CN113835165A - 一种光发射组件、芯片、光模块及光通信设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种光发射组件、芯片、光模块及光通信设备,该光模块包括了平面光波导、信号光源和光路偏转组件,信号光源和光路偏转组件均设于安装面上,而不是层叠设置,有利于降低光发射组件的厚度;平面光波导的安装面具有第一光耦合部、光传输部、和一个或多个第二光耦合部;信号光源用于向第一光耦合部发射信号光线,第一光耦合部将耦合到的信号光线通过光传输部传输到至少一个第二光耦合部,第二光耦合部用于将接收到的信号光线传输给光路偏转组件;光路偏转组件用于将第二光耦合部传输出来的信号光线的传输方向偏转,并汇聚至对应的光传输载体,光传输载体与第二光耦合部是一对一的,从而,可进一步使光发射组件实现小型化。

Description

一种光发射组件、芯片、光模块及光通信设备
技术领域
本申请涉及到光通信技术领域,尤其涉及到一种光发射组件、芯片、光模块及光通信设备。
背景技术
随着5G和人工智能的发展,人类迎来大数据时代,随着数据爆发式增长,光通信因其大容量、快速传输特性备受关注。同时也对光通信设备提出较高的要求,主要是大容量、小型化和集成化。
光模块是交换机和路由器等光通信设备中常用的光电转换模块,但是,现有光模块的光发射组件中,激光器和光引出单元通常分布于一块玻璃板的不同侧,激光器将信号光线射向光引出单元,光引出单元再将信号光线耦合至光纤中。光引出单元和激光器叠加后,导致光发射组件整体厚度较大,不利于实现小型化。
发明内容
本申请提供了一种光发射组件、芯片、光模块及光通信设备,用以实现光发射组件的小型化。
第一方面,提供了一种光发射组件,此光发射组件应用于光模块中,用于通过光传输载体与外界设备信号连接,以实现交换机和路由器等光通信设备通过光模块与外界设备之间的通信。该光发射组件包括平面光波导、信号光源和光路偏转组件,所述平面光波导具有安装面,并且所述信号光源和所述光路偏转组件均设于所述安装面上,而不是层叠设置,有利于降低光发射组件的厚度;所述平面光波导的安装面具有第一光耦合部、光传输部、和一个或多个第二光耦合部,每个所述第二光耦合部都通过所述光传输部与所述第一光耦合部连接;在工作时,所述信号光源用于向所述第一光耦合部发射信号光线,所述第一光耦合部将耦合到的所述信号光线通过所述光传输部传输到至少一个所述第二光耦合部,所述第二光耦合部用于将接收到的信号光线传输给所述光路偏转组件;所述光路偏转组件用于将所述第二光耦合部传输出来的信号光线的传输方向进行偏转,并将传输方向偏转后的信号光线汇聚至对应的光传输载体,所述光传输载体与所述第二光耦合部是一对一的,从而,所述光传输载体可以与所述平面光波导的安装面夹角呈锐角,甚至平行于所述安装面,可进一步降低光发射组件的厚度,实现小型化。
第一光耦合部和第二光耦合部的形式均可以有多种,在一个具体的可实施方案中,所述第一光耦合部为光栅,和/或,每个第二光耦合部为光栅。
在一个具体的可实施方案中,所述光传输部包括:与所述第一光耦合部连接的光集中传输段;与所述至少一个第二光耦合部一对一的至少一个支路段,每个所述支路段的一端与一个对应的第二光耦合部连接,另一端与所述光集中传输段连接,以分别将每个所述第二光耦合部都与所述第一光耦合部连接。
在一个具体的可实施方案中,所述信号光源为激光器。
光路偏转组件的形式可以有多种。
例如,在一个具体的可实施方案中,所述光路偏转组件包括:
与每个所述第二光耦合部对应的准直透镜,每个准直透镜用于将对应的第二光耦合部传输出来的信号光线准直为平行光束;
平面反射镜面,以及,与每个准直透镜对应的聚焦透镜,其中,所述平面反射镜面用于将来自每个准直透镜的平行光束反射至对应的聚焦透镜,以使每个聚焦透镜将来自对应的准直透镜的平行光束聚焦至对应的光传输载体,所述聚焦透镜与所述准直透镜以及所述光传输载体之间均是一对一的关系。
所述平面反射镜面的形成方式可以有多种,在一个具体的可实施方案中,所述光路偏转组件包括透光的主体部,所述平面反射镜面设于所述主体部的倾斜面的内侧;
所述主体部具有入光面和出光面,每个准直透镜设置于所述入光面,每个聚焦透镜设置于所述出光面,所述入光面朝向所述平面光波导的安装面,所述出光面朝向一个或多个所述光传输载体。
在另一个具体的可实施方案中,所述主体部具有防护凹槽,所述防护凹槽的一个侧面形成所述平面反射镜面,利用防护凹槽降低其他物体撞击并损坏平面反射镜面的可能性。
在一个具体的可实施方案中,每个所述准直透镜与所述主体部为一体式结构;和/或,每个所述聚焦透镜与所述主体部为一体式结构。以提高安装精度,简化安装工艺。
在一个具体的可实施方案中,所述主体部的入光面具有向所述主体部内侧凹陷的容纳槽,所述容纳槽的深度大于每个所述准直透镜的厚度,每个所述准直透镜设置于所述容纳槽的底面,以防止准直透镜磨损。
在一个具体的可实施方案中,所述光发射组件还包括用于固定所述光传输载体的固定座,所述固定座与所述主体部为一体式结构。以提高安装精度,简化安装工艺。
在一个具体的可实施方案中,所述固定座具有与每个所述第二光耦合部对应的限位槽,每个所述限位槽用于对一个所述光传输载体限位;所述主体部与所述固定座之间形成有与每个限位槽连通的避胶槽,以使每个限位槽与对应的聚焦透镜相隔离,防止向限位槽点胶时,胶水会污损聚焦透镜。
在一个具体的可实施方案中,所述避胶槽的深度大于每个所述限位槽的深度,防止避胶槽中的胶水倒流至限位槽中。
在一个具体的可实施方案中,所述避胶槽的延伸方向垂直于所述主体部与所述固定座的排列方向,所述避胶槽在延伸方向上为通槽,以及时将避胶槽中的胶水排出,防止避胶槽中的胶水满后与聚焦透镜接触,或者,倒流至限位槽中。
在另一个具体的可实施方案中,所述光路偏转组件包括:
非平面反射结构,用于将来自每个所述第二光耦合部的信号光线反射并汇聚至对应的光传输载体。
例如,在一个更具体的可实施方案中,所述非平面反射结构为曲面反射镜面;或者,在另一个更具体的可实施方案中,所述非平面反射结构为与一个或多个所述第二光耦合部一对一的全反射透镜。
所述曲面反射镜面的面型可以有多种,在一个具体的可实施方案中,所述曲面反射镜面的面型为非球面。例如,在一个更具体的可实施方案中,所述曲面反射镜面的面型为双锥面、抛物面或双曲面。
在另一个具体的可实施方案中,所述曲面反射镜面的面型为球面。
在一个具体的可实施方案中,每个所述全反射透镜与所述主体部为一体式结构。以提高安装精度,简化安装工艺。
所述非平面反射结构的形成方式可以有多种,所述光路偏转组件包括透光的主体部,所述非平面反射结构位于所述主体部的表面;
所述主体部具有入光面和出光面,所述入光面朝向所述平面光波导的安装面,所述出光面朝向一个或多个所述光传输载体;其中,来自每个第二光耦合部的信号光线经所述入光面传输至所述非平面反射结构,并由所述非平面反射结构反射,所述非平面反射结构反射的信号光线经过所述出光面后汇聚至一个或多个所述光传输载体。
在一个具体的可实施方案中,所述主体部具有防护凹槽,所述非平面反射结构位于所述防护凹槽的一个侧面。
在一个具体的可实施方案中,所述光发射组件还包括用于固定所述光传输载体的固定座;所述固定座与所述主体部的出光面可拆卸连接,所述主体部的出光面具有用于容纳一个或多个所述光传输载体的端部的避让槽,以便固定座固定的一个或多个所述光传输载体可以将端部伸出,便于对该端部研磨。
在一个具体的可实施方案中,所述固定座具有与每个所述第二光耦合部对应的线路通孔,每个线路通孔用于容纳一个光传输载体;所述固定座还具有填胶槽,所述填胶槽与所述线路通孔连通。通过向所述填胶槽点胶,以便于将光传输载体与所述固定座固定。
在一个具体的可实施方案中,所述平面光波导还形成有相互连接的光接收探测器和光接收耦合部,所述光路偏转组件还用于将与所述光接收耦合部对应的光传输载体传输出的信号光线偏转,并传输至所述光接收耦合部。在保证光模块具有较小厚度的前提下,可接收外界设备的信号光线。
第二方面,提供了一种芯片,该芯片可以是光电混合芯片,包括:
上述任一项技术方案提供的光发射组件;
驱动器,所述驱动器与所述信号光源电连接。
在该芯片中,驱动器将来自信号处理芯片的电信号进行预偏置,并将预偏置后的电信号传输给光发射组件中的信号光源。所述信号光源和所述光路偏转组件均设于平面光波导的安装面上,并且具体可以利用该芯片的半导体膜层形成所述平面光波导,以使该芯片同时集成光发射功能,而信号光源和光路偏转组件层叠设置的光发射组件方案无法集成到芯片当中。
第三方面,提供了一种光模块,该光模块可以应用于路由器和交换机等光通信设备中,以实现该光通信设备与外界设备的光通信,并包括:
上述任一项技术方案提供的光发射组件;
信号处理芯片,所述信号处理芯片与所述信号光源信号连接。
在该光模块中,信号处理芯片将接收到的电信号进行处理,并将处理后的电信号传输给驱动器,驱动器将电信号预偏置后传输给光发射组件中的信号光源。所述信号光源和所述光路偏转组件均设于所述安装面上,而不是层叠设置,有利于降低光发射组件的厚度,进而有利于实现光模块的小型化。
第四方面,提供了一种电路板,该电路板包括:
上述技术方案提供的光模块;
电路板基板;
光笼子,所述光笼子具有插槽、且固定于所述电路板基板,所述光模块装配于所述插槽中。
该电路板中,光模块实现小型化,光笼子的尺寸可相应减小,因此,可以提高电路板基板上光笼子的插槽的布置密度,光模块布置密度增加,进而,该电路板可以有更多的输出端口,有利于提高性能。
第五方面,提供了一种光通信设备,包括:
如上述技术方案提供的电路板;
处理器,所述处理器位于所述电路板基板,且用于处理接收到的信号,并将处理后的信号发送至所述光模块。
该光通信设备的其他有益效果可参考上述技术方案提供的电路板,在此不再赘述。
附图说明
图1表示出了本申请实施例提供的光模块的一种示例性应用场景示意图;
图2表示出了本申请实施例提供的一种光模块;
图3表示出了图2所示的光模块的内部结构示意图;
图4表示出了图3中的光发射组件24的结构示意图;
图5表示出了图4中平面光波导100的结构示意图;
图6表示出了图4中光引出组件400与盖板500配合时的立体图;
图7表示出了图4所示的光发射组件24的剖面图;
图8表示出图7所示光发射组件24的一种变形;
图9表示出图7所示光发射组件24的另一种变形;
图10表示出了图9所示光发射组件24的一种变形;
图11表示出了图10所示的光发射组件24的一种变形;
图12表示出了图11中主体部410的结构示意图;
图13表示出了图11中固定座430的结构示意图;
图14表示出了图11的剖视图;
图15表示出了图14对应实施例的一种变形;
图16表示出了本申请实施例提供的光模块中平面光波导的另一种示意图;
图17表示出了本申请实施例提供的光通信设备的内部结构示意图;
图18表示出了本申请实施例提供的芯片的一种示例性的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。
为了方便理解本申请实施例提供的光模块,首先说明一下其可能的应用的场景。该光模块可以应用于交换机和路由器等光通信设备中,并插接于上述光通信设备中的光笼子中。图1表示出了本申请实施例提供的光模块的一种示例性应用场景示意图,具体是表示出了光通信设备中的电路板。以图1为例,上述电路板可以包括电路板基板01和光笼子02,光笼子02固定于电路板基板01上,该光笼子02具有层叠设置的插槽02a和插槽02b,光模块03a插接于插槽02a中,光模块03b插接于插槽02b中,光模块03a和光模块03b分别通过金手指等与光笼子中的电连接器电连接。并且,与外界设备(如个人电脑等)信号连接的光纤04a与光模块03a连接,从而,光通信设备可以通过光模块03a和光纤04a实现与外界设备的通信;光纤04b与光模块03b也做类似设置。其中,本申请实施例提供的光模块可以是图1中的光模块03a和光模块03b。
下面就本申请实施例提供的光模块进行详细介绍。
图2表示出了本申请实施例提供的光模块,请参考图2,该光模块1包括外壳10和电路板基板20,该电路板基板20包括但不限于印刷电路板(PCB,Printed Circuit Board),外壳10将电路板基板20包围在内,以对电路板基板20等部件提供保护和支撑;其中,该外壳10的一端具有开口,电路板基板20的一个端部延伸至外壳10的上述开口处。
图3表示出了图2所示的光模块的内部结构示意图,请参考图3,电路板基板20上封装有相互电连接的信号处理芯片22和驱动器23,信号处理芯片22与驱动器23电连接,并且,电路板基板20的位于外壳10的开口处的端部具有金手指21,信号处理芯片22可以通过电路板基板20的走线与金手指21电连接。该光模块1还包括设置于电路板基板20上的光发射组件24。
图4表示出了图3中的光发射组件24的结构示意图,请参考图4,该光发射组件24包括平面光波导100,该平面光波导100设置于电路板基板20的安装面S4。
图5表示出了图4中平面光波导的结构示意图,参考图5,平面光波导100可以是硅基波导,例如,该平面光波导100可以包括硅衬底100a和形成于硅衬底100a表面的波导芯层100b,在硅衬底100a和波导芯层100b之间还可以设置一层埋氧层(图中未示出)。其中,硅衬底100a的厚度约为600μm,折射率介于3.2和3.5之间,如3.44;波导芯层100b的材质可以是硅、氮化硅或者磷化铟,厚度介于100μm和300μm之间,如200μm,材质为硅,折射率介于3.2和3.5之间,如3.4;埋氧层的厚度介于1.3μm和1.6μm之间,如1.5μm,材质为SiO2,折射率介于1.40和1.55之间,如1.47。其中,波导芯层100b形成有第一光耦合部110、光传输部120和第二光耦合部(e1、e2、e3和e4),其中,第一光耦合部110和第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)均可以为光栅,第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)示例性地沿x方向间隔排列。第一光耦合部110采用光栅形式时,光栅周期约600nm,周期数是24,光栅槽深约80nm,占空比1:1。第一光耦合部110、光传输部120和第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)都可以采用机械刻写和激光刻蚀等方法形成,光栅的栅格可以按照均匀或者非均匀的形式分布。第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)采用光栅时,除了外形尺寸外,其余设置如光栅的相关参数等可以参考第一光耦合部110的相应介绍。以上尺寸等参数都只是示例性地。
继续参考图5,光传输部120包括第一渐变段121、连接段122、支路段(f1、f2、f3和f4),以及,第二渐变段(g1、g2、g3和g4)等波导传输段。第一光耦合部110的宽度大于连接段122的宽度,第一渐变段121的一端与第一光耦合部110连接,且第一渐变段121靠近第一光耦合部110的一端宽度基本与第一光耦合部110宽度一致;第一渐变段121的另一端与连接段122连接,且第一渐变段121靠近连接段122的一端宽度基本与连接段122宽度一致;由第一光耦合部110至连接段122,第一渐变段121的宽度逐渐变窄。支路段(f1、f2、f3和f4)的一端均与连接段122远离第一渐变段121的一端连接,支路段f1另一端与第二渐变段g1的一端连接,第二渐变段g1的另一端与第二光耦合部e1连接,支路段f1的宽度小于第二光耦合部e1的宽度,并且,由支路段f1至第二光耦合部e1,第二渐变段g1的宽度逐渐变宽。类似地,支路段f2、第二渐变段g2和第二光耦合部e2,支路段f3、第二渐变段g3和第二光耦合部e3,以及,支路段f4、第二渐变段g4和第二光耦合部e4,均参考支路段f1、第二渐变段g1和第二光耦合部e1的设置。其中,信号光线在第一渐变段121和连接段122中传输时并未分路至不同的支路段,信号光线集中在一起传输,因此,第一渐变段121和连接段122组成光集中传输段。但是,这仅仅是光集中传输段的一种示例性形式,只要信号光线集中在其中传输即可。
回到图4,光发射组件24还包括激光器300和激光器支架200,激光器支架200两个相对且平行设置的支腿220,以及,连接两个支腿220的横向支撑部210,从而,激光器支架200形成一个U形结构,并且该U形结构的开口朝向平面光波导100上的第一光耦合部110,两个支腿220固定于平面光波导100表面。激光器300安装于横向支撑部210朝向第一光耦合部110,并且激光器300与驱动器23电连接(参考图3),发射出的激光能够照射至第一光耦合部110,并耦合至第一光耦合部110中。
其中,激光器300作为信号光源,可以是DFB(Distributed Feedback,分布式反馈)激光器、FP(Fabry-Perot,法布里-珀罗)激光器、EML激光器(Electlro-absorptionModulated Laser,电吸收调制激光器)或者其他激光器,中心波长可以是1310nm、1490nm和1550nm等。激光器300可以包括单颗激光器芯片,也可以包括激光器芯片阵列。激光器支架200可以用金属、陶瓷或者硅材料制作。示例性地,在组装时,首先将激光器300贴在激光器支架200上,所选用黏胶可以为银浆。然后,在激光器300的焊盘和激光器支架200的焊盘(该焊盘与驱动器23电连接)打线,所用打线材料可以为金线。激光器300的出光面到平面光波导100的安装面S4的垂直距离为可以为0.3mm至0.5mm,激光器支架200沿x方和y方向的尺寸均为1.5mm,沿垂直于安装面S4方向的尺寸为2mm,激光器支架200的U形结构的凹槽深度约为0.8mm;应当理解的是以上尺寸等参数仅仅是示例性地。将激光器300和激光器支架200贴装完成后,再将激光器支架200安装在平面光波导100的安装面S4上。激光器支架200与平面光波导100贴装所用胶水可以为UV胶水,如UV3410等,粘贴好后先进行UV灯固化,再进行热固化。并且,除了采用激光器300作为信号光源外,还可以采用发光二极管LED等其它能够将电信号转换为信号光线的装置作为信号光源。
继续参考图4,光发射组件24还包括光引出组件400,该光引出组件400包括主体部410、连接部420和固定座430,且光引出组件400的各个部分示例性地采用透光材料制成,例如可以是光学塑料(具体如ULTEM_1010或ER480);其中,当光引出组件400采用光塑料等聚合物制成时,也可以称为聚合物转折组装单元(PFAU,Polymer Flexible Assembly Unit)。图6表示出了图4中光引出组件400与盖板500配合时的立体图,结合图4和图6,主体部410具有倾斜面S1、入光面S3和出光面S2,此处所谓“倾斜面”的含义是指主体部410与平面光波导100的安装面S4夹角为锐角的表面。其中,倾斜面S1分别与入光面S3和出光面S2相对,并且倾斜面S1位于入光面S3和出光面S2之间。该倾斜面S1与平面光波导100的安装面S4的夹角示例性地为45°;入光面S3平行于安装面S4且与第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)相对设置,出光面S2垂直于安装面S4,从而,入光面S3和出光面S2分别与倾斜面S1形成45°夹角。因此,由入光面S3射入主体部410内的光线到达倾斜面S1后,倾斜面S1位于主体部410的内侧的一面能够将该光线反射至出光面S2,由于此时倾斜面S1具有平面反射作用,因此,倾斜面S1位于主体部410的内侧的一面称为平面反射镜面(也记为S1)。
继续参考图4和图6,主体部410的入光面S3具有安装区域K1(图6),在该安装区域K1范围内形成有向主体部410内凹陷的容纳槽411,该容纳槽411具有底面P以及围绕该底面P设置的侧面。容纳槽411的底面P上沿直线方向(x方向)依次间隔设置有凸出于底面P的准直透镜(a1、a2、a3和a4),其中,准直透镜(a1、a2、a3和a4)依次与第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)一对一设置,此处所谓“一对一”的含义应当作如下理解:第二光耦合部e1与准直透镜a1相对设置,且第二光耦合部e1传输出的光线射向准直透镜a1;第二光耦合部e2与准直透镜a2相对设置,且第二光耦合部e2传输出的光线射向准直透镜a2;第二光耦合部e3与准直透镜a3相对设置,且第二光耦合部e3传输出的光线射向准直透镜a3;第二光耦合部e4与准直透镜a4相对设置,且第二光耦合部e4传输出的光线射向准直透镜a4。其中,容纳槽411的深度大于准直透镜(a1、a2、a3和a4)的厚度,以保证准直透镜(a1、a2、a3和a4)不会凸出于容纳槽411外,当入光面S3贴合于安装面S4时,准直透镜(a1、a2、a3和a4)不会与安装面S4接触,因此,不容易磨损,也有利于主体部410的平稳放置。准直透镜(a1、a2、a3和a4)可以与主体部410为一体式结构,可以通过注塑等方式一体成型制造,简化制作工艺,且定位准确。
参考图4,在主体部410的出光面S2沿直线方向(图中x方向),依次间隔分布有聚焦透镜(b1、b2、b3和b4),其中,聚焦透镜(b1、b2、b3和b4)依次与准直透镜(a1、a2、a3和a4)一对一设置,此处的“一对一”的含义应当理解为:来自准直透镜a1的信号光线经平面反射镜面S1反射后射向聚焦透镜b1,来自准直透镜a2的信号光线经平面反射镜面S1反射后射向聚焦透镜b2,来自准直透镜a3的信号光线经平面反射镜面S1反射后射向聚焦透镜b3,来自准直透镜a4的信号光线经平面反射镜面S1反射后射向聚焦透镜b4。与准直透镜(a1、a2、a3和a4)类似地,聚焦透镜(b1、b2、b3和b4)也可以与主体部410为一体式结构。
继续参考图4,在主体部410的出光面S2的出光方向(y轴负方向)上还设有固定座430,固定座430的背离平面光波导100的面设有开口方向背离平面光波导100的限位槽(d1、d2、d3和d4),其中,限位槽(d1、d2、d3和d4)与聚焦透镜(b1、b2、b3和b4)一对一设置,限位槽(d1、d2、d3和d4)的延伸方向可以是垂直于出光面S2的方向。在具体安装时,先向限位槽(d1、d2、d3和d4)中点胶(UV胶或者热固化胶),再将光传输载体(c1、c2、c3和c4)依次放置于限位槽(d1、d2、d3和d4)中,固化,其中,光传输载体(c1、c2、c3和c4)均可以是光纤,例如可以是一根带纤中的四根光纤;可知光传输载体(c1、c2、c3和c4)与限位槽(d1、d2、d3和d4)是一对一的,因此,第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)与光传输载体(c1、c2、c3和c4)也是一对一的。从光纤模式角度分类,光纤可以是单模光纤,也可以是多模光纤;从材料构成角度分类,光纤可以是石英光纤、塑料光纤或者PMMA(Polymethyl Methacrylate,聚甲基丙烯酸甲酯)光纤;光传输载体(c1、c2、c3和c4)也可以是其他具有光通信功能的线路。出光面S2朝向光传输载体(c1、c2、c3和c4),聚焦透镜b1传输出的光线传输至光传输载体c1的入光端面(当光传输载体c1是光纤时,且光纤由内至外依次包括芯层、包层和涂覆层,该“入光端面”可以是光纤的芯层core的端面,后文类似,不再赘述),该入光端面所在位置称为光传输载体c1的入光位置,聚焦透镜b2与光传输载体c2,聚焦透镜b3与光传输载体c3,聚焦透镜b4与光传输载体c4,均可参考聚焦透镜b1与光传输载体c1的设置;应当理解的是,固定座430仅包括d1、d2、d3和d4四个限位槽,仅仅是示例性地,实际数量可以是1个或多个,具体可以根据需要调整,例如,可以是1个、2个、5个、6个甚至更多个,以容纳不同数量的光传输载体;应当说明的是光传输载体(c1、c2、c3和c4)可以是光模块的一部分,也可以是光模块以外的部分,在需要时将其依次固定于限位槽(d1、d2、d3和d4)。光传输载体、第二光耦合部、准直透镜和聚焦透镜在数量上与限位槽一对一,也是至少一个。其中,通常情况下光传输载体(c1、c2、c3和c4)的横截面为圆形,为了对光传输载体(c1、c2、c3和c4)精确定位,限位槽(d1、d2、d3和d4)可以是V形槽。为进一步固定光传输载体(c1、c2、c3和c4),将盖板500盖在固定座430背离平面光波导100表面的一侧,并与光传输载体(c1、c2、c3和c4)的圆周面相切,以将光传输载体(c1、c2、c3和c4)依次保持于限位槽(d1、d2、d3和d4)中,其中,盖板500的材质可以是玻璃、塑料(如ULTEM_1010和COC)、硅或者其他材料,其一种可参考的尺寸大小可以是厚度0.3mm,长度(y方向尺寸)2.5mm,宽度(x方向尺寸)4mm。
以交换机为例,对光模块1的信号传输过程进行示例性地说明。回到图3,当交换机向外输出信号时,交换机中的电信号传输至光笼子里的电连接器,并经过光笼子里的电连接器传输给金手指21,金手指21通过走线将电信号传输给信号处理芯片22,电信号经过信号处理芯片22处理后传输至驱动器23,驱动器23驱动激光器300将电信号转换为信号光线。信号处理芯片22将接收到的电信号进行处理,并将处理后的电信号传输给驱动器23,驱动器23将电信号预偏置后传输给激光器300,驱动激光器300将电信号转换为信号光线。
图7表示出了图4所示的光发射组件24的剖面图,该剖面图由垂直于x方向(见图4)的剖面剖切形成。同时参考图5和图7,激光器300的出光方向朝向第一光耦合部110,激光器300传输出的信号光线耦合至第一光耦合部110中,例如,当第一光耦合部110为光栅时,激光器300传输出的信号光线耦合至该光栅中;随后第一光耦合部110将耦合到的信号光线传输至第一渐变段121,且信号光线在第一渐变段121中的光路宽度逐渐变窄,并传输至连接段122,连接段122中的信号光线分别经支路段(f1、f2、f3和f4)依次传输至第二渐变段(g1、g2、g3和g4),第二渐变段(g1、g2、g3和g4)中的信号光线分别一对一地传输至第二光耦合部(e1、e2、e3和e4),并经第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)一对一地发射至准直透镜(a1、a2、a3和a4)。其中,信号光线在第二渐变段(g1、g2、g3和g4)中的光路宽度逐渐变宽,以最终与第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)的宽度一致,其作用在于,使信号光线均匀分布于第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)的宽度方向上,以使第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)传输出的信号光线能够形成亮度分布均匀的光斑;并且,上述设置有利于第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)出射的信号光线所形成的光斑大小调节至与准直透镜(a1、a2、a3和a4)适配的尺寸,以确保每个第二光耦合部传输出的光束能够准确进入对应的准直透镜。
继续参考图7,以准直透镜a1和聚焦透镜b1为例,说明信号光线在主体部410内的传输情况。第二光耦合部e1传输出的信号光线不平行,一般均与安装面S4的垂直轴夹角位于10°以内,这些信号光线传输至准直透镜a1,经过准直透镜a1准直为平行光束,该平行光束传输至平面反射镜面S1,并经过平面反射镜面S1反射至聚焦透镜b1,聚焦透镜b1将来自平面反射镜面S1的平行光束聚焦至光传输载体c1的入光端面,经光传输载体c1传输至外界设备。第二光耦合部e1传输出的信号光线经过准直透镜a1、反射镜面S1和聚焦透镜b1后,大致偏转了90°,具体偏转角度可以是介于78°至102°之间,例如可以是78°、85°、90°、95°和102°;但也不限于上述偏转角度,只要对第二光耦合部e1传输出的信号光线进行了偏转,并使该信号光线与安装面S4之间的夹角为锐角即可。并且,上述入光面S3、出光面S2和倾斜面S1的位置关系仅仅是示例性地,只要能够满足使入射准直透镜的信号光线出射聚焦透镜后大致偏转90°即可。第二光耦合部(e2、e3和e4)、准直透镜(a2、a3和a4)、聚焦透镜(b2、b3和b4)和光传输载体(c2、c3和c4)的信号光线传输情况请参考上述对第二光耦合部e1、准直透镜a1、聚焦透镜b1和光传输载体c1信号光线传输情况的介绍。
在图4所示的具体实施例中,光引出组件400的各个部分,如固定座430、连接部420、主体部410、准直透镜(a1、a2、a3和a4)和聚焦透镜(b1、b2、b3和b4),可以采用注塑等一体成型的方式制造。光引出组件400可以提前在厂家通过注塑等方式一体成型制造,一方面,在组装光模块1时,只需要将光引出组件400与平面光波导100做好定位即可,而不需要再对光引出组件400中的其他部分之间的相对位置关系现场调整,光引出组件400安装更加方便快捷,安装工艺被高度简化;另一方面,光引出组件400在制造时,其各个组成部分的相对位置关系已经被精确固定,相对于在组装光模块1时,现场装配光引出组件400的各个组成部分,光引出组件400的各部分相对位置精度更高,信号光线的在光引出组件400内,以及传输出光引出组件400的路径确定性更高,无需重新校准,提高光模块的性能。
当采用注塑成型工艺制作光引出组件400时,先将光学塑料(如ULTEM_1010或ER480)填充至注塑机的容纳腔体中,并进行加热,当光学塑料呈流动状态时,利用柱塞或螺杆对其加压,光学塑料熔融后的流体被压缩并向料筒前端的喷嘴处移动,然后以较高的速度注入温度较低的闭合成型模具内,经过一定时间冷却定型后,开启成型模具即可获得光引出组件400的制品。注塑工艺作为一种成熟的成型工艺,有利于降低成本,便于批量化生产。
结合图4和图7,连接部420的高度小于固定座430和主体部410的高度,并与主体部410和固定座430一同围成一个沿x方向延伸的避胶槽421,限位槽(d1、d2、d3和d4)均与避胶槽421连通。在安装光传输载体c1前,需要先向限位槽d1中点胶(UV胶或者热固化胶),而避胶槽421将限位槽d1与聚焦透镜b1隔离开,可以在一定程度上避免限位槽d1中的胶水流至聚焦透镜b1表面而将其表面污染,改变信号光线的光路。此外,还可使避胶槽421的深度大于限位槽d1的深度,如此,可确保限位槽d1流至避胶槽421的胶水及时沉积至避胶槽421的底面,而不至于倒流至限位槽d1中。并且,为了能够将避胶槽421中的胶水及时排出,避胶槽421在x方向上为通槽,或者说,在x方向上,避胶槽421的长度与底侧的连接部420的长度一致,避胶槽421的x方向上的两端延伸至固定座430的侧面,以完全贯穿光引出组件400,但这仅仅是示例性的说明。限位槽(d2、d3和d4)、聚焦透镜(b2、b3和b4)和避胶槽42的相对位置关系及有益效果可参考限位槽d1、聚焦透镜b1和避胶槽42的相关描述。
光引出组件400的组装过程示例如下:将激光器300通过激光器支架200固定于平面光波导100,与第一光耦合部110对准,并与驱动器23(图3)电连接后,给激光器300通电,夹取固定有光传输载体(c1、c2、c3和c4)的光引出组件400,使准直透镜(a1、a2、a3和a4)一对一与第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)耦合,并利用光功率计监控光传输载体(c1、c2、c3和c4)的输出功率,当输出功率最大时,点胶,使光引出组件400与平面光波导100固定。
在图3至图7对应的实施例所描述的光发射组件24中:第一,激光器300和激光器支架200均与光引出组件400位于平面光波导100的同一侧,一方面,有利于减小光发射组件24在垂直于平面光波导100的方向上的厚度,便于实现光模块的轻薄化,另一方面,平面光波导100可以直接贴合于电路板基板20的表面,安装方便;第二,整体装配也比较简单,只需要激光器300与第一光耦合部110对准,准直透镜(a1、a2、a3和a4)依次与第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)对准即可;第三,通过平面光波导100和光引出组件400的组合将激光器300传输出的信号光线最终大致偏转90°,以大致平行于平面光波导100的安装面S4的方向,在设置光传输载体(c1、c2、c3和c4)时,其大致平行于平面光波导100,与光传输载体垂直于平面光波导的安装面的情况相比,可大幅降低光发射组件24在垂直于平面光波导100的安装面S4的方向上的尺寸。
以上图3至图7中对于光发射组件24的描述仅是示例性地,还可以采用其他形式。图8表示出图7所示光发射组件24的一种变形,图8与图7的区别在于,主体部410形成有开口方向背离平面光波导100的防护凹槽U1,防护凹槽U1具有一个倾斜的侧面(图8中S1所指的面),该侧面形成平面反射镜面S1。由于平面反射镜面S1为防护凹槽U1的内的一个侧面,只有比防护凹槽U1尺寸小的物体才能进入到防护凹槽U1并触碰到平面反射镜面S1,在一定程度有利于保护平面反射镜面被碰撞磨损,有利于提高光模块的稳定性。
在图3至图8所示的实施例中,准直透镜(a1、a2、a3和a4)和聚焦透镜(b1、b2、b3和b4)和平面反射镜面S1都形成于主体部410上,光路偏转组件包括形成有准直透镜(a1、a2、a3和a4)和聚焦透镜(b1、b2、b3和b4)和平面反射镜面S1的主体部410;光路偏转组件可以把来自第二光耦合部(如e1)的信号光线大致偏转90°、并汇聚至与该第二光耦合部对应的光传输载体(如c1)的入光端面。信号光线都是在主体部410的内部一侧射向平面反射镜面S1,即由光密介质(主体部410)射向光疏的介质(空气),且入射角大于临界角,因此,信号光线可以在主体部410的内部平面反射镜面S1处发生全反射。但是,光路偏转组件的形式并不局限于此,还可以有其它的形式。例如,取消主体部410,采用平板玻璃镜片替代图3至图8中平面反射镜面S1,并且,将准直透镜(a1、a2、a3和a4)和聚焦透镜(b1、b2、b3和b4)仍固定于原位置。光路偏转组件包括上述平板玻璃镜片、准直透镜(a1、a2、a3和a4)和聚焦透镜(b1、b2、b3和b4)。
图9表示出图7所示光发射组件24的另一种变形。请参考图9,图9与图7的区别在于将倾斜面S1替换为表面S5,并取消准直透镜(a1、a2、a3和a4)和聚焦透镜(b1、b2、b3和b4)。其中,表面S5为曲面,表面S5位于主体部410内侧的一面具有反射和汇聚光线的功能,称为曲面反射镜面(也记为S5),其面型可以是球面,也可以是非球面,只要能够将来自第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)依次反射并汇聚至光传输载体(c1、c2、c3和c4)即可。当曲面反射镜面S5的面型为非球面时,具体面型可以是双锥面、抛物面或双曲面,而当选择双锥面时,曲面反射镜面S5的一种可行的具体参数如下:x方向上,曲率半径-0.28mm,二次曲面系数conic=-0.43;y方向(平行于安装面S4)上,曲率半径-0.66mm,二次曲面系数0.882。
与图8类似的,图10表示出了图9所示光发射组件24的一种变形,主体部410形成有开口方向背离平面光波导100的防护凹槽U1,防护凹槽U1具有一个倾斜的曲状侧面(图10中S5所指的面),该曲状侧面位于主体部410内侧的一面形成曲面反射镜面。
在图9和图10所示的实施例中,曲面反射镜面S5都是形成于主体部410上,光路偏转组件包括具有上述曲面反射镜面S5的主体部410。但这仅仅是示例性地,还可以采用其它方式替代,例如,采用与主体部410中曲面反射镜面S5面型相同的曲状玻璃镜片,光路偏转组件仅包括上述曲状玻璃镜片。
图11表示出了图10所示的光发射组件24的一种变形,图12表示出了图11中主体部410的结构示意图,图13表示出了图11中固定座430的结构示意图。请结合图11至图13,其与图10的区别在于:主体部410形成有开口方向背离平面光波导100的防护凹槽U1,该防护凹槽U1的一个侧面(用标号S6表示)上沿X方向间隔设置有与第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)一对一的全反射透镜(m1、m2、m3和m4);固定座430具有装配面S7,且具有沿x方向间隔分布、并沿y方向贯穿至装配面S7的线路通孔(h1、h2、h3和h4),光传输载体(c1、c2、c3和c4)一对一地贯穿于线路通孔(h1、h2、h3和h4)中,而线路通孔(h1、h2、h3和h4)的延伸方向大致平行于平面光波导100的安装面S4。并且,去除连接部420,固定座430和主体部410可拆卸式连接,以方便对光传输载体(c1、c2、c3和c4)的端部研磨。
在具体装配主体部410和固定座430时,装配面S7与出光面S2相对设置(例如,贴合设置,以防止漏光),全反射透镜(m1、m2、m3和m4)依次与线路通孔(h1、h2、h3和h4)相对设置,插针440a和插针440b沿y方向依次贯穿固定座430,而主体部410具有定位孔421a和定位孔421b,插针440a插置于定位孔421a中,插针440b插置于定位孔421b中,以对主体部410和固定座430之间精确定位并固定,实现固定座430和主体部410可拆卸式连接。但应当理解的是,主体部410和固定座430的定位和固定方式不仅限于此,也可以是装配面S7与出光面S2通过凹凸结构匹配。
其中,参考图13,在具体装配光传输载体(c1、c2、c3和c4)时,为了进一步方便研磨,使光传输载体(c1、c2、c3和c4)均伸出至装配面S7外一段。
与之相应的,参考图12,主体部410的出光面S2具有线路避让区域K2,该线路避让区域K2形成有向主体部410内凹陷的避让槽U3,因此,也可以说避让槽U3的开口位于出光面S2。并且,避让槽U3的开口的边缘与线路避让区域K2边缘重合,因此,该开口的在出光面S2的正投影与线路避让区域K2重合。
图14表示出了图11的剖视图,其中剖面垂直于x轴,结合图11至图14,线路通孔(h1、h2、h3和h4)在出光面S2的正投影均位于线路避让区域K2范围以内,以确保当主体部410的出光面S2与固定座430的装配面S7对接在一起时,光传输载体(c1、c2、c3和c4)露出于装配面S7外的部分能够容纳于避让槽U3内,并且不与避让槽U3的内壁接触。
图14中同时表示出了信号光线的传输路径,参考图14,来自第二光耦合部e1的信号光线经入光面S3进入主体部410内,并射向全反射透镜m1,经全反射透镜m1反射并汇聚至光传输载体c1的入光端面。类似地,来自第二光耦合部e2的信号光线经全反射透镜m2反射并汇聚至光传输载体c2的入光端面;来自第二光耦合部e3的信号光线经全反射透镜m3反射并汇聚至光传输载体c3的入光端面;来自第二光耦合部e4的信号光线经全反射透镜m4反射并汇聚至光传输载体c4的入光端面。并且,全反射透镜(m1、m2、m3和m4)均可以与主体部410为一体式结构,以便于与主体部410精准定位,且方便组装。
继续参考图11和图13,固定座430具有填胶槽U2,填胶槽U2的开口示例性地位于固定座430背离平面光波导100的表面,而填胶槽U2具有相对的侧壁N1和N2,线路通孔(h1、h2、h3和h4)均同时贯穿侧壁N1和N2,以使光传输载体(c1、c2、c3和c4)能够暴露于填胶槽U2中。在装配光传输载体(c1、c2、c3和c4)时,向填胶槽U2内点胶,胶水将光传输载体(c1、c2、c3和c4)与固定座430固定。但这都是示例性地,只要填胶槽与线路通孔连通即可。
图15表示出了图14对应实施例的一种变形,请参考图15,图15所示实施例与图14所示实施例的区别在于,主体部410具有一个倾斜面(图15中标号S6),全反射透镜(m1、m2、m3和m4)形成于上述倾斜面S6上,而不是形成于防护凹槽中。
在图11至图14对应的实施例中,全反射透镜(m1、m2、m3和m4)均形成于主体部410上,光路偏转组件包括主体部410和全反射透镜(m1、m2、m3和m4)。但这仅仅是示例性地,也可以不设置主体部410,而通过支架等将全反射透镜(m1、m2、m3和m4)固定,则光路偏转组件仅包括全反射透镜(m1、m2、m3和m4)。
图9至图10对应的实施例采用曲面反射镜面对信号光线偏转并汇聚,图11至图15对应的实施例采用全反射透镜对信号光线偏转并汇聚,以上曲面反射镜面和全反射透镜都属于能够同时将信号光线进行偏转和汇聚的非平面反射结构。以上实施例中的非平面反射结构仅仅是示例性地,只要非平面反射结构可以将来自每个第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)的信号光线反射并汇聚至对应的光传输载体(c1、c2、c3和c4)即可。
图16表示出了本申请实施例提供的光模块中平面光波导的另一种示意图,图16所示的平面光波导与图5所示的平面光波导100的区别在于:利用光接收耦合部e2’替代第二光耦合部e2,并且在平面光波导100的波导芯层上还通过机械刻蚀等方式形成有第三渐变段g2’、支路段f2’和光接收探测器140,光接收耦合部e2’依次通过第三渐变段g2’和支路段f2’来与光接收探测器140连接,该光接收探测器140可以是波导芯层上刻蚀出的一个矩形区域,由于波导芯层的材料特性,信号光线传输至光接收探测器140可转换为电信号。光传输载体c2(图4)替换为一个接收外界设备信号的光传输载体(图中未示出,记为c2’),由光的可逆性可知,光传输载体c2’传输的信号光线经前述光路偏转组件的处理后,射向光接收耦合部e2’,并依次经过第三渐变段g2’和支路段f2’传输至光接收探测器140,转换为电信号,采用解调器等将该电信号解调出来即可获得外界设备传输的信号,并将该信号传输至光模块所在的光通信设备中。
基于相同的发明构思,本申请实施例还提供了一种光发射组件。
以图4至图7为例,该光发射组件24包括平面光波导100、激光器300和光路偏转组件,平面光波100导具有安装面S4,并且激光器300和光路偏转组件均设于安装面S4上,而不是层叠设置,有利于降低光发射组件的厚度;平面光波导100的安装面具有第一光耦合部110、光传输部120、和第二光耦合部(e1、e2、e3和e4),每个第二光耦合部都通过光传输部120与第一光耦合部110连接;在工作时,激光器300用于向第一光耦合部110发射信号光线,第一光耦合部110将耦合到的信号光线通过光传输部120传输到第二光耦合部(e1、e2、e3和e4),第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)用于将接收到的信号光线传输给光路偏转组件;光路偏转组件用于将第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)传输出来的信号光线的传输方向进行偏转,并将传输方向偏转后的信号光线汇聚至对应的光传输载体(c1、c2、c3和c4),光传输载体(c1、c2、c3和c4)与第二光耦合部(e1、e2、e3和e4)是一对一的,从而,光传输载体可以与平面光波导100的安装面夹角呈锐角,甚至平行于安装面,可进一步降低光发射组件的厚度,实现小型化。
该光发射组件的形式可以是多种。例如,可以是将光发射组件24的各部分采用壳体封装起来,其中,利用一个支撑结构作为平面光波导100的支撑,作为一个独立的光发射次模块(TOSA,Transmitter Optical Sub-Assembly);或者,如图4至图7中所示,直接将平面光波导100贴于电路板基板20上;再或者,光发射组件24可以作为芯片中的一个功能单元。
该光发射组件的其他替代方式等相关技术信息可以参考前述实施例提供的光模块中光发射组件的介绍。
基于相同的发明构思,本申请实施例还提供了一种电路板,该电路板可以是路由器和交换机等光通信设备中的电路板,而无论其具体是哪一种设备中的电路板,都包括光笼子和以上实施例提供的光模块。
以图1为例,上述电路板包括电路板基板01和光笼子02,电路板基板01的形式可以是形成有电路但未安装有处理器的基板,光笼子02固定于电路板基板01上,该光笼子02具有层叠设置的插槽02a和插槽02b。
光模块03a插接于插槽02a中,光模块03b插接于插槽02b中,光模块03a和光模块03b均可以是采用上述实施例提供的光模块,光笼子02中具有与电路板基板01上的电路电连接的电连接器。以光模块03a为例,其通过外壳10(图2)与插槽02a的内壁插接配合,并通过金手指21(图2)与光笼子02中的上述电连接器电连接。光模块03b的安装方式参考光模块03a。
该电路板中,由于光模块03a和光模块03b采用了前述实施例提供的小型化的光模块,插槽02a和插槽02b的尺寸可相应减小,因此,可以提高光笼子02中的插槽的布置密度,光模块布置密度增加,进而,该电路板可以有更多的输出端口,有利于提高性能。
基于相同的发明构思,本申请实施例提供了一种光通信设备,其可以是路由器或者交换机。
图17表示出了本申请实施例提供的光通信设备的内部结构示意图,参考图17,该光通信设备包括:处理器05和上述实施例提供的电路板;其中,处理器05通过焊球等方式安装于电路板基板01上,并且通过电路板基板01上的走线与光笼子02中的电连接器电连接,而实现与光模块03a的连接。处理器05接收到外界设备传输来的信号后,对该信号处理,并将处理后的信号发送至光模块。
该光通信设备的其他相关说明可参考上述实施例提供的电路板,在此不再赘述。
基于相同的发明构思,本申请实施例还提供了一种芯片,该芯片可以是光电混合芯片。
图18表示出了该芯片的结构示意图,参考图18,芯片2包括:
驱动器23’和上述实施例中提供的光发射组件24;
其中,驱动器23’可以是形成于该芯片2的衬底上的集成电路,并且与光发射组件24中的信号光源电连接,在该芯片中,驱动器23’将来自信号处理芯片的电信号进行预偏置,并将预偏置后的电信号传输给光发射组件24中的信号光源。而光发射组件24中的平面光波导100各层可以直接以该芯片2的相应半导体膜层形成,例如,以芯片2的衬底作为平面光波导100的硅衬底100a(图5),并在芯片2的衬底的部分区域(如图18中标号24所示区域)表面依次形成埋氧层和波导芯层100b。从而,该芯片2同时集成了光发射功能,当该芯片2应用于光模块中时,无需另外设置光发射组件TOSA。其中,光发射组件24中的信号光源和光路偏转组件均设于平面光波导的安装面上,而信号光源和光路偏转组件层叠设置的方案,无法将光发射组件集成到芯片当中。
另外,本申请实施例的各附图中的部件均只为了表示工作原理,并不真实反映各部件的实际尺寸关系。
以上,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种光发射组件,用于通过光传输载体与外界设备进行光通信,其特征在于,包括:平面光波导、信号光源和光路偏转组件,所述信号光源和所述光路偏转组件设于所述平面光波导的安装面上;
所述平面光波导的安装面具有第一光耦合部、光传输部、和一个或多个第二光耦合部;
所述信号光源用于向所述第一光耦合部发射信号光线,所述第一光耦合部将耦合到的所述信号光线通过所述光传输部传输到至少一个所述第二光耦合部,所述第二光耦合部用于将接收到的信号光线传输给所述光路偏转组件;
所述光路偏转组件用于将所述第二光耦合部传输出来的信号光线的传输方向进行偏转,并将传输方向偏转后的信号光线汇聚至对应的光传输载体,所述光传输载体与所述第二光耦合部是一对一的。
2.根据权利要求1所述的光发射组件,其特征在于,所述光路偏转组件包括:
与每个所述第二光耦合部对应的准直透镜,每个准直透镜用于将对应的第二光耦合部传输出来的信号光线准直为平行光束;
平面反射镜面,以及,与每个准直透镜对应的聚焦透镜,其中,所述平面反射镜面用于将来自每个准直透镜的平行光束反射至对应的聚焦透镜,以使每个聚焦透镜将来自对应的准直透镜的平行光束聚焦至对应的光传输载体,所述聚焦透镜与所述准直透镜以及所述光传输载体之间均是一对一的关系。
3.根据权利要求2所述的光发射组件,其特征在于,所述光路偏转组件包括透光的主体部,所述平面反射镜面设于所述主体部的倾斜面的内侧;
所述主体部具有入光面和出光面,每个准直透镜设置于所述入光面,每个聚焦透镜设置于所述出光面,所述入光面朝向所述平面光波导的安装面,所述出光面朝向一个或多个所述光传输载体。
4.根据权利要求3所述的光发射组件,其特征在于,所述主体部具有防护凹槽,所述防护凹槽的一个侧面形成所述平面反射镜面。
5.根据权利要求3或4所述的光发射组件,其特征在于,所述主体部的入光面具有向所述主体部内侧凹陷的容纳槽,所述容纳槽的深度大于每个所述准直透镜的厚度,每个所述准直透镜设置于所述容纳槽的底面。
6.根据权利要求3至5任一项所述的光发射组件,其特征在于,所述光发射组件还包括用于固定所述光传输载体的固定座,所述固定座与所述主体部为一体式结构。
7.根据权利要求6所述的光发射组件,其特征在于,所述固定座具有与每个所述第二光耦合部对应的限位槽,每个所述限位槽用于对一个所述光传输载体限位;
所述主体部与所述固定座之间形成有与每个限位槽连通的避胶槽,以使每个限位槽与对应的聚焦透镜相隔离。
8.根据权利要求7所述的光发射组件,其特征在于,所述避胶槽的深度大于每个所述限位槽的深度。
9.根据权利要求7或8所述的光发射组件,其特征在于,所述避胶槽的延伸方向垂直于所述主体部与所述固定座的排列方向,所述避胶槽在延伸方向上为通槽。
10.根据权利要求1所述的光发射组件,其特征在于,所述光路偏转组件包括:
非平面反射结构,用于将来自每个所述第二光耦合部的信号光线反射并汇聚至对应的光传输载体。
11.根据权利要求10所述的光发射组件,其特征在于,所述非平面反射结构为曲面反射镜面,或者,与一个或多个所述第二光耦合部一对一的全反射透镜。
12.根据权利要求10或11所述的光发射组件,其特征在于,所述光路偏转组件包括透光的主体部,所述非平面反射结构位于所述主体部的表面;
所述主体部具有入光面和出光面,所述入光面朝向所述平面光波导的安装面,所述出光面朝向一个或多个所述光传输载体;其中,来自每个第二光耦合部的信号光线经所述入光面传输至所述非平面反射结构,并由所述非平面反射结构反射,所述非平面反射结构反射的信号光线经过所述出光面后汇聚至一个或多个所述光传输载体。
13.根据权利要求12所述的光发射组件,其特征在于,所述主体部具有防护凹槽,所述非平面反射结构位于所述防护凹槽的一个侧面。
14.根据权利要求12或13所述的光发射组件,其特征在于,所述光发射组件还包括用于固定所述光传输载体的固定座;
所述固定座与所述主体部的出光面可拆卸连接,所述主体部的出光面具有用于容纳一个或多个所述光传输载体的端部的避让槽。
15.根据权利要求14所述的光发射组件,其特征在于,所述固定座具有与每个所述第二光耦合部对应的线路通孔,每个线路通孔用于容纳一个光传输载体;
所述固定座还具有填胶槽,所述填胶槽与所述线路通孔连通。
16.一种芯片,其特征在于,包括:
权利要求1至15任一项所述的光发射组件;
驱动器,所述驱动器与所述信号光源电连接。
17.一种光模块,其特征在于,包括:
权利要求1至15任一项所述的光发射组件;
信号处理芯片,所述信号处理芯片与所述信号光源信号连接。
18.一种电路板,其特征在于,包括:
权利要求17所述的光模块;
电路板基板;
光笼子,所述光笼子具有插槽、且固定于所述电路板基板,所述光模块装配于所述插槽中。
19.一种光通信设备,其特征在于,包括:
如权利要求18所述的电路板;
处理器,所述处理器位于所述电路板基板,且用于处理接收到的信号,并将处理后的信号发送至所述光模块。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114660742A (zh) * 2022-05-23 2022-06-24 长芯盛(武汉)科技有限公司 一种光电模组的封装结构以及使用该封装结构的光电模组
WO2023241308A1 (zh) * 2022-06-13 2023-12-21 华为技术有限公司 一种光传输模块、光模块、电路板组件及光网络设备

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040175072A1 (en) * 2003-01-16 2004-09-09 Lam Sio Kuan Apparatus for improved fiber optic coupling efficiency
CN1735826A (zh) * 2002-03-14 2006-02-15 新科实业有限公司 用于半导体器件与光纤的无源光学对准的集成平台
CN101344624A (zh) * 2008-07-17 2009-01-14 华中科技大学 芯片间光互连直接耦合的光电混合印刷电路板
CN101969138A (zh) * 2010-07-27 2011-02-09 天津力神电池股份有限公司 一种新型聚合物锂离子电池的侧边封装装置
CN103076659A (zh) * 2013-01-11 2013-05-01 武汉邮电科学研究院 多芯光纤光互联结构
CN204009138U (zh) * 2014-01-16 2014-12-10 中兴通讯股份有限公司 一种光耦合器件和光耦合单元
CN205067810U (zh) * 2015-10-14 2016-03-02 武汉华工正源光子技术有限公司 一种对扣密封多通道波分复用器件
CN106291834A (zh) * 2015-05-22 2017-01-04 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 光学通讯装置
CN106405449A (zh) * 2016-12-05 2017-02-15 中北大学 垂直耦合纳米光波导双光路芯片级磁强计
CN208656776U (zh) * 2018-05-16 2019-03-26 苏州易缆微光电技术有限公司 硅基集成光收发模块芯片
CN110618504A (zh) * 2019-09-24 2019-12-27 武汉光迅科技股份有限公司 一种光模块
CN210723245U (zh) * 2019-11-15 2020-06-09 恒大新能源技术(深圳)有限公司 电池侧封封装机构

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1735826A (zh) * 2002-03-14 2006-02-15 新科实业有限公司 用于半导体器件与光纤的无源光学对准的集成平台
US20040175072A1 (en) * 2003-01-16 2004-09-09 Lam Sio Kuan Apparatus for improved fiber optic coupling efficiency
CN101344624A (zh) * 2008-07-17 2009-01-14 华中科技大学 芯片间光互连直接耦合的光电混合印刷电路板
CN101969138A (zh) * 2010-07-27 2011-02-09 天津力神电池股份有限公司 一种新型聚合物锂离子电池的侧边封装装置
CN103076659A (zh) * 2013-01-11 2013-05-01 武汉邮电科学研究院 多芯光纤光互联结构
CN204009138U (zh) * 2014-01-16 2014-12-10 中兴通讯股份有限公司 一种光耦合器件和光耦合单元
CN106291834A (zh) * 2015-05-22 2017-01-04 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 光学通讯装置
CN205067810U (zh) * 2015-10-14 2016-03-02 武汉华工正源光子技术有限公司 一种对扣密封多通道波分复用器件
CN106405449A (zh) * 2016-12-05 2017-02-15 中北大学 垂直耦合纳米光波导双光路芯片级磁强计
CN208656776U (zh) * 2018-05-16 2019-03-26 苏州易缆微光电技术有限公司 硅基集成光收发模块芯片
CN110618504A (zh) * 2019-09-24 2019-12-27 武汉光迅科技股份有限公司 一种光模块
CN210723245U (zh) * 2019-11-15 2020-06-09 恒大新能源技术(深圳)有限公司 电池侧封封装机构

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114660742A (zh) * 2022-05-23 2022-06-24 长芯盛(武汉)科技有限公司 一种光电模组的封装结构以及使用该封装结构的光电模组
WO2023241308A1 (zh) * 2022-06-13 2023-12-21 华为技术有限公司 一种光传输模块、光模块、电路板组件及光网络设备

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