CN111694114A - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光模块，属于光纤通信领域。本发明实施例提供的光模块，电路板设置有贯穿上下表面的开口，便于将激光盒设置在开口中，硅光芯片设置在电路板上，激光盒设置在电路板开口中且位于衬底上，使硅光芯片与激光盒的处于水平位置高度，硅光芯片与激光盒之间的这一相对位置关系，可以实现激光盒的侧面出光、硅光芯片的侧面接收来自激光盒的光，实现了为硅光芯片提供外部光源。

Description

一种光模块

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

由硅光芯片实现光电转换功能已经成为高速光模块目前采用的一种主流方案。在硅光光模块中，硅光芯片设置在电路板表面，通过打线与电路板实现电连接；硅光芯片通过光纤带与光模块的光接口连接，实现光信号进出硅光芯片。由于硅光芯片采用的硅材料不是理想的激光芯片发光材料，不能在硅光芯片制作过程集成发光单元，所以硅光芯片需要由外部光源提供光。

发明内容

本发明实施例提供一种光模块，为光模块中的硅光芯片提供了外部光源。

为了实现上述发明目的，本发明实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供一种光模块，包括衬底、电路板、硅光芯片及激光盒；电路板具有贯穿上下表面的开口，激光盒位于开口中且设置在衬底上；硅光芯片设置在电路板上，激光盒的侧面射出光，硅光芯片的侧面接收来自激光盒的光。

本发明实施例提供的光模块，电路板设置有贯穿上下表面的开口，便于将激光盒设置在开口中，硅光芯片设置在电路板上，激光盒设置在电路板开口中且位于衬底上，使硅光芯片与激光盒的处于水平位置高度，硅光芯片与激光盒之间的这一相对位置关系，可以实现激光盒的侧面出光、硅光芯片的侧面接收来自激光盒的光，实现了为硅光芯片提供外部光源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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为光网络单元结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种光模块结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种光模块结构爆炸示意图；

图5为本发明实施例提供的电路板、硅光芯片及激光盒装配关系示意图；

图6为本发明实施例提供的硅光芯片及激光盒装配关系分解结构示意图；

图7为本发明实施例提供的硅光芯片及激光盒装配关系另一分解角度结构示意图；

图8为本发明实施例提供的硅光芯片及激光盒结构关系示意图；

图9A为本发明实施例提供的硅光芯片及激光盒光耦合关系示意图；

图9B为本发明实施例提供的硅光芯片及激光盒光耦合关系剖面图；

图10A为本发明实施例提供的一种激光盒光路结构示意图；

图10B为本发明实施例提供的另一种激光盒光路结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种激光盒结构分解图。

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。

光通信实现了将信号采用电和光两种不同的载体进行传输。光纤通信使用携带信息的光信号在光波导中传输，利用光在光纤等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采用的是电信号，这就需要在光纤通信系统中实现电信号与光信号的相互转换。

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单元100、光模块200、光纤101及网线103；

光纤的一端连接远端服务器，网线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与网线的连接完成；而光纤与网线之间的连接由具有光模块的光网络单元完成。

光模块200的光口与光纤101连接，与光纤建立双向的光信号连接；光模块200的电口接入光网络单元100中，与光网络单元建立双向的电信号连接；光模块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单元之间建立连接；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单元100中，来自光网络单元100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。光模块200是实现光电信号相互转换的工具，不具有处理数据的功能，在上述光电转换过程中，信息并未发生变化。

光网络单元具有光模块接口102，用于接入光模块，与光模块建立双向的电信号连接；光网络单元具有网线接口104，用于接入网线，与网线建立双向的电信号连接；光模块与网线之间通过光网络单元建立连接，具体地，光网络单元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，光网络单元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、光网络单元及网线，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；光网络单元是光模块的上位机，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为光网络单元结构示意图。如图2所示，在光网络单元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中设置有电连接器，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结构。

光模块200插入光网络单元中，具体为光模块的电口插入笼子106中的电连接器，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；光模块插入笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量通过光模块壳体传导给笼子，最终通过笼子上的散热器107进行扩散。

光模块在上述光通信连接中起到光电转换的关键作用，目前一种硅基光电芯片的封装方式在光模块行业逐渐成熟，其将硅基集成电路技术与光波导技术结合到一起，以芯片生长制作工艺制作出集成光电转换功能及电光转换功能的芯片。然而，由于硅光芯片采用的硅材料不是理想的激光芯片发光材料，不能在硅光芯片制作过程集成发光单元，所以硅光芯片需要由外部光源提供光。

图3为本发明实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本发明实施例提供的一种光模块结构爆炸示意图，如图3、图4所示，本发明实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、解锁手柄203、电路板300、衬底、硅光芯片400、激光盒500、光纤带304a、304b及光纤接口306，硅光芯片400及激光盒500分别设置在电路板300的同侧表面。

上壳体与下壳体形成具有两个开口的包裹腔体，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，用于插入光网络单元等上位机中，另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接内部光纤，电路板300、硅光芯片400及激光盒500等光电器件位于包裹腔体中。

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；采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板等器件安装到壳体中，一般不会将光模块的壳体做成一体结构，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽结构无法安装，也不利于生产自动化。

解锁手柄203位于包裹腔体/下壳体202的外壁，拉动解锁手柄的末端可以在使解锁手柄在外壁表面相对移动；光模块插入上位机时由解锁手柄将光模块固定在上位机的笼子里，通过拉动解锁手柄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。

硅光芯片的底面设置在电路板上，激光盒的底面设置在衬底上，硅光芯片与激光盒之间具有光连接，衬底材料的膨胀系数与激光盒材质的膨胀系数相近为优选，激光盒可以采用可伐金属，衬底一般选用可伐金属、硅或玻璃等。

衬底与电路板位置关系如图4所示，电路板具有贯穿上下表面的开口301，激光盒设置在开口中，如此，激光盒可以向电路板上表面方向及电路板下表面方向同时进行散热，衬底302设置在电路板的一侧，激光盒穿过电路板的开口进而放置在散热衬底上，衬底302起到承托及散热效果；

硅光芯片采用芯片工艺制作，其集成度较高，芯片厚度较低；而激光盒的厚度相对较高，即激光盒的侧面高度大于硅光芯片的侧面高度，而激光盒的侧面与硅光芯片的侧面之间实现光路连接，需要激光盒侧面的出光位置与硅光芯片侧面的入光位置具有相同的高度；为了平衡硅光芯片与激光盒之间的高度差，在电路板上设置了贯穿上下表面的开口，将硅光芯片设置在电路板上，将激光盒设置在开口中，激光盒相对硅光芯片下沉，由此便于对接激光盒侧面的出光位置与硅光芯片侧面的入光位置；由衬底实现对激光盒的承载，衬底设置在电路板开口与光模块壳体之间，实现了由电路板承载硅光芯片、衬底承载激光盒。

硅光芯片与电路板的关系如图4所示，衬底设置在电路板上，具体可以是硅光芯片直接设置在电路板表面，或在硅光芯片与电路板之间垫接一基板，基板的膨胀系数与硅光芯片的膨胀系统相同或相近，硅光芯片的主要材料是硅，基板可以是硅或玻璃等。

电路板端部表面具有金手指307，金手指由相互独立的一根根引脚组成的，电路板插入笼子中的电连接器中，由金手指与电连接器中的卡接弹片导通连接；可以仅在电路板的一侧表面设置金手指，考虑到引脚数量需求较大，一般会在在电路板上下表面均设置金手指；金手指用于与上位机建立电连接，具体的电连接可以是供电、接地、I2C信号、通信数据信号等。

激光盒500的底面设置在衬底302上，激光盒500通过侧面出光，其发出的光进入硅光芯片400中。硅光芯片采用硅为主要的基材，而硅不是理想的发光材料，所以硅光芯片内无法集成光源，需要外部的激光盒提供光源。激光盒向硅光芯片提供的光为波长单一、功率稳定的光，不携带数据，由硅光芯片对该光进行调制，以实现将数据加载到光中。

硅光芯片400的底面设置在衬底302上，硅光芯片的侧面接收来自激光盒的光；发射光的调制以及接收光的解调由硅光芯片完成，硅光芯片的表面设置与电路板打线电连接的焊盘；具体地，电路板向硅光芯片提供来自上位机的数据信号，由硅光芯片将数据信号调制到光中，来自外部的光信号经硅光芯片解调成电信号后，通过电路板输出至上位机中。硅光芯片的多根光纤合并成光纤带，光纤带连接光纤接头以及光纤接口306，光纤接头与硅光芯片连接，光纤接口用于与外部光纤连接。具体地，光纤接头303a与光纤带304a连接，光纤接头303b与光纤带304b连接，光纤带304a和光纤带304b分别于光纤接口306连接，光纤接头303a用于将硅光芯片传来的发射光传输至光纤接口306中，光纤接头303b用于将光纤接口306传来的接收光传输至硅光芯片400中。

激光盒发出的光进入硅光芯片中，经硅光芯片调制出光信号后，通过光纤接头303a传输至光纤接口306，实现光模块的光发射；外部光通过光纤接口306、光纤接头 303b传输至硅光芯片中，经硅光芯片解调出电信号后输出至上位机。

图5为本发明实施例提供的电路板、硅光芯片及激光盒装配关系示意图。硅光芯片及激光盒以相同的高度位阶设置在电路板的开口301中，激光盒的侧面与硅光芯片的侧面之间进行光耦合；此外，硅光芯片分别与光纤接头303a、光纤接头303b进行光耦合；光纤接头303a一端与硅光芯片进行光耦合，另一端与光纤带304a连接；光纤接头303b一端与硅光芯片进行光耦合，另一端与光纤带304b连接；光纤接头303a、303b与激光盒500以相同的高度位阶设置在硅光芯片400的侧边，光纤带304a、304b位于电路板的同侧表面；激光盒的轴线方向A与硅光芯片的耦合的侧面呈非垂直角度，硅光芯片相对与激光盒倾斜设置，激光盒与硅光芯片耦合的侧面为斜面；两个光纤接头与硅光芯片耦合的侧面均为斜面，硅光芯片与激光盒及光纤接头耦合的侧面为平面，且该平面与激光盒的侧面平行。

图6为本发明实施例提供的硅光芯片及激光盒装配关系分解结构示意图，图7为本发明实施例提供的硅光芯片及激光盒装配关系另一分解角度结构示意图。如图6、图7所示，硅光芯片400的侧面上具有第一光孔401、第二光孔402及第三光孔403，光孔中具有若干个光通道，其中，第一光孔401与光纤接头303b进行光耦合；第二光孔402与激光盒400进行光耦合，具体地，第二光孔中具有接收相同波长光的两个以上入光通道；第三光孔403与光纤接头303a进行光耦合，硅光芯片将光孔设置在侧面上，而非硅光芯片的上表面，这使得激光盒、光纤接头与硅光芯片的耦合位置关系发生改变，同时改变了激光盒的结构；光纤接头303a具有若干光纤305a，用于与第三光孔403对接，光纤接头303b具有若干光纤305b，用于与第一光孔401对接，激光盒具有密封透光件508，密封透光件形成激光盒的侧面，用于与第二光孔402对接。

光纤接头包括上基板、下基板及光纤，在下基板设置凹槽，将光纤设置在凹槽中，由上基板盖合在下基板上；具体地，光纤接头303a包括上基板307a、下基板306a及光纤305a；光纤接头303b包括上基板307b、下基板306b及光纤305b。激光盒包括盖体501及盖板502，在盖体与盖板形成的包裹腔中设置有激光芯片等光电器件。

硅光芯片内部具有马赫曾德调制器，以实现功率调制。马赫曾德调制器调制采用了同波长光干涉原理，一个马赫曾德调制器设置有两个干涉臂，单个干涉臂上输入一束光，一共需要向一个马赫曾德调制器提供两束同波长的光，经马赫曾德调制器调制后，干涉臂上的光会融合为一束光。可以向硅光芯片提供一束单一波长的光，由硅光芯片内部的分光波导，将一束单一波长的光分为两束同波长的光，分别输入马赫曾德调制器的两个干涉臂上；也可以向硅光芯片提供两束同波长的光，这两束同波长的光直接分别输入马赫曾德调制器的两个干涉臂上；由于马赫曾德调制器最终将各干涉臂上的光进行融合，在采用单个相同光功率芯片的前提下，向硅光芯片提供两束光的方案，比提供一束光的方案，可以提供更高的光功率。

本发明实施例提供的硅光芯片在侧面具有多个与激光盒光耦合的光通道，通过这些光通道可以将多路相同波长的光输入硅光芯片中，为马赫曾德调制器的各个干涉臂提供相同波长的光，单个激光芯片的发光功率有限，叠加多个激光芯片的光可以提升单个波长的光功率，而已有技术中，多个激光芯片之间一般提供不同波长的光，单个波长的光功率并未叠加提升。

本发明实施例中，硅光芯片与激光盒的结构关系及光路，与已有技术存在明显区别，这种区别与硅光芯片的工作原理及结构有关。硅光芯片实现光调制功能，具体地，激光盒发出功率稳定的光，功率稳定的光不携带信息，硅光芯片将功率稳定的光调制为功率波动的光，功率波动的光携带有信息。

图8为本发明实施例提供的硅光芯片及激光盒结构关系示意图，图9A为本发明实施例提供的硅光芯片及激光盒光耦合关系示意图，图9B为本发明实施例提供的硅光芯片及激光盒光耦合关系剖面图；图11为本发明实施例提供的一种激光盒结构分解图。如图8、图9A、图9B、图11所示，本发明实施例的激光盒向硅光芯片提供两束相同波长的光，以增加发射光的功率。本发明实施例提供的激光盒中包括盖体501、盖板502、密封透光件508、位于壳体内的导电基板、位于导电基板上的激光芯片、位于壳体内的透镜以及位于壳体内的隔离器。

由盖体501与盖板502形成相对封闭的腔体，密封透光件用于密封激光盒，其设置在射向硅光芯片的光路上，位于盖体与盖板之间，腔体内部的光经密封透光件后射入硅光芯片中，具体可以是光经聚焦透镜后射入密封透光件中，进而进入硅光芯片中。密封透光件是激光盒中与硅光芯片进行光耦合的部件，其出光面为激光盒与硅光芯片耦合的侧面，其出光面相对激光盒整体呈斜面。

导电基板具有多种可行的设计，一种设计如图8、图9A、图9B所示，导电基板部分位于腔体内、部分位于腔体外，位于腔体内的部分设置有激光芯片，位于腔体外的部分与电路板电连接；另一种可行的方式为，导电基板完全位于腔体内，激光芯片位于导电基板上，激光盒具有其他电连接结构与导电基板电连接。

激光芯片、透镜以及隔离器一般位于腔体内；透镜的设置有两种方式，一种方式为在激光芯片的出光方向设置一个透镜，具体为聚焦透镜，位于激光芯片及密封透光件之间，用于将激光芯片发出的光汇聚以便后续耦合；另一种方式如图8、图9A、图11所示，在激光芯片的出光方向设置两个透镜，具体分别为准直透镜和聚焦透镜，激光芯片发出的光经准直透镜变为准直光，准直光可以在较长距离的光传输过程中保持较小的光功率衰减，聚焦透镜接收准直光，以将光汇聚耦合进硅光芯片中。隔离器用于防止激光芯片发出的光经发射后回到激光芯片中，所以隔离器设置在激光芯片出光方向上，具体地，本发明实施例中隔离器设置在透镜背向激光芯片的方向，即隔离器与激光芯片之间设置有聚焦透镜。

如图8、图9A及图11所示，本发明实施例提供的激光盒中，包括盖体501、盖板502、第一导电基板503a、第二导电基板503b、第一激光芯片504a、第二激光芯片504b、第一准直透镜505a、第二准直透镜505b、第一聚焦透镜506a、第二聚焦透镜506b、隔离器507、密封透光件508、第一封堵基板510及第二封堵基板509。第一导电基板503a及第二导电基板503b位于第一封堵基板510及第二封堵基板509之间，第一封堵基板510、第一导电基板503a、第二导电基板503b、第二封堵基板509、盖体501及盖板502一起形成密封结构；密封透光件508、盖体501及盖板508形成密封结构，从而使得盖体501、盖板502、第一导电基板503a、第二导电基板503b、第一封堵基板510、第二封堵基板509、密封透光件508一起形成密封的腔体；第一导电基板503a部分位于腔体内，部分位于腔体外；第二导电基板503b部分位于腔体内，部分位于腔体外；常见的导电基板为金属化陶瓷，在陶瓷表面形成电路图样，以实现不同的电连接需要；常见的封堵基板为陶瓷、可伐合金、凝固后的胶水或压铸金属等可以实现密封的物体；常见的密封透光件为玻璃或凝固后的胶水。

第一导电基板503a位于腔体内的部分设置有第一激光芯片504a，沿第一激光芯片504a的出光方向依次设置有第一准直透镜505a、第一聚焦透镜506a、隔离器507及密封透光件508；第二导电基板503b位于腔体内的部分设置有第二激光芯片504b，沿第二激光芯片504b的出光方向依次设置有第二准直透镜505b、第二聚焦透镜506b、隔离器507及密封透光件508；第一准直透镜505a、第一聚焦透镜506a、第二准直透镜505b、第二聚焦透镜506b、隔离器507均设置在盖体501上；本发明实施例中两激光芯片发出的两束光共用一个隔离器及一个密封透光件，可选的，可以为单束光单独设置单个隔离器及密封透光件，即设置两个隔离器及两个密封透光件，此种设置仍属于本申请的保护范围；

第一激光芯片及第二激光芯片发出相同波长的光，由此形成由第一激光芯片及第二激光芯片发出的两束光，相同波长的两束光最终提高了硅光芯片的出光功率；

第一激光芯片504a的出光方向与激光盒的轴线方向A平行，其发出的单束光呈发散状，经第一准直透镜505a汇聚后形成准直平行光，平行光可以实现较长距离的低损耗传输，以满足后续光路设计、结构设计的需要；第一汇聚透镜506a将准直平行光汇聚成汇聚光，汇聚光缩小了光斑面积集中了光能量，利于提升光耦合效率；

第二激光芯片504b的出光方向与激光盒的轴线A平行，其发出的单束光呈发散状，经第二准直透镜505b汇聚后形成准直平行光，平行光可以实现较长距离的低损耗传输，以满足后续光路设计、结构设计的需要；第二汇聚透镜506b将准直平行光汇聚成汇聚光，汇聚光缩小了光斑面积集中了光能量，利于提升光耦合效率；

隔离器接收汇聚透镜方向传来的光，允许光单方向通过、反方向截止，从而起到隔离作用，用于防止通过隔离器的光反射回激光芯片中；

密封透光件起到密封激光盒以及透射光的作用，形成激光盒用于出光的侧面。激光盒内部具有激光芯片等光电器件，其工作环境需要一定程度的密封，以防止水汽等对器件以及光路的折射影响，密封透光件起到密封激光盒的作用；同时，激光芯片发出的光需要射出激光盒，密封透光件作为设置在激光盒边缘的组成部件，需要具有透光性，以让激光射出。

光束从密封透光件的出光面射出，实现了从激光盒中射出。射出后的光束进入硅光芯片中，为了防止光束在进入硅光芯片时产生反射，避免反射带来的光功率损失，要求光束以非垂直角度射入硅光芯片的入光面，具体地，硅光芯片内接收光的波导结构与硅光芯片的入光面呈锐角设置，这要求光束在硅光芯片入光面折射后，以正对波导结构的方向射入，这一方向与激光芯片的出光方向并不一致。

本发明实施例在激光盒中设计密封透光件，通过密封透光件的光学结构改变激光盒的出光方向，以满足硅光芯片的入光要求。本发明实施例提供的密封透光件包括两个不平行但相对的侧面，其中一个侧面为入光面，另一个侧面为出光面，密封透光件的入光面与出光面呈非平行方向设置，即呈非0°的夹角，其出光面相对于入光面呈明显的倾斜，这种倾斜非工艺误差导致的，而是特意如此结构设计。

如图9A、图9B所示，密封透光件508为六面体，其中两对相对的侧面均呈平行关系，另一对相对侧面呈不平行关系。光束以垂直密封透光件入光面的角度射入密封透光件中，在出光面发生折射，经硅光芯片表面再次折射后，满足硅光芯片的入光要求。密封透光件的入光面与射来的光束方向垂直，具体地，可以如图9A所示，密封透光件的入光面与激光芯片的出光方向垂直，激光芯片发出的光在传输过程中未改变方向；也可以是其他光路结构，激光芯片发出的光在传输过程中改变方向，到达密封透光件的光垂直与密封透光件的入光面。

本发明实施例中，密封透光件是光束必然经过的器件，光束在激光盒中最后通过的器件，所以通过使用密封透光件改变光的传输方向，可以相对简便的满足硅光芯片的入光角度要求。密封透光件的入光面与出光面之间呈非平行关系，通过设置入光面与出光面之间的角度，使得光自密封透光件的入光面射入、出光面射出后，光的传播方向接近硅光芯片的波导结构，结合光的折射因素，可以实现光的传播方向正对硅光芯片的波导结构。

在激光盒的侧面与硅光芯片的侧面之间填充光学胶水，胶水的折射率大于空气的折射率，小于所述硅光芯片的折射率。如图9A、图9B所示，光学胶水511填充在硅光芯片400与密封透光件508之间，使得激光盒的侧面与硅光芯片的侧面之间没有空气层，光从密封透光件射出后直接进入胶水中，而非空气中。

空气折射率为1，通常情况胶水折射率大致会在1.53往上；即折射率关系为：空气＜液体＜固体；低折射率指胶水折射率在硅光芯片和空气之间，硅光芯片折射率在1.46左右；棱形玻璃在1.53左右；、低折射率胶水折射率就在1.46和1.53之间，也可以略微大于1.53，至少在1.53附近。胶水分类结构胶、导热胶、光学胶、导电胶等；光学胶水固化后应该类似于树脂，就像眼镜片的成分，胶水除了防止尘土之外，还有光防止通过棱形玻璃和波导之间的空隙时进行光的散射，从而造成光能量的浪费；降低散射的原理为，光从高折射率传输到底折射率则发散，通过填充胶水，使光从密封透光件到胶水，而不是光从密封透光件到空气。

图10A为本发明实施例提供的一种激光盒光路结构示意图；图10B为本发明实施例提供的另一种激光盒光路结构示意图，图10B中硅光芯片、密封透光件及光的传播方向较图10A进行了一定角度的旋转；具体地，图10A、图10B所示，以第二激光芯片504b发出的光束为例，密封透光件包括两个不平行但相对的侧面，其中一个侧面为入光面508a，另一个侧面为出光面508b，硅光芯片的入光面400a与密封透光件之间隔有间隙，光束依次通过密封透光件的入光面、密封透光件的出光面、间隙、硅光芯片的入光面才能进入硅光芯片中，光束在密封透光件的出光面508b以及硅光芯片的入光面400a发生折射，具体地，激光芯片的出光方向与光进入硅光芯片后的传播方向平行。

图10A中，第二激光芯片发出的光与激光盒的轴线方向A不平行，第二激光芯片发出的光与第二激光芯片的出光面垂直，密封透光件508的入光面508a与光的传播方向垂直，光束不发生折射，光束保持原传播方向射入密封透光件的出光面508b，密封透光件的出光面508b与硅光芯片的入光面400a平行，光束在出光面508b处发生折射，折射后的光束射入硅光芯片的入光面400a，再次发生折射后进入硅光芯片中。硅光芯片材质的折射率与密封透光件材质的折射率相近，光束在密封透光件的出光面508b处发生折射，然后在硅光芯片的入光面400a处发生折射，等同于光从介质A射入介质B，然后由介质B射入介质A，在介质A中的入射角等于在介质B中的折射角。硅光芯片产品中，要求光以11.6°的入射角射入硅光芯片的入光面400a，光进入硅光芯片后的折射角θ为8°，这要求激光芯片的出光方向与密封透光件的出光面呈8°角，即激光芯片在密封透光件的出光面提供8°的入射角α。如果激光芯片发出的光直接射入硅光芯片的入光面，则需要提供11.6°的入射角，采用密封透光件的结构设计，减小了激光芯片的出光方向相对于硅光芯片的角度要求，而且折射相对于反射，更有利于维持光斑形状，利于提升耦合效率。

如图10A所示，激光芯片的出光方向与激光盒的轴线方向不平行，这种不平行的设计使得生产工艺需要以激光盒的轴线方向为参考，旋转激光芯片或透镜，对生产工艺带来了极大的困难，而激光盒的轴向方向与激光芯片的出光方向平行，这种设计易于生产实现。

为了实现激光芯片的出光方向与激光盒的轴线方向平行，将图10A中密封透光件及硅光芯片旋转一定角度，得到如图10B所示的设计，密封透光件的入光面与激光芯片的出光方向垂直，激光盒的出光面相对激光盒的轴线方向呈非垂直角度，硅光芯片的入光面相对激光盒的轴线方向呈非垂直角度，将激光盒及硅光芯片设置在电路板的开口中，电路板的开口不是规则的方形，这种设计与常规设计思路有所不同。

硅光芯片以及激光盒均是独立制作的产品，由激光盒向硅光芯片提供光，射向硅光芯片的光具有特定的方向要求，激光盒的制作工艺、激光盒与硅光芯片的光耦合方式限定了激光芯片的出光方向，这两个方向之间存在较大的角度变化，采用常规光反射的方式实现这一角度变化会带来耦合效率较低的技术问题，本申请采用密封透光件折射光，在激光芯片及硅光芯片之间，设计密封透光件入光面、出光面的角度关系，实现这一角度变化，可以避免耦合效率降低的问题，而且密封透光件作为可独立自由设计的光学器件，设计、操作相对便利。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (9)

1.一种光模块，其特征在于，包括衬底、电路板、硅光芯片及激光盒；

所述电路板具有贯穿上下表面的开口，所述激光盒位于所述开口中且设置在所述衬底上；

所述硅光芯片设置在所述电路板上，所述激光盒的侧面射出光，所述硅光芯片的侧面接收来自所述激光盒的光。

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述激光盒包括激光芯片及密封透光件，所述密封透光件形成所述激光盒的侧面，所述激光芯片的出光方向与所述密封透光件的入光面垂直，所述密封透光件的入光面与所述密封透光件的出光面不平行。

3.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述激光盒的侧面与所述硅光芯片的侧面之间填充光学胶水，所述胶水的折射率大于空气的折射率，小于所述硅光芯片的折射率。

4.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述激光盒包括第一激光芯片及第二激光芯片，所述第一激光芯片与所述第二激光芯片发出相同波长的光。

5.如权利要求2或4任一所述的光模块，其特征在于，所述激光芯片的出光方向与所述激光盒的轴线方向平行。

6.如权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述硅光芯片的侧面与所述密封透光件的出光面平行设置。

7.如权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述激光盒中还包括聚焦透镜，所述聚焦透镜位于所述激光芯片及所述密封透光件之间。

8.如权利要求7所述的光模块，其特征在于，所述激光盒中还包括准直透镜，所述准直透镜位于所述聚焦透镜及所述激光芯片之间。

9.如权利要求7所述的光模块，其特征在于，所述激光盒中还包括隔离器，所述隔离器与所述激光芯片之间设置有所述聚焦透镜。

Images