CN111007601A - 光模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光模块，属于光纤通信技术领域。本申请提供的光模块包括电路板、驱动芯片及光发射芯片；光功率监控芯片位于驱动芯片远离光发射芯片的一侧；透镜组件，罩设在光发射芯片、驱动芯片及光功率监控芯片的上方，透镜组件的上表面设置有凸起部，凸起部形成相对倾斜的第一分界面及第二分界面；第一分界面用于将光信号反射向第二分界面，第二分界面用于将光信号进行反射及折射；透镜组件的上、下表面还分别设置有进行光反射传输的第一反射面、第二反射面及透射面；光功率监控芯片接收来自透射面的光。

Description

光模块

技术领域

本申请涉及光通信领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

光模块中光芯片的光功率是一项重要的监控指标，对于垂直腔表面光芯片，其沿垂直于表面的方向向上发出一束光。从一束光中分出部分光进行光功率监控，是使用垂直腔表面光芯片的光模块需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案。

本申请实施例提供一种光模块，包括：电路板，具有信号电路，用于传输电信号；驱动芯片，设置在所述电路板的上表面，用于接收所述电信号以生成驱动信号；光发射芯片，设置在所述电路板的上表面，用于接收所述驱动信号以发出光信号；光功率监控芯片，设置在所述电路板的上表面，位于所述驱动芯片远离所述光发射芯片的一侧；透镜组件，罩设在所述光发射芯片、所述驱动芯片及所述光功率监控芯片的上方，用于在所述光发射芯片与所述光功率监控芯片之间建立光连接；其中，所述透镜组件的上表面设置有凸起部，所述凸起部形成相对倾斜的第一分界面及第二分界面；所述第一分界面用于将所述光信号反射向第二分界面，所述第二分界面用于将所述光信号进行反射及折射；所述透镜组件的上表面还设置有第一反射面，所述透镜组件的下表面设置有第二反射面及透射面；所述第二反射面用于将来自所述第二分界面反射的光向所述第一反射面反射，所述第一反射面用于将来自所述第二反射面的光向所述透射面反射，所述透射面用于将来自所述第一反射面的光透射出所述透镜组件；所述光功率监控芯片用于接收来自所述透射面的光，以进行光功率监控。

光发射芯片发出的光射向透镜组件，进入透镜组件的光在第一分界面处发生反射，反射光射向第二分界面；在第二分界面处发生反射和折射；经第二分界面反射的光继续在透镜组件中传播，经第二反射面反射后，反射向透镜组件的上表面，在第一反射面处反射后，反射向透镜组件的下表面，通过透射面射出透镜组件、射向光功率监控芯片，光发射芯片的光在第二分界面处通过反射及折射形成两束不同方向的光，其中一束光用于数据传输、最终传出光模块；在第二分界面、第一反射面及第二反射面之间建立了反射传播光路，使其中的另一束光向光功率监控芯片的方向传播，最终通过透射面传出透镜组件、进入光功率监控芯片中，实现了光功率监控。

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和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为光通信终端连接关系示意图；

图2为光网络终端结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图；

图4为本申请实施例提供光模块分解结构示意图；

图5为本申请实施例提供的光模块局部剖面图；

图6为本申请实施例提供的透镜组件剖面图；

图7为本申请实施例提供的光模块局部A剖面放大图；

图8为本申请实施例提供的透镜组件局部放大图；

图9为本申请实施例提供的光模块光路示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

光纤通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导等信息传输设备中传输，利用光在光纤/光波导中的无源传输特性可以实现低成本、低损耗的信息传输；而计算机等信息处理设备使用的是电信号，为了在光纤/光波导等信息传输设备与计算机等信息处理设备之间建立信息连接，就需要实现电信号与光信号的相互转换。

光模块在光纤通信技术领域中实现上述光、电信号的相互转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过其内部电路板上的金手指实现与外部上位机之间的电连接，主要的电连接包括供电、I2C信号、数据信号以及接地等；采用金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的主流连接方式，以此为基础，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。

图1为光通信终端连接关系示意图。如图1所示，光通信终端的连接主要包括光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接；

光纤101的一端连接远端服务器，网线103的一端连接本地信息处理设备，本地信息处理设备与远端服务器的连接由光纤101与网线103的连接完成；而光纤101与网线103之间的连接由具有光模块200的光网络终端100完成。

光模块200的光口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电口对外接入光网络终端100中，与光网络终端100建立双向的电信号连接；在光模块内部实现光信号与电信号的相互转换，从而实现在光纤与光网络终端之间建立信息连接；具体地，来自光纤的光信号由光模块转换为电信号后输入至光网络终端100中，来自光网络终端100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。

光网络终端具有光模块接口102，用于接入光模块200，与光模块200建立双向的电信号连接；光网络终端具有网线接口104，用于接入网线103，与网线103建立双向的电信号连接；光模块200与网线103之间通过光网络终端100建立连接，具体地，光网络终端将来自光模块的信号传递给网线，将来自网线的信号传递给光模块，光网络终端作为光模块的上位机监控光模块的工作。

至此，远端服务器通过光纤、光模块、光网络终端及网线，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。

常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络终端是光模块的上位机，向光模块提供数据信号，并接收来自光模块的数据信号，常见的光模块上位机还有光线路终端等。

图2为光网络终端结构示意图。如图2所示，在光网络终端100中具有电路板105，在电路板105的表面设置笼子106；在笼子106内部设置有电连接器，用于接入金手指等光模块电口；在笼子106上设置有散热器107，散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。

光模块200插入光网络终端中，具体为光模块的电口插入笼子106内部的电连接器，光模块的光口与光纤101连接。

笼子106位于电路板上，将电路板上的电连接器包裹在笼子中，从而使笼子内部设置有电连接器；光模块插入笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量传导给笼子106，然后通过笼子上的散热器107进行扩散。

图3为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本申请实施例提供光模块分解结构示意图。如图3、图4所示，本申请实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、解锁部件203、电路板300、透镜组件400、光纤阵列500及光纤插座501。

上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口的包裹腔体；包裹腔体的外轮廓一般呈现方形体，具体地，下壳体包括主板以及位于主板两侧、与主板垂直设置的两个侧板；上壳体包括盖板，盖板盖合在上壳体的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳体还可以包括位于盖板两侧、与盖板垂直设置的两个侧壁，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体盖合在下壳体上。

两个开口具体可以是在同一方向的两端开口（204、205），也可以是在不同方向上的两处开口；其中一个开口为电口204，电路板的金手指从电口204伸出，插入光网络终端等上位机中；另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接光模块内部的光收发器件400；电路板300、光收发器件400等光电器件位于包裹腔体中。

采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、光收发器件400等器件安装到壳体中，由上壳体、下壳体形成光模块最外层的封装保护壳体；上壳体及下壳体一般采用金属材料，利于实现电磁屏蔽以及散热；一般不会将光模块的壳体做成一体部件，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽部件无法安装，也不利于生产自动化。

解锁部件203位于包裹腔体/下壳体202的外壁，用于实现光模块与上位机之间的固定连接，或解除光模块与上位机之间的固定连接。

解锁部件203具有与上位机笼子匹配的卡合部件；拉动解锁部件的末端可以在使解锁部件在外壁的表面相对移动；光模块插入上位机的笼子里，由解锁部件的卡合部件将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁部件，解锁部件的卡合部件随之移动，进而改变卡合部件与上位机的连接关系，以解除光模块与上位机的卡合关系，从而可以将光模块从上位机的笼子里抽出。

电路板300上设置有光发射芯片、驱动芯片、光接收芯片、跨阻放大芯片、限幅放大芯片及微处理器芯片，其中光发射芯片与光接收芯片直接贴装在光模块的电路板上，此种形态业内称为COB（chip on board）封装。

电路板通过电路走线将光模块中的用电器件按照电路设计连接在一起，以实现供电、电信号传输及接地等电功能。

电路板一般为硬性电路板，硬性电路板由于其相对坚硬的材质，还可以实现承载作用，如硬性电路板可以平稳的承载芯片；当光收发器件位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳的承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中，具体地，在硬性电路板的一侧末端表面形成金属引脚/金手指，用于与电连接器连接；这些都是柔性电路板不便于实现的。

部分光模块中也会使用柔性电路板，作为硬性电路板的补充；柔性电路板一般与硬性电路板配合使用。

透镜组件400设置在电路板300上，采用罩设式的方式设置在光芯片（光芯片主要包括光发射芯片、驱动芯片、光接收芯片、跨阻放大芯片、限幅放大芯片等与光电转换功能相关的芯片）的上方，透镜组件400与电路板300形成包裹光发射芯片、光接收芯片等光芯片的腔体。光发射芯片发出的光经透镜组件反射后进入光纤中，来自光纤的光经透镜组件反射后进入光接收芯片中，透镜组件在光发射芯片、光功率监控芯片及光纤阵列之间建立了相互的光连接。透镜组件不仅起到密封光芯片的作用，同时也建立了光芯片与光纤之间的光连接。

光纤阵列500一端与透镜组件400之间建立光连接，另一端与光纤插座501建立光连接。光纤阵列由多根光纤组成，其将来自透镜组件的光传输至光纤插座，实现对外发出光信号，其将来自光纤插座的光传输至透镜组件，实现从光模块外部接收光信号。光纤阵列与透镜组件之间具有良好的光耦合设计，来自透镜组件的多路汇聚光入射到光纤阵列的多路光纤中，利用透镜组件的光学结构实现与光发射芯片的光连接；将来自光纤阵列的多路光入射到透镜组件中，利用透镜组件的光学结构实现与光接收芯片的光连接。

光纤插座501是光模块与光模块外部的光纤实现连接的连接件。光纤插座一般具有标准形状及尺寸，便于外部光纤插头插入，其内部具有多个光纤对接口，包括传出光信号的接口及传入光信号的接口。常见的光纤插头为MT插头（如MPO(Multi-fiber Push On)光纤跳线连接器）。通过光纤插头插入光模块的光纤插座，使得光模块内部的光信号可以传入外部光纤中，使得光模块外部的光信号可以传入光模块内部。

图5为本申请实施例提供的光模块局部剖面图。如图5所示，透镜组件与电路板结合在一起，透镜组件朝向电路板的下表面形成具有开口的开放腔体，开放腔体与电路板结合形成密封腔体，光发射芯片115、驱动芯片（IC）114、光功率监控芯片（MPD）112光接收芯片、跨阻放大芯片、限幅放大芯片等芯片设置在该密封腔体中、位于电路板的表面。

高速率数据传输要求光发射芯片及其驱动/匹配芯片之间近距离设置，以缩短芯片之间的连线、减小连线造成的信号损失，而透镜组件400罩设在光发射芯片的上方，所以透镜组件一般将光芯片及其驱动/匹配芯片同时罩设住。所以光发射芯片与驱动芯片近距离设置，透镜组件罩设光发射芯片与驱动芯片；光接收芯片与跨阻放大芯片近距离设置，透镜组件罩设光接收芯片与跨阻放大芯片。

光芯片的尺寸一般很小，而光芯片的驱动/匹配芯片的尺寸一般很大，特别是实现100G以上速率的驱动/匹配芯片，而透镜组件的尺寸有限，光芯片及其驱动/匹配芯片的设置位置存在一定的限制，没有太多的空间自由度。

本申请实施例提供的光模块中，位于电路板表面的芯片包括光发射芯片、驱动芯片及光功率监控芯片。驱动芯片需要向光发射芯片提供高速率的电信号，而光功率监控芯片需要接收来自光发射芯片的部分光以进行功率监控，所以驱动芯片以及光功率监控芯片一般设置在光发射芯片的周围。

结合电连接工艺及透镜组件的布局考虑，如图5所示，产品中一般将驱动芯片（IC）114设置在光功率监控芯片（MPD）112与光发射芯片115之间。

光发射芯片，在光发射芯片驱动芯片提供的电信号驱动下，发出携带信息的光信号；产品中一般采用垂直腔面半导体激光芯片（vcsel），该激光芯片的出光面位于芯片的上表面，该激光芯片的下表面贴装在电路板表面，该激光芯片的出光方向朝向电路板表面的上方。

驱动芯片，位于电路板表面，与电路板的电连接器/金手指直接或间接电连接，以接收通过电连接器/金手指传来的上位机信号，将来自上位机的信号转换为驱动光发射芯片的电信号，该电信号一般以电流形式体现，光发射芯片在该电流的驱动下发光。驱动芯片一般采用打线方式与光发射芯片连接。

光功率监控芯片，位于电路板表面，用于接收来自光发射芯片的部分光，将光转换为电流以计算光的功率，以对光发射芯片的出光功率进行监控；光功率监控芯片的光接收面/光敏面位于芯片的上表面，该芯片的下表面贴装在电路板表面；光发射芯片的出光功率是光模块协议要求光模块记录的一种数字诊断信息。

由于驱动芯片（IC）114设置在光功率监控芯片（MPD）112与光发射芯片（vcsel）115之间，所以光发射芯片发出的光需要从驱动芯片上方通过后才可以到达光功率监控芯片。

透镜组件400在光发射芯片、光功率监控芯片及光纤阵列之间建立了相互的光连接。具体地，光发射芯片发出的光经过透镜组件分光后，大部分的光进入了光纤阵列，小部分特定比例的光进入光功率监控芯片中，透镜组件上具有实现上述光路的光学结构。同时透镜组件还具有与电路板一起密封芯片的作用。

图6为本申请实施例提供的透镜组件剖面图，图7为本申请实施例提供的光模块局部A剖面放大图。图6展示了图5中的局部A，如图6、图7所示，透镜组件400的下表面与电路板300之间围成腔体，光芯片、光功率监控芯片及驱动芯片位于该腔体中；

透镜组件400的上表面形成凹槽，凹槽的底部凸起形成改变光传播方向的光学结构。

透镜组件的底面罩设在光芯片及光功率监控芯片的上方。透镜组件的顶面具有凹槽，凹槽的侧壁分别为第一侧壁131及第二侧壁113，凹槽的底部形成凸起，凸起的侧壁分别为第一分界面117及第二分界面116，凸起与凹槽的侧壁之间存在间隙。凹槽的第一分界面117与非透镜组件材料交界，以形成符合光反射的折射率调节，非透镜组件材料通常为空气，也可以是胶水；第二分界面116与非透镜组件材料交界，以形成符合光反射、光折射的折射率调节，非透镜组件材料通常为空气，也可以是胶水。

光发射芯片发射的光通过第一分界面117反射向第二分界面116。第二分界面116反射光、折射光，经第二分界面116反射的光射向光功率监控芯片，经第二分界面116折射的光射出透镜组件。

光在透镜组件中经光学结构进行多次反射或折射，由透镜组件引导光形成预定的传播路径。光学结构的设计与对光的传播路径有关。具体地，经第二分界面116折射的光继续射向第二侧壁113，通过第二侧壁折射后再次进入透镜组件中，然后通过透镜组件表面的透镜汇聚后射出透镜组件、进入光纤阵列中；透镜组件的上表面设置有第一反射面，透镜组件的下表面设置有第二反射面及透射面；经第二分界面116反射的光继续在透镜组件中传播，射向透镜组件的下表面，经第二反射面118反射后，反射向透镜组件的上表面，在第一反射面119处反射后，反射向透镜组件的下表面，通过透射面120射出透镜组件、射向光功率监控芯片112。

在一体注塑成型的透镜组件中，光从第二分界面116反射后，在第二反射面118、第一反射面119这两个反射面处发生反射，以引导光远离第二分界面116、向光功率监控芯片处传播，这几次反射都是在透镜组件内部进行的；最终通过透射面120射出，其出射方向直指光功率监控芯片，为了提高透射效率，透射面120与光的传播方向存在接近垂直的角度，如在75度至105度之间。

第二反射面118及透射面120均位于透镜组件开放腔体的底面内壁上，第二反射面118与透射面120具有不同的角度；第一反射面119与透镜组件上表面的凹槽位于不同的区域。

由上述技术方案可见，透镜组件的第一分界面及第二分界面实现了对光束的分离，通过反射、折射形成两束不同方向的光束，反射向光功率监控芯片的光束实现了对光功率的监控。

光发射芯片115发出的光射入透镜组件400后，在第一分界面117发生反射，按照光路的行进路径来衡量光发射芯片115与第一分界面117之间的距离，即图6中所示的距离D1；光在第一分界面117与第二分界面116的行进路径来衡量第一分界面与第二分界面的距离，即图3中所示的D2；光发射芯片与第一分界面之间的距离D1大于第一分界面与第二分界面之间的距离D2。

如此设置的目的，是让从第二分界面116反射的光射向位于光发射芯片115一侧的光功率监控芯片112。具体地，光纤与光功率监控芯片分别位于光发射芯片相对的两侧，第一分界面使得光射向光纤；而第二分界面将一部界反射向光功率监控芯片，该部界从透镜组件的下表面射出，光在透镜组件下表面的射出位置位于光芯片与光功率监控芯片之间。

为了实现上述光路，特别是让光经第二分界面反射后射入光功率监控芯片，透镜组件的主要设计要求是：要衡量光芯片与第一分界面之间的距离，与第一分界面与第二分界面之间的距离，这两个距离的关系。

当第一分界面与第二分界面之间的距离太大，会导致从透镜组件下表面射出的光射至电路板表面，即光在透镜组件下表面的射出位置并非位于光芯片与光功率监控芯片之间，无法射至位于光芯片另一侧的光功率监控芯片上。当然，这个距离关系还与第二分界面的反射角度有关。

具体地，为了实现上述光路，第二分界面116与电路板300表面之间的夹角处于45°与90°之间。

图8为本申请实施例提供的透镜组件局部放大图。如图8所示，透镜组件400的下表面凹陷形成半开放的空间，透镜组件400的下表面可与电路板一起形成闭合的腔体，该腔体用于容纳光芯片、驱动芯片及光功率监控芯片。透镜组件400的下表面在该腔体中具有准直透镜（即第一透镜）20，准直透镜用于将光发射芯片发出的发散光汇聚准直为平行光，进而将该平行光射入透镜组件中。透镜组件的上表面具有凹槽，凹槽底部的凸起形成第一分界面117及第二分界面116，经准直透镜准直后的光在第一分界面117处发生反射，进而朝向第二分界面116传播。在第二分界面处发生光的反射及折射产生反射后的光和折射后的光，折射后的光经汇聚透镜（即第二透镜）30汇聚后进入光纤中，反射后的光从透镜组件400中射出，并最终射向光功率监控芯片表面。

图9为本申请实施例提供的光模块光路示意图。如图9所示，光发射芯片118发出的光射向透镜组件，经第一透镜20进入透镜组件中；进入透镜组件的光在第一分界面117处发生反射，反射光射向第二分界面116；在第二分界面116处发生反射和折射，反射的光射向位于透镜组件下表面的第二反射面118，折射的光射向第二侧壁113；光经过第二侧壁113折射后再次进入透镜组件中，然后通过透镜组件表面的第二透镜30汇聚后射出透镜组件、进入光纤阵列500中；经第二分界面116反射的光继续在透镜组件中传播，经第二反射面118反射后，反射向透镜组件的上表面，在第一反射面119处反射后，反射向透镜组件的下表面，通过透射面120射出透镜组件、射向光功率监控芯片112。

光发射芯片的光在第二分界面处通过反射及折射形成两束不同方向的光，其中一束光用于数据传输、最终传出光模块；在第二分界面、第一反射面及第二反射面之间建立了反射传播光路，使其中的另一束光向光功率监控芯片的方向传播，最终通过透射面传出透镜组件、进入光功率监控芯片中，实现了光功率监控。

透镜组件上表面的凹槽中形成凸起，凸起的外表面具有两个斜面，即第一分界面和第二分界面。第一分界面反射光的方向朝向第二分界面，光在第二分界面处发生反射和折射。通过这种透镜组件上的结构设计，实现了光分束以及传播方向改变的效果，从透镜组件中射出两束光，一束射向光功率监控芯片，一束射入光纤中。凹槽的形成主要为了生成满足反射、折射条件的界面，第一分界面及第二分界面均属于光疏介质与光密介质的分界面，可以满足对反射及折射的基本要求，此外，还可以在面上镀膜，以满足对光反射及折射的需要。在一些实施例中，在第一分界面发生全反射，在第二分界面发生反射和折射。

本申请的透镜组件400可以采用聚合物材料经注塑工艺一体成型制成。具体地，该透镜组件400的制成材料包括PEI（Polyetherimide，聚醚酰亚胺）塑料(Ultem系列)等透光性好的材料。由于透镜组件400中的所有光束传播元件均采用相同的聚合物材料单片形成，从而可以大大减少成型模具，降低了制造成本和复杂度。同时，本申请实施例基于上述所设置的透镜组件400结构只需调节入射光束以及光纤的位置，安装调试简单。

在一些实施例中，该准直透镜20与光芯片的发光点之间的距离设置为准直透镜20的焦距，如此以使光发射芯片发出的发散光束在到达准直透镜20后，经过准直透镜20准直的光束变为平行/汇聚光束进行传播。

光发射芯片发出的光是发散的，在一些实施例中，光发射芯片发出的发散光经准直透镜20汇聚后形成准直光路，准直透镜是透镜组件的一部分，采用一体成型工艺制作。

光从光发射芯片115发出后，经过空气传播进入准直透镜20，由准直透镜20汇聚准直进入透镜组件400，在第一分界面117发生反射，反射光的反射方向朝向第二分界面116，该反射光的传播方向不与电路板表面平行。在一些实施例中，在第一分界面发生全反射，以减少光功率的损耗。

在一些实施例中，光在第二分界面116发生反射以及折射。反射的光射向光功率监控芯片112，光功率监控芯片112和光发射芯片115分别位于驱动芯片114的相对两侧。在一个示例中，根据驱动芯片114的尺寸调整光功率监控芯片112和光芯片115之间的距离。随着驱动芯片的尺寸变大，光功率监控芯片和光芯片之间的距离变大。此外，光功率监控芯片设置成位于电路板的靠近电路板上金手指的一侧；光芯片设置成位于电路板的靠近光纤的一侧，这样设置，实现光功率监控芯片与电路板电接口之间的较短电连接，和实现光芯片与透镜组件的光接口之间的较短光学连接。

光功率监控芯片112通过分析所接收的反射光束的强度，基于该反射光束与折射光束的分配比例，即可获知光发射芯片115发出的光功率的强度。可理解的是，第二分界面的后光（即反射光束）强度与前光（即在射入第二分界面前未发生反射和折射的光束）强度之间的比例是已知的，换言之，第二分界面的反射光束强度与折射光束强度的比例也是确定的，由此可基于反射光束强度确定折射光束强度。

光在第二分界面发生折射时，折射的光射出透镜组件400。具体地，折射的光射入透镜组件的侧壁上的凹陷部113中，从透镜组件的凹陷部113朝向位于透镜组件400的聚焦透镜30射入，进而进入光纤阵列500。

光通过凹陷部113时，发生折射，使光的传播方向与电路板300表面平行，其目的是与光纤方向相同，以便于高效率地耦合进光纤。

具体地，第一分界面需要发生全反射，根据具体的光密介质、光疏介质及光的波长，可以确定第一分界面的角度，在此基础上，可以根据目的依次设置第二分界面、凹陷部的角度。第二分界面还要兼顾将光反射向光功率监控芯片和折射向光纤。

本申请一些实施例中，在光束从光芯片传播入透镜组件中，光束从光疏介质传播至光密介质；在光束从第一分界面传播向第二分界面后，当经第二分界面射向光功率监控芯片的反射光尚未射出透镜组件时，该反射光在光密介质内传播；当该反射光从透镜组件射出并折射向光功率监控芯片时，该反射光在光疏介质中传播；从第二分界面射向凹陷部113的折射光在光疏介质内传播；经凹陷部113射向聚焦透镜30的光110在光密介质内传播。

本申请实施例提供了一种光模块，由于透镜组件采用相同的聚合物材料一体形成，从而可以大大减少成型模具，有效降低了制造成本和制造复杂度；进一步地，通过调节第一分界面与第二分界面的角度，可以有效缩小传播至光纤的光束光斑直径，聚焦效率好，从而提升光学对准精度，使得光纤传播效率得到提升。

在一些情形下，光纤到电路板的距离较短，这意味着从第二分界面产生的反射光在第二分界面和透镜组件的下表面之间的光路较短，由此导致在透镜组件的下表面生成的折射光可能不能射向光功率监控芯片。此外，可以基于光纤阵列500到电路板300的距离D3设置第一反射面119和透射面120，使从透镜组件400下表面射出的折射光能够射向光功率监控芯片112。在一个示例中，在透镜组件400的下表面处、第一反射面119发生全反射。这样，即使光纤到电路板的距离较短，也可以通过在透镜组件延长透镜组件内的光路，从而实现从透镜组件射出的折射光射向光功率监控芯片。

在一些实施方式中，还可以根据光功率监控芯片与光芯片之间的距离D4设置或调整第一反射面119和透射面120。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

电路板，具有信号电路，用于传输电信号；

驱动芯片，设置在所述电路板的上表面，用于接收所述电信号以生成驱动信号；

光发射芯片，设置在所述电路板的上表面，用于接收所述驱动信号以发出光信号；

光功率监控芯片，设置在所述电路板的上表面，位于所述驱动芯片远离所述光发射芯片的一侧；

透镜组件，罩设在所述光发射芯片、所述驱动芯片及所述光功率监控芯片的上方，用于在所述光发射芯片与所述光功率监控芯片之间建立光连接；

其中，所述透镜组件的上表面设置有凸起部，所述凸起部形成相对倾斜的第一分界面及第二分界面；所述第一分界面用于将所述光信号反射向第二分界面，所述第二分界面用于将所述光信号进行反射及折射；

所述透镜组件的上表面还设置有第一反射面，所述透镜组件的下表面设置有第二反射面及透射面；所述第二反射面用于将来自所述第二分界面反射的光向所述第一反射面反射，所述第一反射面用于将来自所述第二反射面的光向所述透射面反射，所述透射面用于将来自所述第一反射面的光透射出所述透镜组件；

所述光功率监控芯片用于接收来自所述透射面的光，以进行光功率监控。

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述透镜组件的上表面设置有凹陷部，所述凸起部位于所述凹陷部中，所述凹陷部形成第二侧壁，所述第二侧壁与所述第二分界面之间具有间隔，所述第二侧壁用于将来自所述第二分界面折射的光折射入所述透镜组件中。

3.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括光纤阵列，所述光纤阵列用于接收来自所述透镜组件的光。

4.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第二分界面与所述电路板表面之间的夹角的范围为45°到90°。

5.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光发射芯片发射的光在所述第一分界面处发生全反射。

6.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，光发射芯片与第一分界面之间的距离，大于第一分界面与第二分界面之间的距离。

7.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述透镜组件包括第一透镜和第二透镜，

所述第一透镜设置在所述透镜组件的底面，用于准直所述光芯片发射的光；

所述第二透镜设置在所述透镜组件的靠近所述光纤的侧面，用于汇聚在来自所述第二侧壁的折射光。

8.如权利要求7所述的光模块，其特征在于，包括所述凹槽、所述第一分界面、所述第二分界面、所述第一透镜和所述第二透镜的透镜组件一体化形成。

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