CN113189719A - 一种光模块的封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光模块的封装方法，所述光模块包括至少两个激光器、至少两个第一调节透镜、光复用器、第二调节透镜、光纤适配器和基底，所述第一调节透镜设置在所述激光器的发射光路上，所述光复用器用于将第一调节透镜的出射光合成一路光束，所述第二调节透镜设置在所述光复用器的出射光路上，所述光纤适配器设置在所述第二调节透镜的出射光路上。本发明在固定激光器、光复用器和适配器之后先耦合第一调节透镜，后依次耦合第二调节透镜和其它的第一调节透镜，这种耦合方式能迅速将第一调节透镜和第二调节透镜调整到光耦合效率最佳的位置上，从而使得耦合效率高。

Description

一种光模块的封装方法
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种光模块的封装方法。
背景技术
最近几年，将多个波长的光直接在光模块内复用成一路后再在光纤内传输的技术应用也越来越广泛，典型的产品如目前已经大量出货的4*10G、4*25G光模块以及出货量目前正在快速增长的4*50G、4*100G的光模块。多路复用的光模块相较传统的同轴光模块结构复杂且设计难度大，光耦合的难度也更高。其中，采取什么样的光耦合方式将直接决定了光耦合的成功率以及光模块的良率。
参考图1，图1是现有技术中光模块的示意图，目前行业内大部分公司采用的光模块包括4个激光器、4个准直透镜、将4路光合成1路光的光复用器、一个汇聚透镜和一个光纤适配器。其中，4个激光器分别可发射不同波长的激光。该光模块的基本工作原理为：4个激光器发出4路不同波长的光，通过4个准直透镜变成4路平行的准直光，4路平行的准直光通过一个光复用器合成1路光，之后再通过一个汇聚透镜将激光耦合进光纤适配器。
在对上述光模块进行封装时，通常先将4个激光器、光复用器采用无源方式进行固定，再用有源方式固定4个准直透镜使4路光准直，然后再通过有源方式固定汇聚透镜，最后采用有源方式将光纤适配器焊接在合适位置，以便将4路光藕合进光纤适配器。这种封装方法中准直透镜、汇聚透镜和光纤适配器均需要通过有源方式固定，封装方法比较复杂，且生产效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光模块的封装方法，以解决现有的光模块封装方法比较复杂，且生产效率较低的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种光模块的封装方法，所述光模块包括至少两个激光器、至少两个第一调节透镜、光复用器、第二调节透镜、光纤适配器和基底，所述第一调节透镜设置在所述激光器的发射光路上，所述光复用器用于将第一调节透镜的出射光合成一路光束，所述第二调节透镜设置在所述光复用器的出射光路上，所述光纤适配器设置在所述第二调节透镜的出射光路上，所述封装方法包括：步骤S100，将激光器、光复用器和光纤适配器固定设置在基底上；步骤S200，给一个激光器上电，在激光器发光状态下，调节第一调节透镜与激光器之间的距离，使第一调节透镜到激光器的距离等于预设值，然后在垂直于光轴的两个方向上调整第一调节透镜的位置，直至光纤适配器输出的光功率达到最大；步骤S300，将耦合到的最大光功率跟封装要求的最大功率进行比较，如果偏差在规定的范围内，则将对应的第一调节透镜固定在基底上；步骤S400，给步骤S200中上过电的激光器再次上电，监控适配器输出的光功率调整第二调节透镜的位置，使适配器输出光功率达到最大值，然后沿光轴方向调节第二调节透镜使光功率衰减到封装要求的目标值，然后将第二调节透镜固定在基底上；步骤S500，给其它的未上过电的激光器中的一个上电，监控适配器输出的光功率调整对应的第一调节透镜的位置，使适配器输出光功率达到最大值，然后沿光轴方向调节对应第一调节透镜使光功率衰减到封装要求的目标值，然后将对应的第一调节透镜固定在基底上；步骤S600，重复上述步骤S500直至所有的第一调节透镜的固定完成。
可选的，步骤S200中，所述预设值为第一调节透镜的工作距离。
可选的，步骤S300中，将对应的第一调节透镜固定在基底上包括：步骤S310，给第一调节透镜加紫外胶；步骤S320，重新在垂直于光轴方向调整第一调节透镜使适配器输出的光功率最大；步骤S330，用紫外光固化紫外胶以固定第一调节透镜。
可选的，步骤S400中，将对应的第二调节透镜固定在基底上包括：步骤S410，给第二调节透镜加紫外胶；步骤S420，调整第二调节透镜的位置使适配器输出的光功率达到最大值；步骤S430，沿光轴方向调节第二调节透镜使光功率衰减到封装要求的目标值；步骤S440，用紫外光固化紫外胶固定第二调节透镜。
可选的，步骤S430中，封装要求的目标值为1dBm。
可选的，步骤S500中，将对应的第一调节透镜固定在基底上包括：步骤S510，给第一调节透镜加紫外胶；步骤S520，调整第一调节透镜的位置使适配器输出的光功率达到最大值；步骤S530，沿光轴方向调节第一调节透镜使光功率衰减到封装要求的目标值；步骤S540，用紫外光固化紫外胶固定第一调节透镜。
可选的，还包括步骤S700，将光模块放入烤箱中进一步固化紫外胶。
可选的，所述光模块包括一个光复用器、一个光纤适配器、四个激光器、四个第一调节透镜和一个第二调节透镜。
本发明提供的一种光模块的封装方法，具有以下有益效果：
首先，本发明在固定激光器、光复用器和适配器之后先耦合第一调节透镜，后依次耦合第二调节透镜和其它的第一调节透镜，这种耦合方式能迅速将第一调节透镜和第二调节透镜调整到光耦合效率最佳的位置上，从而保证耦合效率。
其次，本发明的封装方法只有第一调节透镜和第二调节透镜是采用有源的方式(需要加电)，其它元件均采用无源的方式固定，可简化封装工艺，提高生产效率，降低制造成本。
附图说明
图1是现有技术中光模块的示意图；
图2是本发明实施例中光模块的示意图；
图3是本发明实施例中第一调节透镜的找光原理图。
附图标记说明：
110-激光器；120-第一调节透镜；130-光复用器；140-第二调节透镜；150-光纤适配器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的光模块的封装方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本实施例提供一种光模块。参考图2，图2是本发明实施例中光模块的示意图，所述光模块包括至少两个激光器110、至少两个第一调节透镜120、光复用器130、第二调节透镜140、光纤适配器150和基底。所述第一调节透镜120设置在所述激光器110的发射光路上，且所述第一调节透镜120与所述激光器110一一对应，所述光复用器130用于将第一调节透镜120的出射光合成一路光束，所述第二调节透镜140设置在所述光复用器130的出射光路上，所述光纤适配器150设置在所述第二调节透镜140的出射光路上。所述激光器110、第一调节透镜120、光复用器130、第二调节透镜140和光纤适配器150固定设置在所述基底上。
本实施例中，所述第一调节透镜120和所述第二调节透镜140仅用于改变光的方向并调节光功率。
所述光纤适配器150包括壳体和设置在壳体中的一根光纤。所述光纤适配器150与所述第二调节透镜140光耦合。
所述激光器110可为半导体激光二极管。
所述光复用器130可以是基于薄膜滤光片(TFF)技术的光复用器。在此仅以4路复用的光复用器130为例说明。光复用器130(WDM Block)包含一个侧面镀有增透膜(ARCoating)和高反膜(HR Coating)的斜方棱镜，4个贴装在斜方棱镜另一个侧面的TFF膜片TFFl，TFF2，TFF3，TFF4。4个激光器110发出的4个波长的光λ1，λ2，λ3，λ4分别在膜片TFFI，TFF2，TFF3，TFF4处入射进入光复用器130，其中第一个波长的光束从膜片TFF1处入射进入光复用器130后直接从光复用器130的增透膜处出来；第二个波长的光束从膜片TFF2处入射进入光复用器130后被高反膜反射至膜片TFFl，再经膜片TFF1反射后从光复用器130的增透膜处出来；依次类推，第三个波长的光从膜片TFF3处入射经2次折返后从光复用器130的增透膜处出来，第四个波长的光从膜片TFF4处入射经3次折返后从光复用器130的增透膜处出来。这样4个波长的光束经过光复用器130后就合成了1束光从光复用器130的增透膜处出来，完成4路光束的合并。
具体的，参考图2，所述光模块为四路复用的光模块，所述激光器110的数量为四个，所述第一调节透镜120的数量为四个，四个所述第一调节透镜120分别设置在四个所述激光器110的出射光路上。
需要说明的是，本发明实施例中所涉及的光模块不限于包括4路复用的光模块，也可以是2路复用光模块、8路复用光模块、16路复用光模块等。对于光模块中的复用路数，可根据实际生产需要进行调整，本发明中不做限制。
本实施例还提供一种上述光模块的封装方法，所述封装方法包括：
步骤S100，将激光器110、光复用器130和光纤适配器150固定设置在基底上。本实施例中，激光器110、光复用器130和光纤适配器150通过无源的方式固定在基底上。
步骤S200，给一个激光器110上电，在激光器110发光状态下，调节第一调节透镜120与激光器110之间的距离，使第一调节透镜120到激光器110的距离等于预设值，然后在垂直于光轴的两个方向上调整第一调节透镜120的位置，直至光纤适配器150输出的光功率达到最大。当给激光器110上电后，从激光器110出来的光可以分成很多束光，每一束光通过透镜耦合进适配器的耦合效率不同，只有位于耦合效率最佳光路附近的那束光的耦合效率最高，因此通过在垂直于光轴的两个方向上调整第一调节透镜120的位置总能找到耦合效率最佳的位置，即适配器输出的光功率最大时第一调节透镜120的位置。
通常预设值等于第一调节透镜120的工作距离，比如，第一调节透镜120的工作距离为0.25+/-0.05mm。
步骤S300，将耦合到的最大光功率跟封装要求的最大功率进行比较，如果偏差在规定的范围内，则给第一调节透镜120加紫外胶并重新在垂直于光轴方向调整第一调节透镜120使适配器输出的光功率最大，然后用紫外光固化紫外胶以固定第一调节透镜120。例如，耦合到的最大光功率为-40+/-3dBm。
步骤S400，给步骤S200中上过电的激光器110再次上电，监控适配器输出的光功率调整第二调节透镜140的位置，使适配器输出光功率达到最大值，然后沿光轴方向调节第二调节透镜使光功率衰减到封装要求的目标值，然后将第二调节透镜140固定在基底上。
其中，将对应的第二调节透镜140固定在基底上包括：给第二调节透镜140加紫外胶，再次调整第二调节透镜140的位置使适配器输出的光功率达到最大值，然后沿光轴方向调节第二调节透镜140使光功率衰减到封装要求的目标值，然后用紫外光固化紫外胶固定第二调节透镜140。例如，封装要求的光功率目标值为1dBm。
步骤S500，给其它的未上过电的激光器110中的一个上电，监控适配器输出的光功率调整对应的第一调节透镜120的位置，使适配器输出光功率达到最大值，然后沿光轴方向调节第一调节透镜使光功率衰减到封装要求的目标值，然后将对应的第一调节透镜120固定在基底上。
其中，将对应的第一调节透镜固定在基底上包括：给第一调节透镜120加紫外胶，再次调整第一调节透镜120的位置使适配器输出的光功率达到最大值，然后沿光轴方向调节第一调节透镜120使光功率衰减到封装要求的目标值，然后用紫外光固化紫外胶固定第一调节透镜120。例如，封装要求的光功率目标值为1dBm。
步骤S600，重复上述步骤S500直至所有的第一调节透镜120的固定完成。
步骤S700，将光模块放入烤箱中进一步固化紫外胶。
以下以4路复用的光模块为例说明光模块的封装方法。所述光模块的封装方法包括：
步骤S601，将一个光复用器130、一个光纤适配器150和四个激光器110固定设置在基底上。其中，激光器110、光复用器130和光纤适配器150通过无源的方式固定在基底上。
步骤S602，给一个激光器110上电，在激光器110发光状态下，调节第一调节透镜120与激光器110之间的距离，使第一调节透镜120到激光器110的距离等于预设值，然后在垂直于光轴的两个方向上调整第一调节透镜120的位置，直至光纤适配器150输出的光功率达到最大。
步骤S603，将耦合到的最大光功率跟封装要求的最大功率进行比较，如果偏差在规定的范围内，则给第一调节透镜120加紫外胶并重新在垂直于光轴方向调整第一调节透镜120使适配器输出的光功率最大，然后用紫外光固化紫外胶以固定第一调节透镜120。
步骤S604，给步骤S602中上过电的激光器110再次上电，监控适配器输出的光功率调整第二调节透镜140的位置，使适配器输出光功率达到最大值，然后沿光轴方向调节第二调节透镜使光功率衰减到封装要求的目标值，然后给第二调节透镜140加紫外胶，再次调整第二调节透镜140的位置使适配器输出的光功率达到最大值，然后沿光轴方向调节第二调节透镜140使光功率衰减到封装要求的目标值，然后用紫外光固化紫外胶固定第二调节透镜140。
步骤S605，给其它三个未上过电的激光器110中的一个上电，监控适配器输出的光功率调整对应的第一调节透镜120的位置，使适配器输出光功率达到最大值，然后沿光轴方向调节第二调节透镜使光功率衰减到封装要求的目标值，然后给第一调节透镜120加紫外胶，再次调整第一调节透镜120的位置使适配器输出的光功率达到最大值，然后沿光轴方向调节第一调节透镜120使光功率衰减到封装要求的目标值，然后用紫外光固化紫外胶固定第一调节透镜120。
步骤S606，重复上述步骤S605直至四个第一调节透镜120固定完成。
步骤S607，将光模块放入烤箱中进一步固化胶水。
上述实施例中的有源是指激光器110上电，无源是指未给激光器110上电。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
首先，本发明在固定激光器110、光复用器130和适配器之后先耦合第一调节透镜120，后依次耦合第二调节透镜140和其它的第一调节透镜120，这种耦合方式能迅速将第一调节透镜120和第二调节透镜140调整到光耦合效率最佳的位置上，从而保证耦合效率。如图3所示，图3是本发明实施例中第一调节透镜120的找光原理图，当给激光器110上电并将对应的第一调节透镜120到激光器110的距离固定在第一调节透镜120的工作距离附近时，从激光器110出来的光通过第一调节透镜120后变成准直光或近似准直光，此时的准直光的光能量分布服从高斯分布，准直光的中心的光能量最大，因此调节第一调节透镜120在垂直光轴的两个方向的位置将适配器出来的光功率至最大时，准直光的中心就正好位于适配器的纤芯。因此通过调整第一调节透镜120的位置总能找到耦合效率最佳时第一调节透镜120的位置。由于这种耦合方式能快速找到最佳耦合效率的第一调节透镜120的位置，因此提升了耦合效率，同时因为耦合效率的提升，给耦合提供了更大的余量，其它元件的位置贴装精度可相应降低，因此也可降低贴装难度和成本。
其次，本发明的封装方法只有第一调节透镜120和第二调节透镜140是采用有源的方式(需要加电)，其它元件均采用无源的方式固定，可简化封装工艺，提高生产效率，降低制造成本。
再次，本发明的封装方法中第一调节透镜120和第二调节透镜140全部采用监控光功率的方式进行耦合，不需要监控平行光的光斑进行耦合，大大简化了耦合设备的结构，同时也降低了工艺的难度。
其次，本发明的封装方法通过分别直接监控每一路的输出光功率的方式进行耦合，每一路的光功率在耦合时进行单独控制，因此能很好地将每一路的光斑耦合在适配器纤芯的中心，从而保证了光路的稳定性。
其次，本发明的封装方法中的每个第一调节透镜120和第二调节透镜140都是通过监控光功率进行耦合，各个第一调节透镜120对应的光路之间不会相互影响，如果进行返修，只需拆除对应光路的第一调节透镜120重新耦合就行，返修成本大大降低。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种光模块的封装方法，其特征在于，所述光模块包括至少两个激光器、至少两个第一调节透镜、光复用器、第二调节透镜、光纤适配器和基底，所述第一调节透镜设置在所述激光器的发射光路上，所述光复用器用于将第一调节透镜的出射光合成一路光束，所述第二调节透镜设置在所述光复用器的出射光路上，所述光纤适配器设置在所述第二调节透镜的出射光路上，所述封装方法包括：
步骤S100，将激光器、光复用器和光纤适配器固定设置在基底上；
步骤S200，给一个激光器上电，在激光器发光状态下，调节第一调节透镜与激光器之间的距离，使第一调节透镜到激光器的距离等于预设值，然后在垂直于光轴的两个方向上调整第一调节透镜的位置，直至光纤适配器输出的光功率达到最大；
步骤S300，将耦合到的最大光功率跟封装要求的最大功率进行比较，如果偏差在规定的范围内，则将对应的第一调节透镜固定在基底上；
步骤S400，给步骤S200中上过电的激光器再次上电，监控适配器输出的光功率调整第二调节透镜的位置，使适配器输出的光功率达到最大值，然后沿光轴方向调节第二调节透镜使光功率衰减到封装要求的目标值，然后将第二调节透镜固定在基底上；
步骤S500，给其它的未上过电的激光器中的一个上电，监控适配器输出的光功率调整对应的第一调节透镜的位置，使适配器输出的光功率达到最大值，然后沿光轴方向调节第一调节透镜使光功率衰减到封装要求的目标值，然后将对应的第一调节透镜固定在基底上；
步骤S600，重复上述步骤S500直至所有的第一调节透镜的固定完成。
2.如权利要求1所述的光模块的封装方法，其特征在于，步骤S200中，所述预设值为第一调节透镜的工作距离。
3.如权利要求1所述的光模块的封装方法，其特征在于，步骤S300中，将对应的第一调节透镜固定在基底上包括：
步骤S310，给第一调节透镜加紫外胶；
步骤S320，重新在垂直于光轴方向调整第一调节透镜使适配器输出的光功率最大；
步骤S330，用紫外光固化紫外胶以固定第一调节透镜。
4.如权利要求1所述的光模块的封装方法，其特征在于，步骤S400中，将对应的第二调节透镜固定在基底上包括：
步骤S410，给第二调节透镜加紫外胶；
步骤S420，调整第二调节透镜的位置使适配器输出的光功率达到最大值；
步骤S430，沿光轴方向调节第二调节透镜使光功率衰减到封装要求的目标值；
步骤S440，用紫外光固化紫外胶固定第二调节透镜。
5.如权利要求4所述的光模块的封装方法，其特征在于，步骤S430中，封装要求的目标值为1dBm。
6.如权利要求1所述的光模块的封装方法，其特征在于，步骤S500中，将对应的第一调节透镜固定在基底上包括：
步骤S510，给第一调节透镜加紫外胶；
步骤S520，调整第一调节透镜的位置使适配器输出的光功率达到最大值；
步骤S530，沿光轴方向调节第一调节透镜使光功率衰减到封装要求的目标值；
步骤S540，用紫外光固化紫外胶固定第一调节透镜。
7.如权利要求1所述的光模块的封装方法，其特征在于，还包括步骤S700，将光模块放入烤箱中进一步固化紫外胶。
8.如权利要求1所述的光模块的封装方法，其特征在于，所述光模块包括一个光复用器、一个光纤适配器、四个激光器、四个第一调节透镜和一个第二调节透镜。
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CN111722330A (zh) * 2020-06-24 2020-09-29 武汉英飞光创科技有限公司 一种光模块的封装方法及光模块和光发射器

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