CN114200593A - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光模块，属于光纤通信技术领域。本申请提供了一种光模块，由汇聚透镜朝向光芯片，可以将来自光芯片的发散光汇聚为平行光，也可以将传输给光芯片的光汇聚为汇聚光；汇聚透镜能够通过反射面与朝向耦合透镜的端面建立光连接，耦合透镜设置在光纤支架上，实现了透镜组件与光纤支架之间的光连接；光纤支架设置有从一侧端面向另一侧端面贯通的腔体，腔体未贯穿另一侧端面，另一侧端面表面设置有耦合透镜；光纤从所述一侧伸入所述腔体中，实现了耦合透镜与光纤之间的光连接；从而建立了光纤与光芯片之间的光连接。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

传统光模块包括光纤支架、透镜组件和光纤阵列，光纤支架的一端与透镜组件通过定位柱与定位孔连接，光纤阵列包括多根光纤，多根光纤固定于光线支架上的固定槽。多根光纤，沿着光纤插槽伸出光纤支架外，与透镜组件一端的透镜阵列对应接触。

由于光纤插槽的直径为0.126~0.130mm，光纤直径为0.125±0.001mm，导致光纤在光纤插槽内有空间上下翘动。又由于光纤沿着光纤插槽伸出光纤支架外一端距离，更容易造成光纤上下翘动。由于上述原因导致透镜组件发射的光斑不能按理论值到达光纤的中心，导致光信号的耦合效率降低。

发明内容

本申请提供了一种光模块，提高光信号的耦合效率。

一方面，本申请实施例提供一种光模块，包括：

上壳体，与下壳体形成腔体；

电路板，位于所述腔体中，表面设置有光芯片；

光纤支架，设置有从一侧端面向另一侧端面贯通的腔体，所述腔体未贯穿所述另一侧端面，所述另一侧端面表面设置有耦合透镜；光纤从所述一侧伸入所述腔体中；

透镜组件，设置于所述电路板表面，罩设在所述光芯片上；

设置有朝向所述光芯片的汇聚透镜；

设置有朝向所述耦合透镜的端面；

设置有反射面，所述汇聚透镜能够通过所述反射面与所述端面建立光连接；

所述端面与所述耦合透镜之间建立光连接；

来自所述反射面的光能够垂直入射所述端面；

来自所述耦合透镜的光能够垂直入射所述端面；

所述端面在光的入射处未设置汇聚透镜。

另一方面，本申请实施例提供一种光模块，包括：

上壳体，与下壳体形成腔体；

电路板，位于所述腔体中，表面设置有光芯片；

光纤支架，设置有从一侧端面向另一侧端面贯通的腔体，所述腔体未贯穿所述另一侧端面，所述另一侧端面表面设置有耦合透镜；光纤从所述一侧伸入所述腔体中；

透镜组件，设置于所述电路板表面，罩设在所述光芯片上；设置有朝向所述光芯片的汇聚透镜；设置有朝向所述耦合透镜的端面，所述端面为倾斜的透射面；设置有反射面，所述汇聚透镜能够通过所述反射面与所述端面建立光连接；

所述端面与所述耦合透镜之间建立光连接；

来自所述反射面的光能够倾斜入射所述端面；

来自所述耦合透镜的光能够倾斜入射所述端面；

所述端面在光的入射处未设置汇聚透镜

另一方面，本申请实施例提供一种光模块，包括：

上壳体，与下壳体形成腔体；

电路板，位于所述腔体中，表面设置有光芯片；

光纤支架，设置有从一侧端面向另一侧端面贯通的腔体，所述腔体未贯穿所述另一侧端面，所述另一侧端面表面设置有耦合透镜；光纤从所述一侧伸入所述腔体中；

透镜组件，设置于所述电路板表面，罩设在所述光芯片上；设置有朝向所述光芯片的汇聚透镜；设置有朝向所述耦合透镜的端面，所述端面设置有均光透镜；设置有反射面，所述汇聚透镜能够通过所述反射面与所述均光透镜建立光路连接；

所述均光透镜的表面为高度渐变的曲面，所述曲面的最低表面向最高表面呈螺旋状渐变；

所述均光透镜朝向所述耦合透镜。

有益效果：本申请提供了一种光模块，由汇聚透镜朝向光芯片，可以将来自光芯片的发散光汇聚为平行光，也可以将传输给光芯片的光汇聚为汇聚光；汇聚透镜能够通过反射面与朝向耦合透镜的端面建立光连接，耦合透镜设置在光纤支架上，实现了透镜组件与光纤支架之间的光连接；光纤支架设置有从一侧端面向另一侧端面贯通的腔体，腔体未贯穿另一侧端面，另一侧端面表面设置有耦合透镜；光纤从所述一侧伸入所述腔体中，实现了耦合透镜与光纤之间的光连接；从而建立了光纤与光芯片之间的光连接。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的一些实施例，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为光网络终端结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图；

图4为本申请实施例提供的光模块分解结构示意图；

图5为本申请实施例提供的电路板、光纤支架与透镜组件的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的光纤支架与透镜组件的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的光纤支架与透镜组件的分解结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种光纤支架的第一角度结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种光纤支架的第二角度结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种光纤支架的第三角度结构示意图；

图11为本申请实施例提供的一种光纤支架的刨面图；

图12为本申请实施例提供的另一种光纤支架的第一角度结构示意图；

图13为本申请实施例提供的另一种光纤支架的第二角度结构示意图；

图14为本申请实施例提供的另一种光纤支架的第三角度结构示意图；

图15为本申请实施例提供的另一种光纤支架的刨面图；

图16为本申请实施例提供的透镜组件的第一角度结构示意图；

图17为本申请实施例提供的透镜组件的第二角度结构示意图；

图18为本申请实施例提供的透镜组件的第三角度结构示意图；

图19为本申请实施例提供的透镜组件的刨面图；

图20为本申请实施例提供的光纤支架与透镜组件的刨面图

图21为本申请实施例提供的第一种光路原理图；

图22为本申请实施例提供的第二种光路原理图；

图23为本申请实施例提供的第三种光路原理图；

图24为本申请实施例提供的第四种光路原理图；

图25为本申请实施例中均光透镜螺旋状结构示意图；

图26为本申请实施例中均光透镜俯视图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

光纤通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导等信息传输设备中传输，利用光在光纤/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使用的是电信号，为了在光纤/光波导等信息传输设备与计算机等信息处理设备之间建立信息连接，就需要实现电信号与光信号的相互转换。

光模块在光纤通信技术领域中实现上述光、电信号的相互转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过其内部电路板上的金手指实现与外部上位机之间的电连接，主要的电连接包括供电、I2C信号、数据信号以及接地等；光模块通过光接口实现与外部光纤的光连接，外部光纤的连接方式有多种，衍生出多种光纤连接器类型；在电接口处使用金手指实现电连接，已经成为光模块行业在的主流连接方式，以此为基础，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范；采用光接口与光纤连接器实现的光连接方式已经成为光模块行业的主流连接方式，以此为基础，光纤连接器也形成了多种行业标准，如LC接口、SC接口、MPO接口等，光模块的光接口也针对光纤连接器做了适配性的结构设计，在光接口处设置的光纤适配器因此具有多种类型。

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终端100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接；

光纤101的一端连接远端服务器，网线103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101与网线103的连接完成；而光纤101与网线103之间的连接由具有光模块200的光网络终端100完成。

光模块200的光接口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电接口对外接入光网络终端100中，与光网络终端100建立双向的电信号连接；在光模块内部实现光信号与电信号的双向相互转换，从而实现在光纤与光网络终端之间建立信息连接；具体地，来自光纤101的光信号由光模块转换为电信号后输入至光网络终端100中，来自光网络终端100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤101中。

光网络终端具有光模块接口102，用于接入光模块200，与光模块200建立双向的电信号连接；光网络终端具有网线接口104，用于接入网线103，与网线103建立双向的电信号连接（一般为以太网协议的电信号，与光模块使用的电信号属于不同的协议/类型）；光模块200与网线103之间通过光网络终端100建立连接，具体地，光网络终端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，光网络终端作为光模块的上位机监控光模块的工作。光网络终端是光模块的上位机，向光模块提供数据信号，并接收来自光模块的数据信号，至此，远端服务器通过光纤、光模块、光网络终端及网线，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。

常见的本地信息处理设备包括路由器、家用交换机、电子计算机等；常见的光网络终端包括光网络单元ONU、光线路终端OLT、数据中心服务器、数据中心交换机等。

图2为光网络终端结构示意图。如图2所示，在光网络终端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内部设置有电连接器，用于接入光模块的电接口（如金手指等）；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部。

光模块200插入光网络终端中，光模块的电接口插入笼子106内部的电连接器，光模块的光接口与光纤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，从而使笼子内部设置有电连接器；光模块插入笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量传导给笼子106，然后通过笼子上的散热器107进行扩散。

图3为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本申请实施例提供的光模块分解结构示意图。如图3-4所示，本申请实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、解锁部件203、电路板300、透镜组件400、光纤阵列500和光纤适配器600。

上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口的包裹腔体；包裹腔体的外轮廓一般呈现方形体，具体地，下壳体包括主板以及位于主板两侧、与主板垂直设置的两个侧板；上壳体包括盖板，盖板盖合在上壳体的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳体还可以包括位于盖板两侧、与盖板垂直设置的两个侧壁，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体盖合在下壳体上。

两个开口具体可以是位于光模块同一端的两处开口（204、205），也可以是在光模块不同端的两处开口；其中一个开口为电接口204，电路板的金手指从电接口204伸出，插入光网络终端等上位机中；另一个开口为光接口205，光模块内部的光纤适配器位于此处以用于与外部光纤连接器（外部光纤）连接；电路板300、透镜组件400、光纤阵列500和光纤适配器600等光电器件位于包裹腔体中。

采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、透镜组件400、光纤阵列500及光纤适配器600等器件安装到壳体中，由上壳体、下壳体形成光模块最外层的封装保护壳体；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；一般不会将光模块的壳体做成一体部件，一体化的壳体不利于壳体内部器件的装配。

解锁部件203位于包裹腔体/下壳体202的外壁，用于实现光模块与上位机之间的固定连接，或解除光模块与上位机之间的固定连接。

解锁部件203具有与上位机笼子匹配的卡合部件；拉动解锁部件的末端可以在使解锁部件在外壁的表面相对移动；光模块插入上位机的笼子里，由解锁部件的卡合部件将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁部件，解锁部件的卡合部件随之移动，进而改变卡合部件与上位机的连接关系，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。

电路板300上设置有光发射芯片LD、驱动芯片LDD、光接收芯片PD、跨阻放大芯片TIA、限幅放大芯片LA及微处理器芯片MCU，其中光发射芯片与光接收芯片直接贴装在光模块的电路板上，此种形态业内称为COB（chip on board）封装。

电路板通过电路走线将光模块中的用电器件按照电路设计连接在一起，以实现供电、电信号传输及接地等电功能。

电路板一般为硬性电路板，硬性电路板由于其相对坚硬的材质，还可以实现承载作用，如硬性电路板可以平稳的承载芯片；当透镜组件位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳的承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中，具体地，在硬性电路板的一侧末端表面形成金属引脚/金手指，用于与电连接器连接；这些都是柔性电路板不便于实现的。常见的硬性电路板为印制电路板PCB。

光模块有时也会使用柔性电路板，作为硬性电路板的补充；柔性电路板一般与硬性电路板配合使用。

透镜组件400设置在电路板300上，采用罩扣式的方式罩设在光芯片301的上方（光芯片主要指光发射芯片、驱动芯片、光接收芯片、跨阻放大芯片、限幅放大芯片等与光电转换功能相关的芯片），透镜组件400与电路板300形成包裹光发射芯片、光接收芯片等光芯片的腔体，透镜组件400与电路板300一起形成了封装光芯片的结构。光发射芯片发出的光经透镜组件400反射后进入光纤阵列400中，来自光纤阵列400的光经透镜组件400反射后进入光接收芯片中，透镜组件在光发射芯片及光纤阵列之间建立了相互的光连接。透镜组件不仅起到密封光芯片的作用，同时也建立了光芯片与光纤阵列之间的光连接。

透镜组件400可以采用聚合物材料经注塑工艺一体成型制成。具体地，该透镜组件400的制成材料包括PEI（Polyetherimide，聚醚酰亚胺）塑料(Ultem系列)等透光性好的材料。由于透镜组件400中的所有光束传播元件均采用相同的聚合物材料单片形成，从而可以大大减少成型模具，降低了制造成本和复杂度。同时，本申请实施例基于上述所设置的透镜组件400结构只需调节入射光束以及光纤的位置，安装调试简单。

光纤阵列500一端与透镜组件400之间建立光连接，另一端与光纤适配器600建立光连接。光纤阵列由多根光纤组成，其将来自透镜组件的光传输至光纤适配器，实现对外发出光信号，其将来自光纤适配器的光传输至透镜组件，实现从光模块外部接收光信号。光纤阵列与透镜组件之间具有良好的光耦合结构设计，来自透镜组件的多路汇聚光入射到光纤阵列的多路光纤中，利用透镜组件的光学结构实现与光发射芯片的光连接；将来自光纤阵列的多路光入射到透镜组件中，利用透镜组件的光学结构实现与光接收芯片的光连接。光纤阵列与透镜组件之间具有良好的固定结构设计，可以实现光纤阵列与透镜组件之间的相对固定，从而形成透镜组件与电路板相对固定，光纤阵列与透镜组件相对固定。

光纤适配器600位于上、下壳体形成的光接口处，是光模块与光模块外部的光纤连接器（光纤）实现连接的连接件；此外，为了与外部的光纤连接器实现连接，往往还需要在上、下壳体上、光接口处设置匹配的结构。光纤适配器一般具有标准形状及尺寸，便于外部光纤连接器/插头插入，其内部具有多个光纤对接口，包括传出光信号的接口及传入光信号的接口。常见的光纤连接器/插头为MT型光纤连接器（如MPO(Multi-fiber Push On)光纤跳线连接器）。通过光纤连接器插入光模块的光纤适配器，使得光模块内部的光信号可以传入外部光纤中，使得光模块外部的光信号可以传入光模块内部。

图5为本申请实施例提供的电路板、光纤支架与透镜组件的结构示意图。图6为本申请实施例提供的光纤支架与透镜组件的结构示意图。图7为本申请实施例提供的光纤支架与透镜组件的分解结构示意图。图8为本申请实施例提供的光纤支架的第一角度结构示意图。图9为本申请实施例提供的光纤支架的第二角度结构示意图。图10为本申请实施例提供的光纤支架的第三角度结构示意图。图11为本申请实施例提供的光纤支架的刨面图。图16为本申请实施例提供的透镜组件的第一角度结构示意图。图20为本申请实施例提供的光纤支架与透镜组件的刨面图。如图5-12、16和20所示，本申请实施例中，光模块200还包括光纤支架700。光纤支架700，固定于电路板300上，内侧固定光纤阵列500的光纤501。具体的，

光纤501包括芯层、包层和保护层。其中，保护层包裹于包层，包层包裹于芯层，光信号在芯层中传输。

光纤支架700末端形成耦合透镜701。具体的，光纤支架700的末端包括第一侧面704和两个第二侧面705，两个第二侧面705分别位于第一侧面704的两端，第二侧面705相对于第一侧面704更凹陷。第一侧面704设置耦合透镜701。

耦合透镜701用于将透镜组件400发射的平行光汇聚为光斑，并耦合至光纤中，耦合透镜与光纤处于同一水平位置。耦合透镜701还可用于将光纤501传输来的光信号准直为平行光，并射入透镜组件400中。

光纤支架700，与透镜组件400连接。具体的，两个第二侧面705均设置有限位孔7051，透镜组件400的前端设置有两个限位柱4011，两个限位柱4011分别与两个限位孔7051对应。两个限位柱4011分别插入对应的限位孔7051中，使得光纤支架700与透镜组件400连接。

光纤支架700包括光纤凹槽702、光纤止位703、通孔706和表面开口707。光纤支架设置有从一侧端面向另一侧端面贯通的腔体，腔体未贯穿另一侧端面，另一侧端面表面设置有耦合透镜；光纤从所述一侧伸入所述腔体中。

腔体中设置有光纤凹槽702及光纤止位703；通孔706为上述一侧端面上的开孔，表面开口为位于腔体上方的开口。

光纤凹槽702，包括光纤固定槽7021和光纤插槽7022，用于固定光纤阵列500的光纤501。具体的，光纤固定槽7021，直径大于光纤插槽7022，用于固定光纤501的保护层。光纤插槽7022，可以用于固定光纤501的包层。

实际生产中，光纤固定槽7021的尺寸较大，光纤固定槽7021的误差较大。具体的，实际生产中，光纤固定槽7021的直径为0.126-0.130mm，光纤501的保护层的直径为0.125±0.001mm，则光纤501在光纤固定槽7021中有较大的翘动空间，且装配引起的公差在200μm。这对于光斑、光纤（仅包括芯层和包层）来讲，这种较大的翘动空间会影响光信号准确进入光纤，不能满足实际精度要求。

然而，由于光纤的包层的尺寸较小，则用于固定光纤的包层的光纤插槽7022在实际生产中误差较小。透镜组件400与光纤之间的装配误差为20μm。但这相对于200μm来说仅有其十分之一，属于可承受范围。所以，光纤中部分段落没有保护层，仅有芯层和包层。

光纤501的保护层固定于光纤固定槽7021中；光纤501中仅有芯层和包层的部分段落，前端置于光纤固定槽7021中，末端置于光纤插槽7022中。

由于光纤插槽7022的直径大于光纤501的包层的直径，为了使得光纤插槽7022可以固定光纤501的包层，当光纤501的包层插入光纤插槽7022，且止于光纤止位703时，将光纤501与光纤插槽7022通过化学胶水粘接。

光纤止位703，位于光纤插槽7022与耦合透镜701之间，用于限制光纤501的端面。光纤501的端面只能止位于光纤止位703之前，不能越过光纤止位703。

光纤501的端面朝向耦合透镜701。光纤501接收的外界光信号经耦合透镜701后射向透镜组件400。透镜组件400发射的光信号经耦合透镜701耦合至光纤501中。

通孔706，位于光纤支架700的前端，用于插入光纤阵列500的光纤501。光纤501的末端插入通孔706，并越过通孔706沿着光纤凹槽702滑动，直至光纤501的端面止位于光纤止位703。

表面开口707，位于光纤支架700的表面，用于将光纤凹槽702暴露出来，便于向光纤凹槽702内注入胶水。

光纤支架700不仅用于固定光纤阵列500中的单根光纤，还用于固定光纤阵列500的多根光纤。

图8-11为本申请提供的一种具体实施例，不是光纤支架700唯一的结构状态。下面介绍光纤支架700的另一种结构状态。

图12为本申请实施例提供的另一种光纤支架的第一角度结构示意图。图13为本申请实施例提供的另一种光纤支架的第二角度结构示意图。图14为本申请实施例提供的另一种光纤支架的第三角度结构示意图。图15为本申请实施例提供的另一种光纤支架的刨面图。图12-15为本申请提供的另一种具体实施例。如图12-15所示，本申请实施例中，该光纤支架700除了于图8-11中的光纤支架700包括相同的耦合透镜701、光纤凹槽702、表面开口707和限位孔7051外，还包括表面凹槽708。具体的，

表面凹槽708，将靠近耦合透镜701的光纤插槽7022挖空，用于将光纤插槽7022暴露出来，便于向光纤插槽7022内注入胶水。

图17为本申请实施例提供的透镜组件的第二角度结构示意图。图18为本申请实施例提供的透镜组件的第三角度结构示意图。图19为本申请实施例提供的透镜组件的刨面图。如图5-7和16-20所示，本申请实施例中，透镜组件400，朝向耦合透镜701的面为朝向耦合透镜的透镜组件端面402，内表面设置汇聚透镜403，外表面设置反射面404。具体的，

透镜组件400中设置限位柱4011的面为第三侧面401，第三侧面401分别位于朝向耦合透镜的透镜组件端面402的两端，朝向耦合透镜的透镜组件端面402与第一侧面704对应，第三侧面401与第二侧面705对应。由于光纤支架700末端的第二侧面705相对于第一侧面704更凹陷，则朝向耦合透镜的透镜组件端面402相对于第三侧面401更凹陷。

传统的光模块中，折射面上设置有透镜，该透镜为汇聚透镜，可将透镜组件发射的光信号经汇聚透镜汇聚为光斑，并将光斑耦合至耦合透镜中。由于光斑直径在30μm，光纤直径在200μm，光斑直径远没有光纤更能承受装配误差。而本申请实施例中，朝向耦合透镜的透镜组件端面402，为平面或斜面，没有设置透镜，使得透镜组件400发射的光信号经朝向耦合透镜的透镜组件端面402以平行光形式发射至耦合透镜701中。光信号在透镜组件400与光纤支架700之间以平行光方式进行传输，承受光信号偏移的能力强，使得耦合至光纤的中心的光信号增加，提高耦合效率。

透镜组件400的内表面设置汇聚透镜403。具体的，垂直于光芯片上方的透镜组件400的内表面设置有汇聚透镜403。汇聚透镜403，为准直透镜，用于将光芯片发射的发射光信号准直为准直光。该准直光为垂直向上的平行光。

汇聚透镜403还位于反射面404的垂直下方。汇聚透镜403发射的平行光射入发射面404中。

反射面404，设置于透镜组件400的外表面。具体的，透镜组件400的外表面向内凹陷，凹陷的侧壁为反射面404。

图21为本申请实施例提供的第一种光路原理图。图22为本申请实施例提供的第二种光路原理图。图23为本申请实施例提供的第三种光路原理图。图24为本申请实施例提供的第四种光路原理图。当汇聚透镜403、反射面404、朝向耦合透镜的透镜组件端面402、耦合透镜701、光纤501之间有以下位置或角度关系时，均可提高光信号的耦合效率。如图21-24所示，

（1）当光芯片发射的光信号经汇聚透镜403、反射面404和朝向耦合透镜的透镜组件端面402射出的光信号为水平平行光时，耦合透镜701的中心轴线与光纤501的中心轴线重合。具体分为以下两种情况：入射角为入射光线与入射表面法线的夹角。

如图21所示，A、光在反射面上的入射角为45°，且朝向耦合透镜的透镜组件端面402为垂直面，即光垂直入射端面402，以使得光芯片发射的光信号经汇聚透镜403、反射面404和朝向耦合透镜的透镜组件端面402射出的光信号为水平平行光，端面402上的光出射处与光纤处于同一水平位置。

如图22所示，B、光在反射面上的入射角夹角大于45°，且朝向耦合透镜的透镜组件端面402为倾斜面，即光非垂直入射端面402，反射面404与朝向耦合透镜的透镜组件端面402之间相互配合，以使得光芯片发射的光信号经汇聚透镜403、反射面404和朝向耦合透镜的透镜组件端面402射出的光信号为水平平行光。端面402上的光出射处与光纤处于同一水平位置。

当从透镜组件400射出的光信号为水平平行光，耦合透镜701的中心轴线和光纤501的中心轴线重合，则从透镜组件400射出的光信号均经耦合透镜701耦合至光纤501的中心。具体的，水平平行光均垂直射入耦合透镜701，并在耦合透镜701的作用下汇聚为光斑，该光斑位于耦合透镜701的中心轴线或光纤501的中心轴线。由于耦合透镜701的中心轴线和光纤501的中心轴线重合，则该光斑位于光纤501的芯层。

（2）当光芯片发射的光信号经汇聚透镜403、反射面404和朝向耦合透镜的透镜组件端面402射出的光信号为倾斜平行光时，耦合透镜701的中心轴线与光纤501的中心轴线不重合。具体分为以下两种情况：

如图23所示，C、光在反射面上的入射角为45°，且朝向耦合透镜的透镜组件端面402为倾斜面，以使得光芯片发射的光信号经汇聚透镜403、反射面404和朝向耦合透镜的透镜组件端面402射出的光信号为倾斜平行光。端面402上的光出射处与光纤不在同一水平位置。

如图24所示，D、光在反射面上的入射角夹角小于45°，且朝向耦合透镜的透镜组件端面402为倾斜面，反射面404与朝向耦合透镜的透镜组件端面402之间相互配合，以使得光芯片发射的光信号经汇聚透镜403、反射面404和朝向耦合透镜的透镜组件端面402射出的光信号为倾斜平行光。端面402上的光出射处与光纤不在同一水平位置。

倾斜平行光与朝向耦合透镜的透镜组件端面402之间的夹角由折射率、朝向耦合透镜的透镜组件端面402的倾斜角度和反射面404与透镜组件400外表面之间的夹角决定。具体可通过计算得到。

耦合透镜701的中心轴线与光纤的中心轴线之间的垂直距离可由耦合透镜701的焦距、倾斜平行光与朝向耦合透镜的透镜组件端面402之间的夹角决定。

当从透镜组件400射出的光信号为倾斜平行光，耦合透镜701的中心轴线和光纤501的中心轴线重合，也从透镜组件400射出的光信号均经耦合透镜701耦合至光纤的中心。具体的，倾斜平行光均倾斜射入耦合透镜701，并在耦合透镜701的作用下汇聚为光斑，该光斑位于光纤501的中心轴线。由于耦合透镜701的中心轴线和光纤501的中心轴线不重合，则该光斑位于光纤501的芯层。

图25为本申请实施例中均光透镜螺旋状结构示意图；图26为本申请实施例中均光透镜俯视图。如图25、图26所示，透镜组件设置有朝向耦合透镜的端面，端面设置有均光透镜，均光透镜的表面为高度渐变的曲面，曲面的最低表面向最高表面呈螺旋状渐变；均光透镜朝向耦合透镜。曲面的螺旋状渐变以所述曲面的中心为轴；曲面的较高表面与较低表面之间存在截面状的连接面。

光通过均光透镜进入透镜组件，或从透镜组件射出；均光透镜没有对光的汇聚作用，而是对光的能量场分布产生影响。

如图25所示，均光透镜表面呈螺旋状渐变，螺旋盘旋式上升；光通过均光透镜时，在螺旋结构的引导下盘旋传播，光斑的能量场初始为中间强、边缘弱；经过均光透镜后，光斑的能量场强度发生改变，中间的能量向四周扩散，使得中间的能量变弱，边缘的能量变强；改变之后的能量场分布有利于光在光纤中长距离传播。

曲面的较高表面与较低表面之间存在截面状的连接面801，以连接螺旋上升的低表面与高表面，截面状可以为断崖式，也可以是倾斜的斜面。

如图26所示，俯视视图下的均光透镜表面，均光透镜的表面不是汇聚透镜这种凸起的半球体结构，而是螺旋状盘旋上升的结构；均光透镜的目的也不是汇聚光束。

透镜组件出入光的端面不需要对光进行汇聚，光纤支架上的耦合透镜实现了对光的汇聚。光芯片可以是发射芯片，也可以是接收芯片。以发射芯片为例，发射芯片发出的光最终要进入光纤中，发射芯片发出的光是扩散的，进入光纤是要以汇聚状态进入。扩散的光经过汇聚透镜汇聚后变为准直光（平行光），准直光有利于光在长距离传输过程中减少能量损耗。准直光经反射面反射后，从端面上的均光透镜射出，从均光透镜射出的光保持准直平行状态；准直光进而由光纤支架上的耦合透镜汇聚后进入光纤。

本申请提供了一种光模块，包括电路板、固定于电路板上的光纤支架和罩设于光芯片上的透镜组件。光纤支架，内侧固定光纤，末端形成耦合透镜。光纤的端面朝向耦合透镜。透镜组件，朝向耦合透镜的面为折射面，内表面形成汇聚透镜，外表面形成反射面。汇聚透镜，位于反射面的垂直下方。折射面，没有设置透镜，为平面或斜面，与耦合透镜不接触。当光芯片发射的光信号经汇聚透镜、反射面和折射面射出的光信号为水平平行光时，耦合透镜的中心轴线与光纤的中心轴线重合。当光芯片发射的光信号经过汇聚透镜、反射面和折射面射出的光信号为倾斜平行光时，耦合透镜的中心轴线与光纤的中心轴线不重合，且耦合透镜的中心轴线光纤的中心轴线之间的垂直距离由耦合透镜的焦距、倾斜平行光与折射面之间的夹角决定。当从透镜组件射出的光信号为水平平行光，耦合透镜的中心轴线和光纤的中心轴线重合，则从透镜组件射出的光信号均经耦合透镜耦合至光纤的中心。当从透镜组件射出的光信号为倾斜平行光，耦合透镜的中心轴线和光纤的中心轴线重合，也从透镜组件射出的光信号均经耦合透镜耦合至光纤的中心。本申请中，光纤固定于光纤支架，且光纤不伸出光纤支架外侧，均可以有效减少光纤晃动，使得耦合至光纤的中心的光信号增加，提高耦合效率；光信号在透镜组件与光纤支架之间以平行光方式进行传输，承受光信号偏移的能力强，使得耦合至光纤的中心的光信号增加，提高耦合效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种光模块，其特征在于，包括

上壳体，与下壳体形成腔体；

电路板，位于所述腔体中，表面设置有光芯片；

光纤支架，设置有从一侧端面向另一侧端面贯通的腔体，所述腔体未贯穿所述另一侧端面，所述另一侧端面表面设置有耦合透镜；光纤从所述一侧伸入所述腔体中；

透镜组件，设置于所述电路板表面，罩设在所述光芯片上；

设置有朝向所述光芯片的汇聚透镜；

设置有朝向所述耦合透镜的端面；

设置有反射面，所述汇聚透镜能够通过所述反射面与所述端面建立光连接；

所述端面与所述耦合透镜之间建立光连接；

来自所述反射面的光能够垂直入射所述端面；

来自所述耦合透镜的光能够垂直入射所述端面；

所述端面在光的入射处未设置汇聚透镜。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，光入射到所述反射面的入射角为45°。

3.一种光模块，其特征在于，包括

上壳体，与下壳体形成腔体；

电路板，位于所述腔体中，表面设置有光芯片；

光纤支架，设置有从一侧端面向另一侧端面贯通的腔体，所述腔体未贯穿所述另一侧端面，所述另一侧端面表面设置有耦合透镜；光纤从所述一侧伸入所述腔体中；

透镜组件，设置于所述电路板表面，罩设在所述光芯片上；设置有朝向所述光芯片的汇聚透镜；设置有朝向所述耦合透镜的端面，所述端面为倾斜的透射面；设置有反射面，所述汇聚透镜能够通过所述反射面与所述端面建立光连接；

所述端面与所述耦合透镜之间建立光连接；

来自所述反射面的光能够倾斜入射所述端面；

来自所述耦合透镜的光能够倾斜入射所述端面；

所述端面在光的入射处未设置汇聚透镜。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，光入射到所述反射面的入射角为45°，所述端面上的光出射处与所述光纤不在同一水平位置。

5.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，光入射到所述反射面的入射角大于45°，所述端面上的光出射处与所述光纤处于同一水平位置。

6.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，光入射到所述反射面的入射角小于45°，所述端面上的光出射处与所述光纤不在同一水平位置。

7.一种光模块，其特征在于，包括

上壳体，与下壳体形成腔体；

电路板，位于所述腔体中，表面设置有光芯片；

光纤支架，设置有从一侧端面向另一侧端面贯通的腔体，所述腔体未贯穿所述另一侧端面，所述另一侧端面表面设置有耦合透镜；光纤从所述一侧伸入所述腔体中；

透镜组件，设置于所述电路板表面，罩设在所述光芯片上；设置有朝向所述光芯片的汇聚透镜；设置有朝向所述耦合透镜的端面，所述端面设置有均光透镜；设置有反射面，所述汇聚透镜能够通过所述反射面与所述均光透镜建立光路连接；

所述均光透镜的表面为高度渐变的曲面，所述曲面的最低表面向最高表面呈螺旋状渐变；

所述均光透镜朝向所述耦合透镜。

8.根据权利要求7所述的光模块，其特征在于，所述曲面的螺旋状渐变以所述曲面的中心为轴；

所述曲面的较高表面与较低表面之间存在截面状的连接面。

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