焦透镜中，而是传到其他非光学界面上进行漫反射，从而减小了通过聚焦透镜反射到激光芯片内部的反射光，提高了激光传输信号的质量，且节省了成本。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

此外，在本发明的一个附图或一种实施例中描述的元素、结构或特征可以与一个或多个其它附图或实施例中示出的元素、结构或特征以任意适合的方式相结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括电路板、透镜组件、激光芯片和光纤，所述激光芯片位于所述电路板的表面，所述透镜组件罩设在所述激光芯片上方，所述透镜组件具有反射面和聚焦透镜，所述激光芯片发出的光经所述反射面反射后，射向所述聚焦透镜，所述聚焦透镜将光汇聚射入所述光纤端面中；

所述聚焦透镜与所述光纤端面之间的距离大于所述聚焦透镜焦距。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述聚焦透镜与所述光纤端面之间的距离与所述聚焦透镜的焦距的差值为50～150μm。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光纤为阵列光纤。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括封装壳体，所述电路板、所述透镜组件和所述激光芯片位于所述封装壳体内。

5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述封装壳体上具有截止面，所述截止面用于与所述光纤的端面相抵接。

6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，还包括光纤支架，所述光纤支架用于固定所述光纤。

7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述光纤支架的端面与所述光纤的端面平齐，所述光纤支架与所述光纤平齐的端面具有凸出部，所述截止面与所述聚焦透镜的焦平面位于同一平面内，所述截止面与所述凸出部的端面相抵接。

8.根据权利要求7所述的光模块，其特征在于，所述凸出部的端面与所述光纤支架的端面之间的距离为50～150μm。

9.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述聚焦透镜与所述截止面之间的距离与所述聚焦透镜焦距之间的差值为50～150μm。

10.根据权利要求6至8任一项所述的光模块，其特征在于，所述光纤支架为光纤插芯。