CN112578507A - 一种光接口组件及光模块 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种光接口组件，光接口组件，包括镜筒、设于镜筒内的透镜、光插座和设于光插座内的光纤插芯，以及设于所述透镜和光纤插芯之间的光阑；所述光阑的通光孔径小于所述透镜的通光孔径；所述光纤插芯与所述透镜相对的第一端面与所述光纤插芯的轴线相互倾斜设置；经所述透镜耦合到所述光纤插芯内的光束，部分被所述第一端面反射的返回光被反射到所述光阑的通光孔径之外，被所述光阑阻挡。本申请在光接口组件中增加了光阑设计，以阻挡杂散光返回光器件内部，有效提高了光接口的回损，减少了高速光模块发射端对接收端的光串扰，保证了光传输系统的可靠性以及发射光源的光谱和功率的稳定性。

Description

一种光接口组件及光模块
技术领域
本申请涉及无源光器件技术领域，尤其涉及一种光接口组件及光模块。
背景技术
在光纤传输系统中，连接器、光纤端面、光接口和探测器表面等都会引起菲涅尔反射，这些反射光的光功率与入射光功率的比值称为回波损耗，简称回损，回损越差表明光纤链路中光反射越强。这些后向反射光对系统的影响包括：1)使得传输的光信号减弱；2)与入射光信号产生干涉现象；3)在数字传输系统中降低信噪比。后向反射光也会回到发射光源，也会对光源造成影响，包括：1)引起发射光源的中心波长波动；2)引起发射光源的光强波动；3)永久地损害光源。即使是FP光源，尽管后向反射对光谱特性影响不大，但反射光入射到光源谐振腔后被激活区放大，加入主流，造成光强波动，光强波动导致产生RIN(相对强度噪声，Relative Intensity Noise)。RIN是与发射端而不是接收端相关的噪声，将会限制光纤链路上可能获得的最大信噪比，进而影响接收灵敏度。而且，RIN本质上是一种宽带噪声，它所反映的是，相对于信号功率而言，光源和系统的光强度起伏对接收端的电噪声所产生的影响。
当系统速率越高，链路噪声带宽越宽，噪声功率越大，信噪比越低时，误码率更高。因此，对于高速光模块，为保证光传输系统的可靠性以及发射光源的光谱和功率的稳定性，有必要对容易引起反射的节点进行高回损设计，以尽可能减少链路反射。
在集成有自由空间环形器的光模块中，这些模块侧的反射光就有机会回到接收端，相当于发射端信号光中的一部分直接分流到接收端，这对高速光器件的性能劣化影响也是非常明显的，这部分光就相当于发射端对接收端的光信号串扰。
发明内容
本申请的目的在于提供一种光接口组件及光模块，可有效提高光模块的回损，减少高速光模块发射端对接收端的光串扰。
为了实现上述目的之一，本申请提供了一种光接口组件，包括镜筒、设于镜筒内的透镜、光插座和设于光插座内的光纤插芯，
还包括设于所述透镜和光纤插芯之间的光阑；所述光阑的通光孔径小于所述透镜的通光孔径；
所述光纤插芯与所述透镜相对的第一端面与所述光纤插芯的轴线相互倾斜设置；
经所述透镜耦合到所述光纤插芯内的光束，部分被所述第一端面反射的返回光被反射到所述光阑的通光孔径之外。
作为实施方式的进一步改进，所述光阑的通光孔为锥形或类喇叭形；所述锥形或类喇叭形较大的开口朝向所述透镜。
作为实施方式的进一步改进，所述锥形或类喇叭形通光孔的内表面为黑化处理表面；所述光阑面向所述光纤插芯的端面为黑化处理表面。
作为实施方式的进一步改进，所述光阑面向所述光纤插芯的端面为锥面或凸球面。
作为实施方式的进一步改进，所述锥面或凸球面的切线与所述光阑横截面之间的夹角大于或等于5°。
作为实施方式的进一步改进，所述透镜包括远离所述光纤插芯的凸面和靠近所述光纤插芯的平面，所述平面与所述透镜横截面相互倾斜设置；所述平面与所述透镜横截面之间的夹角在0°到15°之间；和/或，
所述光纤插芯的第一端面与所述光纤插芯横截面之间的夹角在0°到15°之间。
作为实施方式的进一步改进，所述透镜的平面与所述透镜横截面之间的夹角在10°到12°之间；和/或，所述第一端面与所述光纤插芯横截面之间的夹角在10°到14°之间。
作为实施方式的进一步改进，所述光纤插芯相对远离所述透镜的第二端面与所述光纤插芯的轴线倾斜设置，所述第二端面的倾斜方向与所述第一端面的倾斜方向不同。
作为实施方式的进一步改进，所述光阑与所述镜筒为一体结构。
本申请还提供了一种光模块，包括壳体、设于所述壳体内的光发射端和光接收端，还包括如上任一实施例所述的光接口组件。
本申请的有益效果：本申请在光接口组件中增加了光阑设计，以阻挡杂散光返回光器件内部，有效提高了光接口的回损，减少了高速光模块发射端对接收端的光串扰，保证了光传输系统的可靠性以及发射光源的光谱和功率的稳定性。
附图说明
图1为本申请实施例1光接口组件剖面示意图；
图2为图1光接口组件分解示意图；
图3为图2的侧视图；
图4为实施例1光接口组件中光阑作用示意图；
图5为本申请实施例2光接口组件示意图；
图6为图5光接口组件分解示意图；
图7为本申请实施例3光模块示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。
另外，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。当元件或层被称为在另一部件或层“上”、与另一部件或层“连接”时，其可以直接在该另一部件或层上、连接到该另一部件或层，或者可以存在中间元件或层。
实施例1
如图1-4所示，该实施例的光接口组件100包括透镜10和光纤插芯20，透镜10设于一镜筒40内，光纤插芯20与一套筒50和套管60一起组成光插座，其中，套管60一般为金属管体，套筒50设于套管60内，光纤插芯20再设于套筒50内。在透镜10和光纤插芯20之间还设有光阑30，该光阑30的通光孔径小于透镜10的通光孔径。该实施例中，光阑30和镜筒40设计为一体结构，在其它实施例中，光阑30和镜筒40也可以是分离的结构。如图3和4所示，光纤插芯20与透镜10相对的第一端面21与光纤插芯20的轴线(轴线为光纤插芯光轴所在的直线)相互倾斜设置；经透镜10耦合到光纤插芯20内的光束，部分被上述第一端面21反射的返回光被反射到光阑30的通光孔径之外，被光阑30阻挡以避免返回光进入光模块的光器件内。结合光阑30的通光孔径及透镜参数等，上述光纤插芯20的第一端面21与光纤插芯20横截面之间的夹角a可在0°到15°范围内选择，常用的，在10°到14°之间，如12°、13°等。该实施例中，光纤插芯20相对远离透镜10的第二端面22与光纤插芯20的轴线倾斜设置，采用的是标准的APC(Angled Physical Contact)端面。如图3所示，该第二端面22的倾斜方向与第一端面21的倾斜方向不同，第一端面21在x方向倾斜，第二端面22在Z方向倾斜，相当于第一端面21与第二端面22倾斜的方向相互旋转了90°。当然，在其它实施例中，第一端面21和第二端面22倾斜的方向不一定要相互旋转90°，也可以是其它角度，只要第一端面21和第二端面22不相互平行。
该光接口组件增加的光阑具有较小的通光孔径，可以阻挡端面反射等杂散光返回光器件内部，有效提高了光接口的回损。应用在光模块中，可减少高速光模块发射端对接收端的光串扰，保证了光传输系统的可靠性以及发射光源的光谱和功率的稳定性。
该实施例中，如图1所示，光阑30的通光孔31为锥形或类喇叭形，锥形或类喇叭形较大的开口朝向透镜10，该结构可尽量缩小光阑30的通光孔径，同时不影响耦合光束通过。锥形或类喇叭形通光孔31的内表面采用黑化处理表面，光阑30面向光纤插芯20的端面32也采用黑化处理表面，可吸收被反射的杂散光或减少杂散光反射回光器件内，进一步提高光接口的回损。这里，黑化处理表面指的是对表面进行粗糙化处理或涂吸光涂层等。
如图3所示，上述透镜10为平凸透镜，包括相对远离光纤插芯20的凸面11和靠近光纤插芯20的平面12。其中，平面12与透镜10横截面相互倾斜设置，平面12与透镜10横截面之间的夹角b在0°到15°范围内，常用的，在10°到12°之间，如11°、12°等。将光纤插芯20的第一端面21以及与该第一端面21相对的透镜10的平面12都设成较大角度的倾斜面，可有效减少反射光。
实施例2
如图5和6所示，与实施例1不同的是，该实施例中，光阑30面向光纤插芯20的端面32不需要黑化处理，而是将该端面32设为锥面或凸球面。锥面或凸球面以光阑30通光孔为中心，围绕通光孔的周围向镜筒40的方向倾斜。该锥面或凸球面的切线与光阑30横截面之间的夹角c大于或等于5°，角度C越大越好，常用的，大于或等于10°。部分被光纤插芯20第一端面21反射的返回光被反射到光阑30的该锥面或凸球面上，由于该锥面或凸球面与光阑横截面有较大倾斜角度，可将该部分反射光反射出光接口组件，避免了反射光进入到光模块的光器件内。该结构的光阑无需对光阑的上述端面再做黑化处理，简化了光阑的加工工序，节约了成本。
实施例3
如图7所示，该实施例的光模块包括壳体200、设于壳体200内的光发射端300和光接收端400，以及与上述光发射端300和光接收端400耦合的光接口组件100。这里，光接口组件100采用的是上述任一实施例中的光接口组件。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光接口组件，包括镜筒、设于镜筒内的透镜、光插座和设于光插座内的光纤插芯，其特征在于：
还包括设于所述透镜和光纤插芯之间的光阑；所述光阑的通光孔径小于所述透镜的通光孔径；
所述光纤插芯与所述透镜相对的第一端面与所述光纤插芯的轴线相互倾斜设置；
经所述透镜耦合到所述光纤插芯内的光束，部分被所述第一端面反射的返回光被反射到所述光阑的通光孔径之外。
2.根据权利要求1所述的光接口组件，其特征在于：所述光阑的通光孔为锥形或类喇叭形；所述锥形或类喇叭形较大的开口朝向所述透镜。
3.根据权利要求2所述的光接口组件，其特征在于：
所述锥形或类喇叭形通光孔的内表面为黑化处理表面；所述光阑面向所述光纤插芯的端面为黑化处理表面。
4.根据权利要求1所述的光接口组件，其特征在于：所述光阑面向所述光纤插芯的端面为锥面或凸球面。
5.根据权利要求4所述的光接口组件，其特征在于：所述锥面或凸球面的切线与所述光阑横截面之间的夹角大于或等于5°。
6.根据权利要求1所述的光接口组件，其特征在于：
所述透镜包括远离所述光纤插芯的凸面和靠近所述光纤插芯的平面，所述平面与所述透镜横截面相互倾斜设置；所述平面与所述透镜横截面之间的夹角在0°到15°之间；和/或，
所述光纤插芯的第一端面与所述光纤插芯横截面之间的夹角在0°到15°之间。
7.根据权利要求6所述的光接口组件，其特征在于：
所述透镜的平面与所述透镜横截面之间的夹角在10°到12°之间；和/或，
所述第一端面与所述光纤插芯横截面之间的夹角在10°到14°之间。
8.根据权利要求1所述的光接口组件，其特征在于：所述光纤插芯相对远离所述透镜的第二端面与所述光纤插芯的轴线倾斜设置，所述第二端面的倾斜方向与所述第一端面的倾斜方向不同。
9.根据权利要求1-8任一项所述的光接口组件，其特征在于：所述光阑与所述镜筒为一体结构。
10.一种光模块，包括壳体、设于所述壳体内的光发射端和光接收端，其特征在于：还包括如权利要求1-9任一项所述的光接口组件。
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