CN109683257A

CN109683257A - 一种多通道平行光路压缩组件及其接收光器件

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Publication number: CN109683257A
Application number: CN201811607320.8A
Authority: CN
Inventors: 胡百泉; 李林科; 林雪枫; 胡定坤; 吴天书; 杨现文; 张健
Original assignee: Wuhan Linktel Technologies Co Ltd
Current assignee: Wuhan Linktel Technologies Co Ltd
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2019-04-26

Abstract

本发明提供了一种多通道平行光路压缩组件，包括依次叠加布置的多个棱镜，所述棱镜具有用于光输入的第一工作面、用于光输出的第二工作面、用于接收第一工作面的输入光并反射的第一反射面以及用于接收第一反射面的反射光并反射至第二工作面输出的第二反射面，相邻两个所述棱镜的第一工作面和第二工作面贴合叠加布置，且相邻两个所述棱镜的第一反射面之间的距离大于相邻两个所述棱镜的第二反射面之间的距离。该光路压缩组件利用对应多通道光波的多个棱镜相互交错或等间距排列的方式，从而有效的将光路在水平方向进行光路压缩，实现光学滤光片组件的大pitch间隔与探测器芯片的小pitch间隔两者的兼容。

Description

一种多通道平行光路压缩组件及其接收光器件

技术领域

本发明属于光通信的光器件和模块技术领域，具体涉及一种多通道平行光路压缩组件及其接收光器件，可应用于CWDM、LWDM波长，可封装于QSFP+、QSFP28、QSFP DD、OSFP等模块中。

背景技术

用于BOX封装的高速接收光器件，在产品设计时必须考虑光学结构与电学结构的兼容，特别是电学的关键核心物料TIA芯片，TIA由于受限于厂家等货源，受限于业界工业水平，很多TIA的多通道输入端电极的pitch间隔(即中心间隔)通常为750um、500um、250um等小尺寸。为了减少电学信号的衰减及寄生参数，探测器芯片的pitch间隔最好与TIA的pitch间隔相同，可以减少金丝键合的金丝长度。而此时探测器芯片的pitch间隔决定了器件内部光学元件的平行光的pitch间隔。对于750um的pitch间隔的平行光路的demux滤光片组件而言，现有加工工艺尚可批量生产，而对于500um、250um的小pitch间隔，由于受限于滤光片的小尺寸及贴装精度要求的影响，其批量生产就很困难。

因此，需要设计一种光学压缩结构，达到保持光学滤光片组件的大pitch间隔，同时保持探测器芯片的小pitch间隔的目的，实现两者的兼容。

发明内容

本发明的目的是提供一种多通道平行光路压缩组件，实现光学滤光片组件的大pitch间隔与探测器芯片的小pitch间隔的兼容。

本发明的技术方案是提供了一种多通道平行光路压缩组件，包括依次叠加布置的多个棱镜，所述棱镜具有用于光输入的第一工作面、用于光输出的第二工作面、用于接收第一工作面的输入光并反射的第一反射面以及用于接收第一反射面的反射光并反射至第二工作面输出的第二反射面，相邻两个所述棱镜的第一工作面和第二工作面贴合叠加布置，且相邻两个所述棱镜的第一反射面之间的距离大于相邻两个所述棱镜的第二反射面之间的距离。

作为实施方式之一，所述棱镜的第一工作面、第二工作面、第一反射面和第二反射面围成平行四边形，所述第一工作面与第二工作面平行，所述第一工作面与输入光垂直，且所述第一反射面上输入光的入射角为45°。

作为实施方式之一，所述棱镜为四个，沿光传输方向四个棱镜的长度分别为L1、L2、L3、L4，且相邻棱镜的长度差ΔP＝P1-P2，P1为相邻输入光波的pitch间隔，P2为相邻输出光波的pitch间隔；四个棱镜的厚度D相同，且D＝P2，四个棱镜的第二反射面对齐。

作为实施方式之一，所述棱镜为四个，沿光传输方向四个棱镜的长度分别为L1、L2、L3、L4，且L2＝L1-(2*P1-P2)，L3＝L1-(P1-2*P2)，L4＝L1-(3*P1-3*P2)，P1为相邻输入光波的pitch间隔，P2为相邻输出光波的pitch间隔；四个棱镜的厚度D相同，且D＝P2，四个棱镜的第二反射面对齐。

作为实施方式之一，所述棱镜为四个，沿光传输方向四个棱镜的长度分别为L1、L2、L3、L4，且L2＝L1+(2*P1+P2)，L3＝L1-(P1-2*P2)，L4＝L1+(P1+3*P2)，P1为相邻输入光波的pitch间隔，P2为相邻输出光波的pitch间隔；四个棱镜的厚度D相同，且D＝P2，四个棱镜的第二反射面对齐。

作为实施方式之一，所述棱镜为四个，由下至上四个棱镜的长度分别为L1、L2、L3、L4，且L2＝L1-(P1-P2)，L3＝L1-(2*P1-2*P2)，L4＝L1-(3*P1-3*P2)，P1为相邻输入光波的pitch间隔，P2为相邻输出光波的pitch间隔；四个棱镜的厚度D相同，且D＝P2，相邻两个棱镜的第一反射面之间的距离为P1，相邻两个棱镜的第二反射面之间的距离为P2。

作为实施方式之一，所述棱镜的第一工作面、第二工作面、第一反射面和第二反射面围成平行四边形，所述第一工作面与第二工作面平行，所述第一工作面与输入光倾斜，且所述第一反射面上输入光的入射角为θ。

作为实施方式之一，所述棱镜为四个，沿光传输方向四个棱镜的长度分别为L1、L2、L3、L4，且L2＝L1-(P1-P2)/cosθ，L3＝L1-2*(P1-P2)/cosθ，L4＝L1-3*(P1-P2)/cosθ，P1为相邻输入光波的pitch间隔，P2为相邻输出光波的pitch间隔；四个棱镜的厚度D相同，且D＝P2/cosθ。

另外，本发明还提供了采用上述的多通道平行光路压缩组件的接收光器件，包括管壳以及分别设置在管壳两端的电接口和插针光口，所述管壳内依次布置有TIA芯片组件、探测器芯片组、准直透镜阵列、反射镜、光路压缩组件、滤光片组件和转折棱镜，所述TIA芯片组件位于电接口上端，所述探测器芯片组、准直透镜阵列和反射镜由下至上依次间隔设置，且探测器芯片组位于所述TIA芯片组件上端，所述反射镜输入端与所述光路压缩组件的光输出端衔接，所述滤光片组件包括与光路压缩组件中多个棱镜的第一反射面一一对应的多个滤光片，所述转折棱镜的输入端通过准直透镜与所述插针光口相连。

进一步的，所述滤光片组件还包括玻璃基板，所述玻璃基板具有相互平行的上工作面和下工作面，多个滤光片通过折射率匹配胶平贴并固定在所述玻璃基板的下工作面上，且滤光片与玻璃基板的粘接面镀有带通膜层，所述玻璃基板的上工作面设有透射膜区和反射膜区。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明提供的这种多通道平行光路压缩组件利用对应多通道光波的多个棱镜相互交错或等间距排列的方式，从而有效的将光路在水平方向进行光路压缩，实现光学滤光片组件的大pitch间隔与探测器芯片的小pitch间隔两者的兼容。

(2)本发明提供的这种接收光器件采用具有光路压缩功能的多通道平行光路压缩组件，使得大pitch间隔的光学滤光片组件与小pitch间隔的探测器芯片相兼容，该接收光器中光学滤光片组件的生产无需受限于滤光片的小尺寸及贴装精度要求，可大大降低成本。

(3)本发明提供的这种接收光器件可采用BOX封装形式，具有尺寸小、性能良好、高可靠性、易耦合、可批量化、易互换性的优点，可应用于CWDM、LWDM波长，可封装于QSFP28、QSFP DD、OSFP等模块中。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是实施例1中多通道平行光路压缩组件的结构示意图；

图2是实施例1中多通道平行光路压缩组件的光路传输示意图；

图3是实施例2中多通道平行光路压缩组件的结构示意图；

图4是实施例2中多通道平行光路压缩组件的光路传输示意图；

图5是实施例3中多通道平行光路压缩组件的结构示意图；

图6是实施例3中多通道平行光路压缩组件的光路传输示意图；

图7是实施例4中多通道平行光路压缩组件的结构示意图；

图8是实施例4中多通道平行光路压缩组件的光路传输示意图；

图9是实施例5中多通道平行光路压缩组件的结构示意图；

图10是实施例5中多通道平行光路压缩组件的光路传输示意图；

图11是实施例6中接收光器件的光路传输示意图；

图12是实施例6中接收光器件的光路传输的侧视图。

附图标记说明：1、光路压缩组件；2、电接口；3、管壳；4、TIA芯片组件；5、探测器芯片组；6、准直透镜阵列；7、反射镜；8、滤光片组件；9、转折棱镜；10、准直透镜；11、插针光口；101、棱镜一；102、棱镜二；103、棱镜三；104、棱镜四；105、第一工作面；106、第一反射面；107、第二工作面；108、第二反射面；801、滤光片一；802、滤光片二；803、滤光片三；804、滤光片四；805、玻璃基板。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明提供了一种多通道平行光路压缩组件，包括依次叠加布置的多个棱镜，棱镜的数量与多通道的光波数量相对应，每个棱镜对应一个通道的输入光波，所述棱镜具有第一工作面105、第二工作面107、第一反射面106和第二反射面108，输入光波通过第一工作面105入射至棱镜的第一反射面106上发生反射，光路在棱镜内传输至棱镜的第二反射面108上再次进行反射，使光波沿输入方向从第二工作面107输出，优化的，所述第一工作面105和第二工作面107上镀增透膜，第一反射面106和第二反射面108上镀全反射膜；对于多通道的平行光输入时，相邻两个所述棱镜的第一工作面105和第二工作面107贴合叠加布置，且相邻两个所述棱镜的第一反射面106之间的距离大于相邻两个所述棱镜的第二反射面108之间的距离，该多个棱镜的材质相同，这样通过该多个棱镜之间的不同组合方式使得多通道的光路在水平方向进行光路压缩，从而实现多通道输出光波的pitch间隔相对于输入光波的pitch间隔缩小的目的。

本发明的多通道平行光路压缩组件可应用于CWDM(粗波分复用系统)和LWDM或者其他具体需求的多信道波长同时工作的情形，下面以用于CWDM的4通道的光路压缩组件的棱镜不同排列方式为例进行说明，其中工作波长采用但不限制于CWDM的常用4个波长或组合：λ₁、λ₂、λ₃、λ₄，如1271nm，1291nm，1311nm、1331nm等。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供的光路压缩组件包括四个棱镜，分别为棱镜一101、棱镜二102、棱镜三103和棱镜四104，其长度分别为L1、L2、L3、L4，该四个棱镜均是由其第一工作面105、第二工作面107、第一反射面106和第二反射面108围成平行四边形，所述第一工作面105与第二工作面107平行，所述第一工作面105与输入光垂直，且所述第一反射面106上输入光的入射角为45°。其中，输入四通道光波的pitch间隔为P1，输出四通道光波的pitch间隔为P2，四个棱镜的长度差ΔP＝P1-P2，即棱镜一101长度为L1，棱镜二102长度为L2＝L1-ΔP，棱镜三103长度为L3＝L1-2*ΔP，棱镜四104长度为L4＝L1-3*ΔP；四个棱镜的厚度D相同，数值等于输出四通道光波的pitch间隔，即厚度D＝P2。

四个棱镜的左侧第一反射面106全部朝上设置，右侧第二反射面108全部朝下设置，四个棱镜的第一工作面105和第二工作面107水平放置，相互叠层，其中棱镜一101最长，位于最上端，棱镜一101下端的第二工作面107紧贴棱镜二102上端的第一工作面105，通过折射率匹配胶粘接，棱镜二102下端第二工作面107紧贴棱镜三103上端第一工作面105，通过折射率匹配胶粘接，棱镜三103下端第二工作面107紧贴棱镜四104上端的第一工作面105，通过折射率匹配胶粘接，四个棱镜右侧的第二反射面108对齐，四个棱镜左侧的第一反射面106在水平方向的距离等于输入四通道光波的pitch间隔P1，四个棱镜右侧的第二反射面108在水平方向的距离等于输出四通道光波的pitch间隔P2。

本实施例的这种光路压缩组件的光路传输工作原理如图2所示，输入光波为四个波长等间距分布的四个平行光，通道波长依次是λ₁、λ₂、λ₃、λ₄。λ₁光波从第一通道输入，垂直入射到棱镜一101的第一工作面105，之后进入棱镜一101内至第一反射面106并被第一反射面106以90角反射，方向朝向第二反射面108，之后继续传输到第二反射面108，并被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜一101的第二工作面107，之后从棱镜一101的第二工作面107输出进入棱镜二102的第一工作面105，之后直接依次穿过棱镜二102、棱镜三103、棱镜四104，从棱镜四104的第二工作面107的第一通道输出。λ₂光波从第二通道输入，垂直入射到棱镜一101的第一工作面，之后直接穿过棱镜一101，进入棱镜二102至其第一反射面106，并被其第一反射面106以90角反射，方向朝向第二反射面108，之后继续传输到第二反射面108，并被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜二102的第二工作面107，之后从棱镜二102的第二工作面107输出进入棱镜三103的第一工作面105，之后直接穿过棱镜三103、棱镜四104，从棱镜四104的第二工作面107的第二通道输出。λ₃光波从第三通道输入，垂直入射到棱镜一101的第一工作面105，之后直接穿过棱镜一101、棱镜二102，进入棱镜三103至其第一反射面106，并被其第一反射面106以90角反射，方向朝向其第二反射面108，之后继续传输到第二反射面108，并被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜三103的第二工作面107，之后从棱镜三103的第二工作面107输出进入棱镜四104的第一工作面105，之后直接穿过棱镜四104，从棱镜四104的第二工作面107的第三通道输出。λ₄光波从第四道输入，垂直入射到棱镜一101的第一工作面105，之后直接穿过棱镜一101、棱镜二102、棱镜三103，进入棱镜四104至其第一反射面105，并被其第一反射面105以90角反射，方向朝向其第二反射面108，之后继续传输到第二反射面108，并被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜四104的第二工作面107，之后从棱镜四104的第二工作面107的第四通道输出。

本实施例的这种光路压缩组件的特点是四个光波以及四个棱镜元件均位于一个主平面内，利用棱镜的光路转移功能以及不同棱镜的长度，从而实现四路光路的转移并且将光路的pitch间隔压缩，比如将输入的1mmpitch间隔的四光波压缩为0.5mm pitch间隔的四光波输出。

实施例2：

如图3所示，本实施例提供的光路压缩组件包括四个棱镜，分别为棱镜一101、棱镜二102、棱镜三103和棱镜四104，其长度分别为L1、L2、L3、L4，该四个棱镜均是由其第一工作面105、第二工作面107、第一反射面106和第二反射面108围成平行四边形，所述第一工作面105与第二工作面107平行，所述第一工作面105与输入光垂直，且所述第一反射面106上输入光的入射角为45°。其中，输入四通道光波的pitch间隔为P1，输出四通道光波的pitch间隔为P2，则棱镜一101长度为L1，棱镜二102长度L2＝L1-(2*P1-P2)，棱镜三103长度L3＝L1-(P1-2*P2)，棱镜四104长度L4＝L1-(3*P1-3*P2)，四个棱镜的厚度D相同，数值等于输出四通道光波的pitch间隔，即厚度D＝P2；特殊时，若P1＝2*P2，此时棱镜一101与棱镜三103长度相同，棱镜二102与棱镜四104的长度相同，这样可以减少两种物料长度。

同样，本实施例的四个棱镜左侧的第一反射面106全部朝上设置，右侧的第二反射面108全部朝下设置，棱镜一101位于最上端，棱镜一101下端的第二工作面107紧贴棱镜二102上端的第一工作面105，通过折射率匹配胶粘接，棱镜二102下端的第二工作面107紧贴棱镜三103上端的第一工作面105，通过折射率匹配胶粘接，棱镜三103下端的第二工作面107紧贴棱镜四104上端的第一工作面105，通过折射率匹配胶粘接，四个棱镜右侧的第二反射面108对齐，四个棱镜右侧的第二反射面108在水平方向的距离等于输出四通道光波的pitch间隔P2。

采用本实施例的光路压缩组件时，其光路传输工作原理如图4所示，对应的输入四通道的波长需要调整，此时输入波长的次序依次为λ₁、λ₃、λ₂、λ₄，但输出的光束波长次序依然是λ₁、λ₂、λ₃、λ₄。λ₁光波从第一通道输入，垂直入射到棱镜一101，之后到达棱镜一101的第一反射面106，并被第一反射面106以90角反射，方向朝向右侧第二反射面108，之后继续到达右侧第二反射面108，并被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜二102，之后直接穿过棱镜二102、棱镜三103、棱镜四104，从棱镜四104下端第二工作面107的第一通道输出。λ₂光波从第三通道输入，垂直穿过棱镜一101，之后到达棱镜二102左侧的第一反射面106，并被其第一反射面106以90角反射，方向朝向其右侧的第二反射面108，之后继续到达第二反射面108，并被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜三103，之后直接穿过棱镜三103、棱镜四104，从棱镜四104下端的第二工作面107的第二通道输出。λ₃光波从第二通道输入，垂直穿过棱镜一101，之后穿过棱镜一101与棱镜三103之后的空气缝，垂直到达棱镜三103，并至棱镜三103左侧的第一反射面106，被其第一反射面106以90角反射，方向朝向其右侧的第二反射面108，之后继续到达第二反射面108，并被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜四104，之后直接穿过棱镜四104，从棱镜四104的第二工作面107的第三通道输出。λ₄光波从第四通道输入，垂直穿过棱镜一101、棱镜二102、棱镜三103，之后进入棱镜四104，并被棱镜四104左侧的第一反射面106以90角反射，方向朝向其右侧的第二反射面108，之后继续到达第二反射面108，并被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜四104下端的第二工作面107，并从棱镜四104的第二工作面107的第四通道输出。

实施例3：

如图5所示，本实施例的光路压缩组件是实施例2光路压缩组件的变化结构，不同之处在于输入光束波长的次序。具体的，该光路压缩组件包括四个棱镜，分别为棱镜一101、棱镜二102、棱镜三103和棱镜四104，其长度分别为L1、L2、L3、L4，该四个棱镜均是由其第一工作面105、第二工作面107、第一反射面106和第二反射面108围成平行四边形，所述第一工作面105与第二工作面107平行，所述第一工作面105与输入光垂直，且所述第一反射面106上输入光的入射角为45°。其中，输入四通道光波的pitch间隔为P1，输出四通道光波的pitch间隔为P2，则棱镜一101长度为L1，棱镜二102长度L2＝L1+(2*P1+P2)，棱镜三103长度L3＝L1-(P1-2*P2)，棱镜四104长度L4＝L1+(P1+3*P2)，四个棱镜的厚度D相同，数值等于输出四通道光波的pitch间隔，即厚度D＝P2；特殊时，若P1＝2*P2，此时棱镜一101与棱镜三103长度相同，棱镜二102与棱镜四104的长度相同，这样可以减少两种物料长度。

四个棱镜左侧的第一反射面106全部朝上设置，右侧的第二反射面108全部朝下设置，棱镜一101位于最上端，棱镜一101下端的第二工作面107紧贴棱镜二102上端的第一工作面105，通过折射率匹配胶粘接，棱镜二102下端的第二面紧贴棱镜三103上端的第一工作面105，通过折射率匹配胶粘接，棱镜三103下端的第二面紧贴棱镜四104上端的第一工作面105，通过折射率匹配胶粘接，四个棱镜右端的第二反射面108对齐。

采用本实施例的光路压缩组件时，其光路传输工作原理如图6所示，对应的输入四通道的波长需要调整，此时输入波长的次序依次为λ₂、λ₄、λ₁、λ₃，但输出的光束波长次序依然是λ₁、λ₂、λ₃、λ₄。λ₁光波从第三通道输入，垂直入射到棱镜一101，到达棱镜一101左侧的第一反射面106，并被第一反射面106以90角反射，方向朝向其右侧的第二反射面108，之后继续到达第二反射面108，被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜二102，之后直接依次穿过棱镜二102、棱镜三103、棱镜四104，并从棱镜四104下端的第二工作面107的第一通道输出。λ₂光波从第一通道输入，垂直进入棱镜二102，到达棱镜二102左侧的第一反射面106，并被第一反射面106以90角反射，方向朝向其右侧的第二反射面108，之后继续到达第二反射面108，并被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜三103，之后直接依次穿过棱镜三103、棱镜四104，从棱镜四104下端的第二工作面107的第二通道输出。λ₃光波从第四通道输入，垂直穿过棱镜一101、棱镜二102，之后垂直进入棱镜三103，到达棱镜三103左侧的第一反射面106，并被第一反射面106以90角反射，方向朝向其右侧的第二反射面108，之后继续到达第二反射面108，被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜四104，之后直接穿过棱镜四104，从棱镜四104下端的第二工作面107的第三通道输出。λ₄光波从第二通道输入，垂直穿过棱镜二102，之后进入棱镜二102与棱镜四104之间的空气缝，并垂直进入棱镜四104，至棱镜四104左侧的第一反射面106，并被棱镜四104的第一反射面106以90角反射，方向朝向其右侧的第二反射面108，之后继续到达第二反射面108，并被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜四104下端的第二工作面107，之后从棱镜的第二工作面107的第四通道输出。

实施例4：

如图7所示，本实施例的光路压缩组件是实施例1光路压缩组件的变化结构，具体的，该光路压缩组件包括四个棱镜，分别为棱镜一101、棱镜二102、棱镜三103和棱镜四104，其长度分别为L1、L2、L3、L4，四个棱镜的长度均不相同，该四个棱镜均是由其第一工作面105、第二工作面107、第一反射面106和第二反射面108围成平行四边形，所述第一工作面105与第二工作面107平行，所述第一工作面105与输入光垂直，且所述第一反射面106上输入光的入射角为45°。其中，输入四通道光波的pitch间隔为P1，输出四通道光波的pitch间隔为P2，则棱镜一101长度为L1，棱镜二102长度L2＝L1-(P1-P2)，棱镜三103长度L3＝L1-(2*P1-2*P2)，棱镜四104长度L4＝L1-(3*P1-3*P2)，四个棱镜的厚度D相同，数值等于输出四通道光波的pitch间隔，即厚度D＝P2。

四个棱镜左侧的第一反射面106全部朝上设置，右侧反射面全部朝下设置，棱镜一101位于最底端，棱镜一101上端的第一工作面105紧贴棱镜二102下端的第二工作面107，通过折射率匹配胶粘接，棱镜二102上端的第一工作面105紧贴棱镜三103下端的第二工作面107，通过折射率匹配胶粘接，棱镜三103上端的第一工作面105紧贴棱镜四104下端的第二工作面107，通过折射率匹配胶粘接。以棱镜一101的位置为基准，棱镜二102左侧的第一反射面106与棱镜一101左侧的第一反射的距离为P1，棱镜三103左侧的第一反射面106与棱镜一101左侧的第一反射面106距离为2*P1，棱镜四104左侧的第一反射面106与棱镜一101左侧的第一反射面106距离为3*P1；棱镜二102右侧的第二反射面108与棱镜一101右侧的第二反射面108距离为P2，棱镜三103右侧的第二反射面108与棱镜一101右侧的第二反射面108距离为2*P2，棱镜四104右侧的第二反射面108与棱镜一101右侧的第二反射面108距离为3*P2。

采用本实施例的光路压缩组件时，其光路传输工作原理如图8所示，对应的输入四通道的波长次序依次为λ₁、λ₂、λ₃、λ₄，输出的光束波长次序依然是λ₁、λ₂、λ₃、λ₄。λ₁光波从第一通道输入，垂直入射到棱镜一101，之后到达棱镜一101左侧的第一反射面106，并被第一反射面106以90角反射，方向朝向其右侧的第二反射面108，之后继续到达第二反射面108，并被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜一101下端的第二工作面107，之后从棱镜一101的第二工作面107的第一通道位置出。λ₂光波从第二通道输入，垂直入射到棱镜二102，之后到达棱镜二102左侧的第一反射面106，并被第一反射面106以90角反射，方向朝向其右侧的第二反射面108，之后继续到达第二反射面108，被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜二102下端的第二工作面107，之后从棱镜二102的第二工作面107的第二通道位置输出。λ₃光波从第三通道输入，垂直入射到棱镜三103，之后到达棱镜三103左侧的第一反射面106，并被第一反射面106以90角反射，方向朝向其右侧的第二反射面108，之后继续到达第二反射面108，被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜三103下端的第二工作面107，之后从棱镜三103的第二工作面107的第三通道位置输出。λ₄光波从第四通道输入，垂直入射到棱镜四104，之后到达棱镜四104左侧的第一反射面106，并被第一反射面106以90角反射，方向朝向其右侧的第二反射面108，之后继续到达第二反射面108，被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜四104下端的第二工作面107，之后从棱镜四104的第二工作面107的第四通道位置输出。

实施例5：

如图9所示，本实施例的光路压缩组件是实施例1光路压缩组件的变化结构，不同之处在于棱镜的第一工作面105和第二工作面107是倾斜设置，所述第一工作面105与输入光倾斜，左、右两侧的第一反射面106和第二反射面108角度根据棱镜的倾斜角调整，不再是45度，所述第一反射面106上输入光的入射角为θ。具体的，该光路压缩组件包括四个棱镜，分别为棱镜一101、棱镜二102、棱镜三103和棱镜四104，其长度分别为L1、L2、L3、L4，输入四通道光波的pitch间隔为P1，输出四通道光波的pitch间隔为P2，四个棱镜的长度差ΔP＝P1-P2，即棱镜一101长度为L1，棱镜二102长度L2＝L1-ΔP/cosθ，棱镜三103长度＝L1-2*ΔP/cosθ，棱镜四104长度L4＝L4＝L1-3*ΔP/cosθ，四个棱镜的厚度D相同，厚度D＝P2/cosθ。

同样，四个棱镜左侧的第一反射面106全部朝上设置，右侧的第二反射面108全部朝下设置，四个棱镜水平放置，相互叠层，其中棱镜一101最长，位于最上端，棱镜一101下端的第二工作面107紧贴棱镜二102上端的第一工作面105，通过折射率匹配胶粘接，棱镜二102下端的第二工作面107紧贴棱镜一101上端的第一工作面105，通过折射率匹配胶粘接，棱镜三103下端的第二工作面107紧贴棱镜四104上端的第一工作面105，通过折射率匹配胶粘接，四个棱镜的右端对齐。

采用本实施例的光路压缩组件时，其光路传输工作原理如图10所示，该光路与实例1光路类同，不同在于实例1中光波是垂直入射至棱镜的第一工作面105，而本实例是倾斜入射，存在折射现象，其他的原理及路径与实例1相同，此处不再复述。

另外，同样可将实施例2、3、4中的棱镜的第一工作面105和第二工作面107按上述方式进行倾斜θ设置，四个棱镜之间的布置方式与实施例2、3、4相同，除光波以θ倾斜入射外，其他原理及光波传输路径与相应的实施例2、3、4相同，此处不再复述。

实施例6：

由于以上五个实施例的光路压缩组件均可用于接收光器件内光路的压缩，本实例仅以实例1的光路压缩组件为例进行说明，其他四个实例与本实例类同，不再复述。

本实施例提供了一种采用BOX型封装的接收光器件，类型不限制于气密型和非气密型。如图11和图12所示，该接收光器件包括管壳3以及分别设置在管壳3两端的电接口2和插针光口11，所述管壳3内依次布置有TIA芯片组件4、探测器芯片组5、准直透镜阵列6、反射镜7、光路压缩组件1、滤光片组件8和转折棱镜9，所述电接口2位于该接收光器件的最下端，所述TIA芯片组件4位于电接口2上端，由TIA芯片以及外置电容、电感等元件组成，该TIA芯片组件4为现有技术，其具体结构此处不再赘述；所述探测器芯片组5、准直透镜阵列6和反射镜7上下层叠式设置，其中探测器芯片组5位于最下端，探测器芯片组5上端是准直透镜阵列6，探测器芯片组5的光敏面位于准直透镜阵列6的后焦平面处，准直透镜阵列6上端是反射镜7，反射镜7的上端是光路压缩组件1，反射镜7输入端与所述光路压缩组件1的光输出端衔接，所述光路压缩组件1由四个棱镜组成，其具体结构及工作原理如实施例1所述，此处不再赘述，所述滤光片组件8包括与光路压缩组件1中四个棱镜的第一反射面106一一对齐的四个滤光片，四个滤光片在横向的间距等于光路压缩组件1的输入光波的pitch间距P1，光路压缩组件1的四个棱镜的第二反射面108与探测器芯片组件5中的四个探测器芯片一一对齐，所述转折棱镜9的输入端通过准直透镜10与所述插针光口11相连。

其中，所述滤光片组件8还包括玻璃基板805，所述玻璃基板805具有相互平行的上工作面和下工作面，滤光片组件8的四个滤光片均为平行四边行棱镜结构，该四个滤光片通过折射率匹配胶平贴并固定在所述玻璃基板805的下工作面上，且滤光片与玻璃基板805的粘接面镀有带通膜层，使得本通道的光信号透射，而其余三个通道的光信号反射，以第一通道的滤光片为例，其带通膜层允许第一通道的λ₁光信号透射，而其余三个通道λ₂、λ₃、λ₄的光信号反射；所述玻璃基板805的上工作面设有透射膜区和反射膜区，透射膜层占据左侧1/4区域，反射膜区占据右侧3/4区域。所述滤光片的光谱通带的工作角度均为α，α的范围不限制，优选8o、12o、13.5o，镀膜层可基于空气层也可基于胶层也可基于基板层，玻璃基板的斜面角度等于α。

滤光片组件8上端是转折棱镜9，转折棱镜9的左侧反射面朝下，左侧反射面的中心与滤光片组件8的上表面的透射膜区的中心对齐，转折棱镜9的右侧反射面朝上，右侧反射面中心的上端是准直透镜10，准直透镜10的上端是插针光口11。转折棱镜9为平行四边行结构，优选45^o角型棱镜，其作用是使得光路转折到合适的位置；准直透镜10的作用是将插针光口11输入的光准直成准平行光；插针光口11可以是插拔型的光口也可以是尾纤型光口，插针光口11优选单模光纤型；而准直透镜10可以设置在管壳3内部，也可镶嵌在管壳3壳壁上，也可以设置在管壳3的外部，当准直透镜10设置在管壳3外部时，准直透镜10与插针光口11可以制作成准直器。

如图11和图12所示，本实施例的这种接收光器件的光路传输过程如下，四个通道的工作波长分别是λ₁、λ₂、λ₃和λ₄，分别对应1-4四个通道。

四路光信号从插针光口11输入后到达准直透镜10，被准直成准平行光传输，之后到达转折棱镜9，转折棱镜9将光路以平移的方式转折到合适的距离后从转折棱镜9输出。

转折棱镜9输出的λ₁光波到达滤光片组件8中的玻璃基板805的透射膜区，之后以折射的形式进入玻璃基板805内部，路线以直线形式传播，之后到达滤光片一801，由于滤光片一801的膜层对λ₁光波是透射的，所以λ₁光波直接从滤光片一801输出，之后以垂直的方式入射到棱镜一101的第一工作面105，之后进入棱镜一101，并被棱镜一101左侧的第一反射面106以90角反射，方向朝向其右侧的第二反射面108，之后继续传输到第二反射面108，并被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜二102，之后直接依次穿过棱镜二102、棱镜三103、棱镜四104，从棱镜四104的第二工作面107第一通道输出，然后垂直入射到反射镜7，被反射镜7的45度反射面以90度角反射并转折朝向准直透镜阵列6传播，准直透镜阵列6将光波会聚成像点被探测器芯片组5接收，通过光电效应转化成电流被TIA芯片组件4输出到电接口2。

转折棱镜9输出的λ₂光波到达滤光片组件8中的玻璃基板805的透射膜区，之后以折射的形式进入玻璃基板805内部，路线以直线形式传播，之后到达滤光片一801，由于滤光片一801的膜层对λ₂光波是反射的，所以λ₂光波以2α角反射回玻璃基板805后到达其上工作面的反射层区域，之后以2α角反射回玻璃基板805进而到达滤光片二802，由于滤光片二802的膜层对λ₂光波是透射的，所以λ₂光波直接从滤光片二802输出，之后以垂直的方式入射到棱镜一101的第一工作面105，之后进入并穿过棱镜一101，再进入棱镜二102，并被棱镜二102左侧的第一反射面106以90角反射，方向朝向其右侧的第二反射面108，之后继续传输到第二反射面108，并被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜三103，之后直接依次穿过棱镜三103和棱镜四104，从棱镜四104的第二工作面107第二通道输出，然后垂直入射到反射镜7，被反射镜7的45度反射面以90度角反射并转折朝向准直透镜阵列6传播，准直透镜阵列6将光波会聚成像点被探测器芯片组5接收，通过光电效应转化成电流被TIA芯片组件4输出到电接口2。

转折棱镜9输出的λ₃光波到达滤光片组件8中的玻璃基板805的透射膜区，之后以折射的形式进入玻璃基板805内部，路线以直线形式传播，之后到达滤光片一801，由于滤光片一801的膜层对λ₃光波是反射的，所以λ₃光波以2α角反射回玻璃基板805后到达其上工作面的反射层区域，之后以2α角反射回玻璃基板805进而到达滤光片二802，由于滤光片二802的膜层对λ₃光波是反射的，所以λ₃光波再以2α角反射回玻璃基板805后到达其上工作面的反射层区域，之后再以2α角反射回玻璃基板805进而到达滤光片三803，由于滤光片三803的膜层对λ₃光波是透射的，所以λ₃光波直接从滤光片三803输出，之后以垂直的方式入射到棱镜一101的第一工作面105，之后进入并穿过棱镜一101，之后穿过棱镜二102后进入棱镜三103，被棱镜三103左侧的第一反射面106以90角反射，方向朝向其右侧的第二反射面108，之后继续传输到第二反射面108，并被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜四104，之后直接穿过棱镜四104，从棱镜四104的第二工作面107的第三通道输出，然后垂直入射到反射镜7，被反射镜7的45度反射面以90度角反射并转折朝向准直透镜阵列6传播，准直透镜阵列6将光波会聚成像点被探测器芯片组5接收，通过光电效应转化成电流被TIA芯片组件4输出到电接口2。

转折棱镜9输出的λ₄光波到达滤光片组件8中的玻璃基板805的透射膜区，之后以折射的形式进入玻璃基板805内部，路线以直线形式传播，之后到达滤光片一801，由于滤光片一801的膜层对λ₄光波是反射的，所以λ₄光波以2α角反射回玻璃基板805后到达其上工作面的反射层区域，之后以2α角反射回玻璃基板805进而到达滤光片二802，由于滤光片二802的膜层对λ₄光波是反射的，所以λ₄光波以2α角反射回玻璃基板805后到达其上工作面的反射层区域，之后以2α角反射回玻璃基板805进而到达滤光片三803，由于滤光片三803的膜层对λ₄光波是反射的，所以λ₄光波以2α角反射回玻璃基板805后到达其上工作面的反射层区域，之后以2α角反射回玻璃基板805进而到达滤光片四804，由于滤光片四804的膜层对λ₄光波是透射的，所以λ₄光波直接从滤光片四804输出，之后以垂直的方式入射到棱镜一101的第一工作面105，之后进入并穿过棱镜一101、棱镜二102、棱镜三103，之后进入棱镜四104，被棱镜四104左侧的第一反射面106以90角反射，方向朝向其右侧的第二反射面108，之后继续传输到第二反射面108，并被第二反射面108以90角反射，方向朝向棱镜四104的第二工作面107，之后直接穿过棱镜四104，从棱镜四104的第二工作面107第四通道输出，然后垂直入射到反射镜7，被反射镜7的45度反射面以90度角反射并转折朝向准直透镜阵列6传播，准直透镜阵列6将光波会聚成像点被探测器芯片组5接收，通过光电效应转化成电流被TIA芯片组件4输出到电接口2。

本实施提供的这种接收光器件采用具有光路压缩功能的多通道平行光路压缩组件，使得大pitch间隔的光学滤光片组件与小pitch间隔的探测器芯片相兼容，该接收光器中光学滤光片组件的生产无需受限于滤光片的小尺寸及贴装精度要求，可大大降低成本；并可采用BOX封装形式，具有尺寸小、性能良好、高可靠性、易耦合、可批量化、易互换性的优点，可应用于CWDM、LWDM波长，可封装于QSFP28、QSFP DD、OSFP等模块中。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种多通道平行光路压缩组件，其特征在于：包括依次叠加布置的多个棱镜，所述棱镜具有用于光输入的第一工作面、用于光输出的第二工作面、用于接收第一工作面的输入光并反射的第一反射面以及用于接收第一反射面的反射光并反射至第二工作面输出的第二反射面，相邻两个所述棱镜的第一工作面和第二工作面贴合叠加布置，且相邻两个所述棱镜的第一反射面之间的距离大于相邻两个所述棱镜的第二反射面之间的距离。

2.如权利要求1所述的多通道平行光路压缩组件，其特征在于：所述棱镜的第一工作面、第二工作面、第一反射面和第二反射面围成平行四边形，所述第一工作面与第二工作面平行，所述第一工作面与输入光垂直，且所述第一反射面上输入光的入射角为45°。

3.如权利要求2所述的多通道平行光路压缩组件，其特征在于：所述棱镜为四个，沿光传输方向四个棱镜的长度分别为L1、L2、L3、L4，且相邻棱镜的长度差ΔP＝P1-P2，P1为相邻输入光波的pitch间隔，P2为相邻输出光波的pitch间隔；四个棱镜的厚度D相同，且D＝P2，四个棱镜的第二反射面对齐。

4.如权利要求2所述的多通道平行光路压缩组件，其特征在于：所述棱镜为四个，沿光传输方向四个棱镜的长度分别为L1、L2、L3、L4，且L2＝L1-(2*P1-P2)，L3＝L1-(P1-2*P2)，L4＝L1-(3*P1-3*P2)，P1为相邻输入光波的pitch间隔，P2为相邻输出光波的pitch间隔；四个棱镜的厚度D相同，且D＝P2，四个棱镜的第二反射面对齐。

5.如权利要求2所述的多通道平行光路压缩组件，其特征在于：所述棱镜为四个，沿光传输方向四个棱镜的长度分别为L1、L2、L3、L4，且L2＝L1+(2*P1+P2)，L3＝L1-(P1-2*P2)，L4＝L1+(P1+3*P2)，P1为相邻输入光波的pitch间隔，P2为相邻输出光波的pitch间隔；四个棱镜的厚度D相同，且D＝P2，四个棱镜的第二反射面对齐。

6.如权利要求2所述的多通道平行光路压缩组件，其特征在于：所述棱镜为四个，由下至上四个棱镜的长度分别为L1、L2、L3、L4，且L2＝L1-(P1-P2)，L3＝L1-(2*P1-2*P2)，L4＝L1-(3*P1-3*P2)，P1为相邻输入光波的pitch间隔，P2为相邻输出光波的pitch间隔；四个棱镜的厚度D相同，且D＝P2，相邻两个棱镜的第一反射面之间的距离为P1，相邻两个棱镜的第二反射面之间的距离为P2。

7.如权利要求1所述的多通道平行光路压缩组件，其特征在于：所述棱镜的第一工作面、第二工作面、第一反射面和第二反射面围成平行四边形，所述第一工作面与第二工作面平行，所述第一工作面与输入光倾斜，且所述第一反射面上输入光的入射角为θ。

8.如权利要求7所述的多通道平行光路压缩组件，其特征在于：所述棱镜为四个，沿光传输方向四个棱镜的长度分别为L1、L2、L3、L4，且L2＝L1-(P1-P2)/cosθ，L3＝L1-2*(P1-P2)/cosθ，L4＝L1-3*(P1-P2)/cosθ，P1为相邻输入光波的pitch间隔，P2为相邻输出光波的pitch间隔；四个棱镜的厚度D相同，且D＝P2/cosθ。

9.采用如权利要求1～8任一项所述的多通道平行光路压缩组件的接收光器件，其特征在于：包括管壳以及分别设置在管壳两端的电接口和插针光口，所述管壳内依次布置有TIA芯片组件、探测器芯片组、准直透镜阵列、反射镜、光路压缩组件、滤光片组件和转折棱镜，所述TIA芯片组件位于电接口上端，所述探测器芯片组、准直透镜阵列和反射镜由下至上依次间隔设置，且探测器芯片组位于所述TIA芯片组件上端，所述反射镜输入端与所述光路压缩组件的光输出端衔接，所述滤光片组件包括与光路压缩组件中多个棱镜的第一反射面一一对应的多个滤光片，所述转折棱镜的输入端通过准直透镜与所述插针光口相连。

10.如权利要求9所述的接收光器件，其特征在于：所述滤光片组件还包括玻璃基板，所述玻璃基板具有相互平行的上工作面和下工作面，多个滤光片通过折射率匹配胶平贴并固定在所述玻璃基板的下工作面上，且滤光片与玻璃基板的粘接面镀有带通膜层，所述玻璃基板的上工作面设有透射膜区和反射膜区。