CN114019621B - 光模块器件以及光学组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光模块器件和光学组件。所述光模块器件包括：第一准直器透镜；第二准直器透镜；第一滤波片；第二滤波片；棱镜。五者的相对位置以及光学性能使得低成本的实现分光和光线汇聚，并且让所述TO封装件可以垂直于所述准直器透镜的准直方向安装，无需对光模块器件的外壳进行额外的规划，或者对TO封装件的装配方式或装配组件进行额外的规划，有效的降低了光模块器件与TO封装件配合使用时的装配难度。

Description

光模块器件以及光学组件

技术领域

本发明涉及光模块器件的领域，尤其涉及一种光模块器件以及光学组件。

背景技术

光通信在现在的通讯链路上扮演着及其重要的作用。传统的双绞线、同轴线会随着布线的延长而导致高损耗，并且需要中间放大的电力需求。并且，传统的双绞线、同轴线的带宽无法满足越来越快的通信需求。为此，光线路传输变得越来越重要。

现有技术中，通常采用光纤作为传送光的介质，采用光模块作为光收发的器件。光模块通常被称为BOSA，是一种将激光管（Laser Diode）、PIN-TIA（Transimpedanceamplifier）、光学滤波片、金属件、陶瓷套筒（Sleeve）以及陶瓷插芯（Ferrule）集成在一起的光学器件。

现有技术中，进行BOSA封装时的封装难度较大，非常影响BOSA的产量。

发明内容

本发明的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种光模块器件以及光学组件。

为了实现上述目的，本发明提供了一种光模块器件，包括：

第一准直器透镜；

第二准直器透镜，与所述第一准直器透镜相对设置，所述第二准直器透镜的准直方向与所述第一准直器透镜的准直方向平行，且所述第二准直器透镜与所述第一准直器透镜在垂直所述第一准直器透镜的准直方向上具有高度差；

第一滤波片，设置于所述第一准直器透镜与所述第二准直器透镜之间，用于对所述第一准直器透镜与所述第二准直器透镜准直后的光信号进行增透或者反射；

第二滤波片，设置于所述第一准直器透镜与所述第二准直器透镜之间，并设置在所述第一滤波片的反射方向上，用于对入射至所述第二滤波片的光信号进行增透或反射，且所述第二滤波片出射的增透光信号垂直于所述第一准直器透镜的准直方向；

棱镜，设置于所述第一准直器透镜与所述第二准直器透镜之间，并与所述第二滤波片相对设置，用于改变所述第二滤波片反射的光信号的方向，使自所述棱镜出射的光信号垂直于所述第一准直器透镜的准直方向。

可选的，所述第一滤波片与所述第一准直器透镜的准直方向之间呈45°夹角，且自所述第一滤波片出射的增透光信号的方向平行于所述第一准直器透镜的准直方向，自所述第一滤波片出射的反射光信号的方向垂直于所述第一准直器透镜的准直方向。

可选的，所述第二滤波片与所述第一准直器透镜的准直方向之间呈8°至13°夹角。

可选的，所述第一滤波片对第一波段的光信号增透，对第二波段的光信号反射，所述第二滤波片对第二波段的光信号增透，对第三波段的光信号反射，且所述第一波段的波长大于所述第三波段的波长，所述第三波段的波长大于所述第二波段的波长。

可选的，所述第一波段包括1490nm波段和1577nm波段，所述第二波段的波长范围为1260nm -1280 nm，所述第三波段包括的波长范围为1290nm -1330 nm。

可选的， 还包括支架，所述第一滤波片、第二滤波片、棱镜均设置在所述支架上。

可选的，还包括管件，所述支架装配于所述管件的第一端，所述管件的第二端用于装配光纤，且所述第二准直器透镜靠近所述管件的第二端设置，且所述管件的长度方向平行于所述第一准直器透镜的准直方向；

所述第二准直器透镜以及所述第一准直器透镜装配于所述支架，或设置在所述管件内。

本申请还提供了一种光学组件，包括所述的光模块器件，以及TO封装件，所述TO封装件装配于所述光模块器件的外表面，设置在所述第二滤波片的反射光信号的出光方向上，和/或设置在所述棱镜的出光方向上。

可选的，所述光模块器件还包括管件，所述第一滤波片、第二滤波片与所述棱镜装配于所述管件的第一端，所述管件的第二端用于装配光纤，且所述管件的长度方向平行于所述第一准直器透镜的准直方向；所述TO封装件的管座包括安装面，所述安装面用于安装激光器芯片，所述安装面垂直于所述管座的长度方向设置。

可选的，所述TO封装件包括TO46封装件。

本发明的优点在于，所述光模块器件以及光学组件设置了第一滤波片、第二滤波片和棱镜等，使得所需的光信号能够垂直于准直器透镜的准直方向出射，因此，通过规划所述光模块器件的壳体，就可给后续需要装配的TO封装件提供合适的装配区域，让所述TO封装件可以垂直于所述准直器透镜的准直方向安装，无需对光模块器件的外壳进行额外的规划，或者对TO封装件的装配方式或装配组件进行额外的规划，有效的降低了光模块器件与TO封装件配合使用时的装配难度。

附图说明

图1是现有技术中光模块器件的结构示意图。

图2是本发明的一实施例中所述光模块器件的透视示意图。

图3是本发明的一实施例中所述光模块器件的外表面的示意图。

图4是本发明的一实施例中所述光模块器件汇聚光信号时的光路示意图。

图5是本发明的一实施例中所述光模块器件分光时的光路示意图。

图6是本申请一实施例中所述光学组件的结构示意图。

具体实施方式

研究发现，现有技术中BOSA封装难度较大的原因在于，现有技术中，BOSA中的配器组件需要实现斜出光，此时，必须在BOSA管体外部增加一个TO46的支架，才可以实现对BOSA的封装才能完成封装，且TO46耦合封装使用的工装夹具必须进行倾斜设计，工装复杂且装配困难。

请参阅图1，是现有技术中光模块器件的结构示意图。

在图1中所示的光模块包含连接光纤1的第一准直透镜2，以及与所述第一准直透镜2相对设置的第二准直透镜4。两个所述准直透镜之间设置有所述适配器5，且所述适配器的各个出光口分别采用滤波片3、6、7实现分光。并且，滤波片3为13°滤波片，滤波片6为45°滤波片，滤波片7为8°滤波片。1310nm的光信号入射至所述第一准直透镜2后，光路方向也如图1中的虚线所示。

由图1可以看出，1270nm波段的光被斜反射，在接收该1270nm的光信号时，需要歪斜着装配TO46装配组件，所述TO46装配组件无法垂直于BOSA管体，因此BOSA的装配难度较大。

为了解决上述问题，以下提出了一种新的光模块器件和光学组件，所述光模块器件和光学组件能够克服上述问题，简化工装复杂度以及装配困难度。

下面结合附图对本发明提供的光模块器件和光学组件的具体实施方式做详细说明。

请参阅图2和图3，其中图2是本发明的一实施例中所述光模块器件100的透视示意图。图3是本发明的一实施例中所述光模块器件100的外表面的示意图。

在该实施例中， 所述光模块器件100，包括第一准直器透镜105、第二准直器透镜102、第一滤波片106、第二滤波片104和棱镜103。

在该实施例中，所述第一准直器透镜105和第二准直器透镜102均用于实现光信号的准直。所述第一准直器透镜105和第二准直器透镜102均具有球状端面，并通过球状端面的曲率聚焦光束，实现准直功能。

准直器透镜的价格较低，因此使用准直器透镜，具有成本低的优点。使用准直器透镜还具有长工作距离时插入损耗低、工作距离范围大等一系列的优点。

光信号能够自所述第一准直器透镜105的非球状端面入射。该非球状端面与所述球状端面相对。光信号自该非球状端面入射后，在球状端面出射时，即被汇聚成平行光。因此，即使所述第一准直器透镜105的非球状端面的入射光为发散光，也能够通过所述第一准直器透镜105矫正成平行光。

所述第二准直器透镜102与所述第一准直器透镜105相对设置，即所述第二准直器透镜102的球状端面与所述第一准直器透镜105的球状端面相对设置。所述第二准直器透镜102的准直方向与所述第一准直器透镜105的准直方向平行，且所述第二准直器透镜102与所述第一准直器透镜105在垂直所述第一准直器透镜105的准直方向上具有高度差。

所述第二准直器透镜102靠近光纤1设置。在光信号自所述第一准直器透镜105的非球状端面入射后，经所述第二准直器透镜102的非球状端面出射，此时可以参照图4，图4是本发明的一实施例中所述光模块器件100汇聚光信号时的光路示意图。在图4所示的实施例中，发散的光信号经所述第一准直器透镜105和第二准直器透镜102汇聚到所述光纤1内。

所述第一滤波片106设置于所述第一准直器透镜105与所述第二准直器透镜102之间，用于对所述第一准直器透镜105与所述第二准直器透镜102准直后的光信号进行增透或者反射。

所述第二滤波片104设置于所述第一准直器透镜105与所述第二准直器透镜102之间，并设置在所述第一滤波片106的反射方向上，用于对入射至所述第二滤波片104的光信号进行增透或反射，且所述第二滤波片104出射的增透光信号垂直于所述第一准直器透镜105的准直方向。

所述棱镜103设置于所述第一准直器透镜105与所述第二准直器透镜102之间，并与所述第二滤波片104相对设置，用于改变所述第二滤波片104反射的光信号的方向，使自所述棱镜103出射的光信号垂直于所述第一准直器透镜105的准直方向。

所述棱镜103是由两两相交但彼此均不平行的平面围成的透明物体，用以分光或使光束发生色散。在该实施例中，所述棱镜103的角度为45°，所述棱镜103的制备材料包括SiO₂，实际上也可根据需要设置所述棱镜103的角度和的制备材料。

该实施例中的光学组件的优点在于，设置了第一滤波片106、第二滤波片104和棱镜103等，使得所需的光信号能够垂直于准直器透镜的准直方向出射，因此，通过规划所述光模块器件的壳体，就可给后续需要装配的TO封装件200提供合适的装配区域，让所述TO封装件200可以垂直于所述准直器透镜的准直方向安装，无需对光模块器件100的外壳进行额外的规划，或者对TO封装件200的装配方式或装配组件进行额外的规划，有效的降低了光模块器件100与TO封装件200配合使用时的装配难度。

在图2、图3所示的实施例中，为了对自两个准直器透镜入射的光进行垂直于所述准直器透镜的准直方向的反射，或平行于所述准直器透镜的准直方向的增透，这里将所述第一滤波片106设置成与所述第一准直器透镜105的准直方向之间呈45°夹角。这样，自所述第一滤波片106出射的增透光信号的方向平行于所述第一准直器透镜105的准直方向，自所述第一滤波片106出射的反射光信号的方向垂直于所述第一准直器透镜105的准直方向。

所述第二滤波片104与所述第一准直器透镜的准直方向之间呈8°至13°夹角，若超出这个范围，所述光模块器件100的光学特性会下降。

实际上，由于第一准直器透镜的准直方向与第二准直器透镜的准直方向平行，因此，也可以说所述第二滤波片104与所述第二准直器透镜的准直方向之间呈8°至13°夹角，以及也可以说所述第一滤波片106与所述第二准直器透镜的准直方向之间呈45°夹角。

在一实施例中，所述第二滤波片104与所述第一准直器透镜的准直方向之间的夹角为8°。研究发现，在所述第二滤波片104与所述第一准直器透镜的准直方向之间的夹角为8°时，所述光模块器件100的光学特性最佳。

这里所指的夹角，也指的是所述第一滤波片106以及第二滤波片104的贴装角度跟准直器透镜的准直方向的角度。

在该实施例中，所述第一滤波片106对第一波段的光信号增透，对第二波段的光信号反射，所述第二滤波片104对第二波段的光信号增透，对第三波段的光信号反射。因此，可以通过规定不同光信号自第一准直器透镜105或第二准直器透镜102入射，来实现对所述光模块器件100的出光的规划。

例如，要实现第一波段的光信号的传输，可以将第一光信号从第一准直器透镜105入射，经所述第一滤波片106以及第二准直器透镜102，所述第一波段的光信号可以经所述光纤1传输出去，所述第一波段的光信号汇聚到所述光纤1，进行后续的传输，完成光信号的发射功能。

请参阅图5，为一实施例中所述光模块器件100分光时的光路示意图。

在该实施例中，要实现第二波段的光信号的传输，可以将第二波段的光信号从第二准直器透镜102入射，这样，经所述第一滤波片106反射，所述第二滤波片104的增透，即可实现所述第二波段的光信号自第二滤波片104的出射。并且，所述第二波段的光信号的方向垂直于所述光模块器件100的外表面射出，非常有利于TO封装件的耦合封装，封装完成后即可实现光信号接收。

要实现第三波段的光信号的传输，也可将第三波段的光信号从第二准直器透镜102入射，这样，经所述第一滤波片106反射，再经所述第二滤波片104反射，所述第三波段的光信号可以自棱镜103的出射。并且，所述第三波段的光信号的方向垂直于所述光模块器件100的外表面射出，非常有利于TO封装件的耦合封装，封装完成后即可实现光信号接收。

所述第一波段的波长范围包括1490nm波段和1577nm波段，所述第二波段的波长范围为1260nm -1280 nm，所述第三波段的波长范围为1290nm -1330 nm。并且，可以看出，第一波段的波长>第三波段的波长>第二波段的波长。实际上，也可根据需要设置所述第一滤波片106和第二滤波片104的增透、反射波段。

例如，在图6所示的实施例中，所述第一波段包括1490nm波段和1577nm波段，因此，1490nm波段和1577nm波段的光信号均可通过所述第一滤波片106106。因此，所述光模块器件100能够将Combo PON BOSA中激光器发出的1490nm的光信号以及1577nm的光信号耦合至光纤1中，形成图6中所示的汇聚光。

在图5所示的实施例中，所述第二波段包括1260~1280nm波段，所述第三波段包括1290~1330nm波段，因此，使用所述光模块器件100，也能将外部光纤1发送过来的1270nm的光信号和1310nm的光信号进行分离，由所述第二滤波片104104对1290~1330nm的光实现增透功能，第二滤波片104104对1260~1280nm的光实现反射功能。

在图5所示的实施例中，所述光模块器件100通过棱镜103将1260-1280nm的倾斜光进行了矫正，使矫正后光线与所述光模块器件100的外表面垂直，降低光模块器件100的成本，又降低了TO封装件的耦合封装的难度。

向所述光模块器件100中输入1310nm的光信号以及1270nm的光信号时，所述光模块器件100能够轻松实现对两个波段的光信号的分别接收的功能。

所述光模块器件100还包括支架，所述第一滤波片106、第二滤波片104、棱镜103均设置在所述支架上。在图2至图4所示的实施例中，所述第一准直器透镜105以及第二准直器透镜102也可以装配在所述支架上。

所述支架可以采用塑胶材料制备，或者采用金属材料制备。并且，所述支架表面提供有较为平整的第一装配面，用于装配所述第一滤波片106、第二滤波片104、棱镜103。

所述光模块器件100还包括管件101，所述支架装配于所述管件101的第一端，所述管件101的第二端用于装配光纤1，且所述第二准直器透镜102靠近所述管件101的第二端设置，且所述管件101的长度方向平行于所述第一准直器透镜105的准直方向。

在一些实施例中，所述管件101可以采用塑胶材料制备，或者采用金属材料制备。并且，所述管件101中空，第二端能够装配所述光纤1，第一端能够装配所述支架。

在一些实施例中，所述第一准直器透镜105以及第二准直器透镜102也可以设置在所述管件101内。

在一些实施例中，所述管件101表面提供有垂直于所述第一准直器透镜105的准直方向的第二装配面。通过该装配面，可以将后续需要装配的TO封装件200垂直于所述管件101表面的装配到所述光模块器件100，减小了TO封装件200的装配难度。

本申请的实施例中还提供了一种光学组件。

请参阅图6，为本申请一实施例中所述光学组件的结构示意图。

在该实施例中，所述光学组件包括所述的光模块器件100，以及TO封装件200，所述TO封装件装配于所述光模块器件的外表面，设置在所述第二滤波片104的反射光信号的出光方向上，和/或设置在所述棱镜103的出光方向上。

所述光模块器件100还包括管件101，所述第一滤波片106、第二滤波片104与所述棱镜103装配于所述管件101的第一端，所述管件101的第二端用于装配光纤1，且所述管件101的长度方向平行于所述第一准直器透镜105的准直方向；所述TO封装件的管座包括安装面，所述安装面用于安装激光器芯片，所述安装面垂直于所述管座的长度方向设置。

所述TO封装件包括TO46封装件。

该实施例中的光学组件的优点在于，设置了第一滤波片106、第二滤波片104和棱镜103等，使得所需的光信号能够垂直于准直器透镜的准直方向出射，因此，通过规划所述光模块组件的壳体，就可给后续需要装配的TO封装件200提供合适的装配区域，让所述TO封装件200可以垂直于所述准直器透镜的准直方向安装，无需对光模块器件100的外壳进行额外的规划，或者对TO封装件200的装配方式或装配组件进行额外的规划，有效的降低了光模块器件100与TO封装件200配合使用时的装配难度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种光模块器件，其特征在于，包括：

第一准直器透镜；

第二准直器透镜，与所述第一准直器透镜相对设置，所述第二准直器透镜的准直方向与所述第一准直器透镜的准直方向平行，且所述第二准直器透镜与所述第一准直器透镜在垂直所述第一准直器透镜的准直方向上具有高度差；

第一滤波片，设置于所述第一准直器透镜与所述第二准直器透镜之间，用于对所述第一准直器透镜与所述第二准直器透镜准直后的光信号进行增透或者反射； 第二滤波片，设置于所述第一准直器透镜与所述第二准直器透镜之间，并设置在所述第一滤波片的反射方向上，用于对入射至所述第二滤波片的光信号进行增透或反射，且所述第二滤波片出射的增透光信号垂直于所述第一准直器透镜的准直方向；棱镜，设置于所述第一准直器透镜与所述第二准直器透镜之间，并与所述第二滤波片相对设置，用于改变所述第二滤波片反射的光信号的方向，使自所述棱镜出射的光信号垂直于所述第一准直器透镜的准直方向；

所述第一滤波片与所述第一准直器透镜的准直方向之间呈45°夹角，且自所述第一滤波片出射的增透光信号的方向平行于所述第一准直器透镜的准直方向，自所述第一滤波片出射的反射光信号的方向垂直于所述第一准直器透镜的准直方向；

所述第二滤波片与所述第一准直器透镜的准直方向之间呈8°至13°夹角。

2.根据权利要求1所述的光模块器件，其特征在于，

所述第一滤波片对第一波段的光信号增透，对第二波段的光信号反射，所述第二滤波片对第二波段的光信号增透，对第三波段的光信号反射，且所述第一波段的波长大于所述第三波段的波长，所述第三波段的波长大于所述第二波段的波长。

3.根据权利要求2所述的光模块器件，其特征在于，

所述第一波段包括1490nm波段和1577nm波段，所述第二波段的波长范围为1260nm -1280 nm，所述第三波段包括的波长范围为1290nm -1330 nm。

4.根据权利要求1所述的光模块器件，其特征在于，

还包括支架，所述第一滤波片、第二滤波片、棱镜均设置在所述支架上。

5.根据权利要求4所述的光模块器件，其特征在于，

还包括管件，所述支架装配于所述管件的第一端，所述管件的第二端用于装配光纤，且所述第二准直器透镜靠近所述管件的第二端设置，且所述管件的长度方向平行于所述第一准直器透镜的准直方向；

所述第二准直器透镜以及所述第一准直器透镜装配于所述支架，或设置在所述管件内。

6.一种光学组件，其特征在于，

包括如权利要求1所述的光模块器件，以及TO封装件，所述TO封装件装配于所述光模块器件的外表面，设置在所述第二滤波片的反射光信号的出光方向上，和/或设置在所述棱镜的出光方向上。

7.根据权利要求6所述的光学组件，其特征在于，

所述光模块器件还包括管件，所述第一滤波片、第二滤波片与所述棱镜装配于所述管件的第一端，所述管件的第二端用于装配光纤，且所述管件的长度方向平行于所述第一准直器透镜的准直方向；所述TO封装件的管座包括安装面，所述安装面用于安装激光器芯片，所述安装面垂直于所述管座的长度方向设置。

8.根据权利要求6所述的光学组件，其特征在于，

所述TO封装件包括TO46封装件。

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