CN114384642A - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光模块，涉及光纤通信技术领域。本申请提供的光模块中，光发射芯片阵列中以行或列划分为组，单组中具有多个光发射芯片，多个光发射芯片之间各自发出多束不同波长的光信号，对多束光的合束可以根据波长的不同而进行处理；准直透镜将光芯片发出的发散光汇聚为平行/准直光，以便于在后续可以长距离、低损耗的传输，也便于控制光的传播路径；透镜组件提供对光复用组件的固定，由光复用组件将多束光合并为一束光，由光纤阵列接收该一束光；针对一个组内的光发射芯片采用如上合束方案，其他组的合束方案与上述方案一致。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

随着云计算、移动互联网、视频等新型业务和应用模式发展，光通信技术的发展进步变的愈加重要。而在光通信技术中，光模块是实现光电信号相互转换的工具，是光通信设备中的关键器件之一，并且随着光通信技术发展的需求光模块的传输速率不断提高，通过在单模光纤中同时传输多个波长的光信号可以提高传输速率，因此需要一种光模块以实现单光纤中多个波长的信号光同时传输，进而提高传输速率。

发明内容

本申请提供了一种光模块，便于实现单光纤中多个波长的信号光同时传输。

本申请提供的一种光模块，包括

电路板；

光发射芯片阵列，设置在电路板表面，以行或列划分为组，组中的多个光发射芯片能够发出多束不同波长的光信号；

准直透镜阵列，设置在光发射芯片阵列的出光方向上，单个透镜对单束光进行汇聚；

透镜组件，设置在电路板上，罩设在光发射芯片阵列和准直透镜阵列之上；

光复用组件，设置在准直透镜阵列的出光方向上，与透镜组件的内壁固定连接，用于将多束光合并为一束光；

光纤阵列，与透镜组件连接，能够接收一束光。

本申请提供的光模块中，光发射芯片阵列中以行或列划分为组，单组中具有多个光发射芯片，多个光发射芯片之间各自发出多束不同波长的光信号，对多束光的合束可以根据波长的不同而进行处理；准直透镜将光芯片发出的发散光汇聚为平行/准直光，以便于在后续可以长距离、低损耗的传输，也便于控制光的传播路径；透镜组件提供对光复用组件的固定，由光复用组件将多束光合并为一束光，由光纤阵列接收该一束光；针对一个组内的光发射芯片采用如上合束方案，其他组的合束方案与上述方案一致。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，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为光网络单元结构示意图；

图3为本申请实施例中提供的一种光模块的结构示意图；

图4为本申请实施例中提供的一种光模块的分解结构示意图；

图5为本申请实施例提供的第一种光模块去除上壳体、下壳体及解锁部件后的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的第一种第一透镜组件的立体图；

图7为本申请实施例提供的第一种第一透镜组件的剖面结构示意图；

图8为本申请实施例提供的第一种第一透镜组件的分解结构示意图；

图9本申请实施例提供的一种第一透镜组件的使用状态图；

图10为本申请实施例提供的一种光复用组件的工作原理图；

图11为本申请实施例中提供的第二种光模块的分解结构示意图；

图12为本申请实施例提供的第二种光模块去除上壳体、下壳体及解锁部件后的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的第二种第一透镜组件的立体图；

图14为本申请实施例提供的第二种第一透镜组件的剖面结构示意图一；

图15为本申请实施例提供的第二种第一透镜组件的分解结构示意图；

图16为本申请实施例中提供的第三种光模块的分解结构示意图；

图17为本申请实施例提供的第三种第一透镜组件的剖面结构示意图；

图18为本申请实施例提供的第三种第一透镜组件的立体图；

图19为本申请实施例提供的第三种第一透镜组件的分解图一；

图20为本申请实施例提供的第三种第一透镜组件的分解图二；

图21为本申请实施例提供的一种第二透镜组件的分解结构图；

图22为本申请实施例提供的又一种第二透镜组件的分解结构图；

图23为本申请实施例提供的一种第二透镜组件的分解结构示意图；

图24为本申请实施例提供的一种光解复用组件的工作原理图。

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作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。

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；采用金手指实现的电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，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。

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单元100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接。

光纤的101一端连接远端服务器，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的光网络单元100完成。

光模块200的光口对外接入光纤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；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。

至此，远端服务器通过光纤101、光模块200、光网络单元100及网线103，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。

常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络单元100是光模块200的上位机，向光模块200提供数据信号，并接收来自光模块200的数据信号，常见的光模块200上位机还有光线路终端等。

图2为光网络单元结构示意图。如图2所示，在光网络单元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中设置有电连接器，用于接入金手指等光模块电口；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结构。

光模块200插入光网络单元中，具体为光模块的电口插入笼子106中的电连接器，光模块200的光口与光纤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；光模块200插入笼子中，由笼子固定光模块200，光模块200产生的热量通过光模块壳体传导给笼子，最终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200的结构示意图，图4为本申请实施例提供光模块200的分解结构示意图。如图3和图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及电路板300。

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为方形体形状。具体的，下壳体202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201包括盖板，盖板盖合在上壳体201的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳体201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201盖合在下壳体202上。

两个开口具体可以是在同一方向的两端开口（204、205），也可以是在不同方向上的两处开口；其中一个开口为电口204，电路板300的金手指从电口204伸出，插入光网络单元等上位机中，另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接光模块200内部的光收发器件，电路板300、光收发器件等光电器件位于包裹腔体中。

采用上壳体201、下壳体202结合的装配方式，便于将电路板300等器件安装到壳体中，由上壳体201、下壳体202形成光模块最外层的封装保护壳体。上壳体201及下壳体202一般采用金属材料，利于实现电磁屏蔽以及散热；一般不会将光模块200的壳体做成一体结构，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽结构无法安装，也不利于生产自动化。

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结构；拉动解锁部件203的末端可以在使解锁部件203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203的卡合结构将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁部件203，解锁部件203的卡合结构随之移动，进而改变卡合结构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、光发射芯片的驱动芯片、光接收芯片、跨阻放大芯片、限幅放大芯片及微处理器芯片等，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封装。

电路板300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；同时电路板300还有承载的各器件的功能，如电路板承载透镜组件。

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；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。

在本申请实施例中，光模块还包括透镜组件，透镜组件设置电路板300上。具体的，透镜组件与电路板300形成包裹光发射芯片阵列或光接收芯片阵列的腔体，光发射芯片阵列或光接收芯片阵列位于该腔体中。透镜组件用于传输光束并在传输过程中改变光束传输方向。在使用中：光发射芯片阵列中光芯片发出的光经透镜组件传输并反射后进入光纤中；或者，来自光纤的光经透镜组件反射后进入光接收芯片中，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之间的光连接。透镜组件同时罩设在光发射芯片阵列或光接收芯片阵列上方，便于利用较少器件实现改变光发射芯片发射的信号光或来自光模块外部的信号光的传播方向。在本申请实施例中，光发射芯片阵列通过透镜组件罩设，或光接收芯片阵列通过透镜组件罩设，还可以光发射芯片阵列和光接收芯片阵列分别通过透镜组件罩设。进而在本申请实施例中，透镜组件的数量可以为1个，还可以为2个等。

在本申请实施例中，透镜组件不仅可以设置在电路板300靠近光口的一端，还可以设置在电路板300的中部，具体可根据光模块的实际需要进行选择。在本申请实施例中，透镜组件采用罩设式的方式设置在光发射芯片阵列或光接收芯片阵列的上方；其中：光发射芯片阵列中包括若干光发射芯片，通常每一光发射芯片用于发射一种波长的信号光，进而光发射芯片阵列用于发射多束不同波长的信号光；光接收芯片阵列中包括若干光接收芯片，通常每一光接收芯片用于接收一种波长的信号光，进而光接收芯片阵列用于接收不同多束不同波长的信号光。光发射芯片阵列中包括2个、3个、4个等光发射芯片，光接收芯片阵列中包括2个、3个、4个等光接收芯片。光发射芯片或光接收芯片以行或列划分为组，组中的多个光发射芯片能够发出多束不同波长的光信号，组内的多个光接收芯片分别接收一个波长的光；具体地，本申请中光发射芯片或光接收芯片以阵列结构排列，其中沿着电路板长度方向设置的一行光发射芯片或光接收芯片设为一组，沿着电路板宽度方向设置多行光发射芯片或光接收芯片，多行光发射芯片或光接收芯片设为多组,关于电路板长度方向和宽度方向的限定参考图4，图4中方向从左至右定义为电路板长度方向，从上至下定义为电路板宽度方向。

在本实施例中包括两个透镜组件，为便于描述将一个透镜组件称为第一透镜组件，另一个透镜组件称为第二透镜组件，进一步将罩设在光发射芯片阵列上的透镜组件称为第一透镜组件，将罩设在光接收芯片阵列上的透镜组件称为第二透镜组件。

进一步，高速率数据传输要求光发射芯片阵列或光接收组件中光芯片及其驱动/匹配芯片之间近距离设置，以缩短芯片之间的连线、减小连线造成的信号损失，而透镜组罩设在光芯片的上方时，透镜组件一般将光芯片及其驱动/匹配芯片同时罩设住。所以光发射芯片阵列中光发射芯片与光发射芯片的驱动芯片近距离设置，透镜组件罩设光发射芯片与光发射芯片的驱动芯片；光接收芯片阵列中光接收芯片与跨阻放大芯片近距离设置，透镜组件罩设光接收芯片与跨阻放大芯片。

为便于实现光发射芯片阵列发射出多束不同波长信号光的传输以及实现光接收芯片阵列接收不同波长信号光，本申请实施例中包括其他光器件配合透镜组件。下面结合透镜组件的具体使用进行详细描述。

下面对光发射结构进行说明。

在第一实施例中，本申请提供了一种光模块及其对应的光学器件的结构；图5为本申请实施例中光模块去除上壳体、下壳体及解锁部件后的结构示意图。如图5所示，第一透镜组件400连接光纤阵列500的一端，光纤阵列500的另一端连接光纤适配器600，通过光纤适配器600实现与外部光纤的光连接。第一透镜组件400设置电路板300上。第一透镜组件400与电路板300形成包裹腔体，为了方便描述，将该包裹腔体描述为第一容纳腔。光纤适配器600的一端与内部光纤连接，另一端与外部光纤连接，通过光纤适配器600实现内部光纤和外部光纤的对接。

图6为本申请实施例提供的第一种第一透镜组件的立体图；图7为本申请实施例提供的第一种第一透镜组件的剖面结构示意图；图8为本申请实施例提供的第一种第一透镜组件的分解结构示意图；如图6-8所示，第一透镜组件400通常为透明塑料件，一般采用一体注塑成型。第一透镜组件400和电路板300形成第一容纳腔430，第一容纳腔430用于设置光学器件，具体地，从电路板300处至上第一容纳腔430内依次设有光发射芯片阵列440、准直透镜阵列450及光复用组件460。且，第一透镜组件400的顶部表面设有第一反射面410和第二反射面420。第一反射面410用于反射入射至其上的信号光，第二反射面420用于反射并汇聚反射至其上的信号光至光纤带中。

光发射芯片阵列440中包括多个光发射芯片，用于发射出多束不同波长的信号光，准直透镜阵列450包括若干个准直透镜，用于准直光发射芯片阵列的信号光。光发射芯片阵列以行或列划分为组，组中的多个光发射芯片能够发出多束不同波长的光信号；准直透镜阵列，设置在光发射芯片阵列的出光方向上，单个透镜对单束光进行汇聚。准直透镜阵列450罩设在光发射芯片阵列440的上方，准直透镜阵列450的透镜数量取决于于光发射芯片阵列440中的光发射芯片的数量，通常准直透镜阵列450的透镜数量等于光发射芯片阵列440中的光发射芯片的数量。

为了实现光合束，可以单独由光复用组件实现。光复用组件设置在准直透镜阵列的出光方向上，与透镜组件的内壁固定连接，用于将多束光合并为一束光；光复用组件460设置于第一容纳腔430的内壁上，用于将多束不同波长的信号光合成一束信号光。

光复用组件朝向准直透镜阵列的表面为滤波面，朝向透镜组件的表面包括主体反射面及透光面；滤波面多个不同位置分别透射来自准直透镜阵列的多个单束光；主体反射面能够将来自滤波面的光反射向滤波面；滤波面能够反射来自主体反射面的光；透光面能够透射来自滤波面的光；由滤波面及主体反射面配合实现多束光合为一束光；

光复用组件460通常包括多个滤光片，由多个滤光片形成滤波面；滤光片利用其两侧以及不同位置设置不同的膜层允许特定波长信号光的透射和其他波长的信号光的反射，光复用组件460中的滤波面允许某一波长的信号光的反射，光复用组件460根据被合束光的束数协调选择每束光的反射次数，最终实现不同波长信号光的合束。

为了实现合束，还可以由透镜组件与光复用组件配合实现。光复用组件朝向准直透镜阵列的表面为滤波面，朝向透镜组件的表面为透光面；透镜组件的上表面包括第一反射面；滤波面多个不同位置分别透射来自准直透镜阵列的多个单束光；透光面能够透射来自滤波面及第一反射面的光；第一反射面能够将来自滤波面的光反射向滤波面；滤波面能够反射来自第一反射面的光；由滤波面及第一反射面配合实现多束光合为一束光。

透镜组件上还包括倾斜的第二反射面，第二反射面设置有汇聚透镜阵列，汇聚透镜阵列能够将来自光复用组件的光汇聚并反射向光纤阵列。第一反射面410为倾斜面，用于反射入射至其上的信号光，第二反射面设置于靠近出光的方向，用于反射并汇聚入射至其上的信号光至光模块的光纤中；

当第一透镜组件400装配固定至电路板300上时，第一反射面410与电路板成一定地角度即倾斜设置，第一反射面410和光复用组件460的倾斜角度大小与不同波长的光发射芯片、光复用组件460的厚度有关，可选地，第一反射面410和光复用组件460的倾斜角度选择在4-17°之间。具体地，光复用组件460在电路板方向的投影覆盖光发射芯片阵列440中的光发射芯片，第一反射面410在电路板方向的投影覆盖光复用组件460，进而光发射芯片阵列440中的光发射芯片发出的信号光，光发射芯片发出的光信号呈发散状态，为发散光束。为了便于后续的光路设计及光耦合进入光纤，需要对发散光束进行汇聚处理。本申请中通过准直透镜将发散光束汇聚为平行光束，在经过准直透镜阵列450中的准直透镜的汇聚后依次传输至光复用组件460和第一反射面410，各个准直透镜发出的光射入至光复用组件460的不同位置，第一反射面410接收来自光复用组件460的信号光后改变光的传播方向反射至光复用组件460的表面，该波长的信号光与光复用组件460其他位置处的信号光合并入射至第一反射面410，最终将不同波长的信号光合束为一束光，传输至第二反射面420，第二反射面420改变光的传播方向最终将光束光发射至光模块外部，不同的波长的信号光可共用一根光纤传输出光模块，实现单光纤中多个波长的信号光同时传输。

第一反射面410为全反射面, 光发射芯片发射的信号光传输至第一反射面410发生全反射。

第二反射面420设为倾斜面，合束后的信号光传输至第二反射面420后，第二反射面420需同时实现反射和汇聚，为了同时实现反射和汇聚作用，本申请实施例中，可以在第二反射面420的表面设置多个凸起结构，第二反射面420的倾斜面具有反射信号光的作用，凸起结构可以实现汇聚信号光的作用；此外，还可以将第二反射面的一端与第一反射面连接，另一端连接有汇聚透镜，也就是此时第一透镜组件包括汇聚透镜，通过设置汇聚透镜实现汇聚作用。

本申请实施例中，电路板300的表面具有承载面，可以承载多个光发射芯片，光发射芯片以阵列的形式进行排列，电路板长度方向和宽度方向上均设有光发射芯片，其中长度方向上一行光发射芯片设为一组，这样可以实现设置多组光发射芯片,关于电路板长度方向和宽度方向的限定参考图4，图4中方向从左至右定义为电路板长度方向，从上至下定义为电路板宽度方向。如图9所示，本申请实施例中的准直透镜阵列450为支座式结构，包括主板及支撑本体的侧板，侧板设置在电路板上，主板设置有能够汇聚光的凸起阵列；该结构可以承载多个准直透镜，且支座式结构稳定性强，准直效果好；其中支座式结构具体可以包括主板及设于主板两侧的两个侧板，主板和两侧板组装后构成支座式结构，两个侧板与电路板接触，主板的表面设置多个准直透镜，多个准直透镜的排列和光发射芯片的排列方式一致，也就是各准直透镜以阵列的形式进行排列，电路板长度方向和宽度方向上均设有准直透镜，其中长度方向上一行准直透镜设为一组，这样可以实现设置多组准直透镜，关于电路板长度方向和宽度方向的限定参考图4，图4中方向从左至右定义为电路板长度方向，从上至下定义为电路板宽度方向。多组准直透镜接收来自光发射芯片的信号光，并对各信号光进行汇聚处理，将发散状态的信号光汇聚为平行光束。

如图8所示，第一透镜组件400靠近出光口的一端设有包裹腔体，包裹腔体内具有光纤插口401，光纤插口包括：第一连接部401a，用于与光纤包层插接；第二连接部401b，用于与光纤保护层插接；第三连接部401c具有容纳腔体，可以通过集线部件容纳包裹各光纤带，然后将集线部件插入第三连接部401c的容纳腔体中，其中集线部件可以为包裹光纤带的套筒，各光纤带插入套筒中，然后将套筒插入第三连接部401c的容纳腔体中。图中可以看出，第一连接部401a、第二连接部401b与第三连接部401c的内径大小均不同，且第一连接部401a、第二连接部401b的交界面处有过渡连接部，第二连接部401b与第三连接部401c的交界面处同样有过滤连接部，光纤插口401的形状与光纤的结构一致，光纤从内向外依次包括芯层、包层、保护层，光纤的包层置于第一连接部401a处，光纤的保护层置于第二连接部401b处，且光纤数量较多且光纤较软，因因此需要第三连接部401c用于聚集和固定光纤。

本申请实施例中的光纤插口401与第一透镜组件400一体成型，这样可以保证外部光纤与第一透镜组件400相对位置固定，外部光纤与第一透镜组件400之间不会出现位置偏差，有助于提高合束后信号光到光纤的耦合精度，进而信号光从第一透镜组件400耦合至外部光纤时光耦合效率增大。最终实现不同的波长的信号光可共用一根光纤传输出光模块，实现单光纤中多个波长的信号光同时传输。

如图9所示，光复用组件460包括用于不同波长光束入射进入光复用组件460的入光口，但仅有一个用于出射合成光束的出光口。假设其中有4束波长为λ1、λ2、λ3以及λ4信号光需要合束成一束信号光，4束需要被合束的光信号通过光复用组件460不同的入光口入射至光复用组件460，λ1信号光经过光复用组件206和第一反射面410进行了六次不同的反射到达出光口，λ2信号光经过光复用组件206和第一反射面410进行了四次不同的反射到达出光口，λ3信号光经过光复用组件206和第一反射面410进行了二次不同的反射到达出光口，λ4信号光入射至光复用组件206后直接传输到达至出光口，进而不同波长的信号光经不同的入光口进入光复用组件460、通过同一出光口从光复用组件460输出。如此4束不同的波长的信号光在出光口合成一束，然后合成一束的信号光通过出光口传输至光纤，4束不同的波长的信号光可共用一根光纤传输出光模块，实现单光纤中多个波长的信号光同时传输。

在第二实施中，本申请还提供了另一种结构的光模块其相应的第一透镜组件等结构。图11为本申请实施例中提供的第二种光模块的分解结构示意图；图12为本申请实施例提供的第二种光模块去除上壳体、下壳体及解锁部件后的结构示意图；图13为本申请实施例提供的第二种第一透镜组件的立体图；图14为本申请实施例提供的第二种第一透镜组件的剖面结构示意图二；图15为本申请实施例提供的第二种第一透镜组件的分解结构示意图；具体地，如图10所示，本实施例中的第一透镜组件400的结构与第一实施例中的第一透镜组件结构不同，图12很明显地展示出本实施例中的第一透镜组件400的结构，本实施例中的第一透镜组件400的结构与前述实施例中的区别在于：本实施例中的第一透镜组件400的两端具有两个向内的承载面，为了便于描述定义为第一承载面470a和第二承载面470b，本实施例中的准直透镜阵列450为平板式结构，准直透镜阵列与透镜组件固定；图16中很明显地展示出准直透镜阵列450为平板式结构，其上设置多个准直透镜，用于准直光发射芯片发出的信号光，平板式结构的准直透镜阵列450的一端置于第一承载面470a，另一端置于第二承载面470b,该结构的准直透镜阵列450在封装时首选与第一透镜组件400连接，然后再协同罩设在光发射芯片阵列440的上端，本实施例中准直透镜阵列450、第一承载面470a和第二承载面470b相互配合可以保证准直透镜阵列450与第一透镜组件400的相对位置固定，光发射芯片阵列440中的光发射芯片发出的信号光向准直透镜阵列450的发射方向固定，进而确保准直透镜阵列450对光发射芯片阵列440中的光发射芯片发出的信号光的准直效果。在本申请实施例中，准直透镜阵列450的平板式结构可以设为横置的工字形，两端横置于相应的承载面上，工字形平板中间的主体板表面设有多个准直透镜，多个准直透镜以阵列的形式设于主体板的表面。

需要说明的是，第二实施例中与第一实施例中的其他器件如第一反射面410、第二反射面420、第一容纳腔430、光发射芯片阵列440、光复用组件460及光纤插口401的结构及功能与第一实施例中的相同，在此不再赘述。

为了便于装配，准直透镜阵列450的总长度需小于第一承载面470a至第二承载面470b的内径长度，也就是准直透镜阵列450至第一承载面470a的内壁有一定地富余长度，准直透镜阵列450至第二承载面470b的内壁有一定地富余长度。

在第三实施例中，本实施例提供了另一种结构的光模块及其各光学器件。图16为本申请实施例中提供的第三种光模块的分解结构示意图；图17为本申请实施例提供的第三种第一透镜组件的剖面结构示意图；图18为本申请实施例提供的第三种第一透镜组件的立体图；图19为本申请实施例提供的第三种第一透镜组件的分解图一；图20为本申请实施例提供的第三种第一透镜组件的分解图二；在第一实施例和第二实施例中采用光纤插口与第一透镜组件设置为一体式的方式来实现将合成的信号光传输至外部光纤中，当然也可以采用其他方式来实现将合成的信号光传输至外部光纤中。在本实施例中，通过设置光纤支架实现将合成的信号光传输至外部光纤中。具体实施方式如下：

如图16所示，在该实施例中，光模块包括第一透镜组件400、光纤阵列500、光纤适配器600、光纤支架800，如图18所示，还包括汇聚透镜阵列700，其中第一透镜组件包括第一反射面410、第二反射面420、光发射芯片阵列440、准直透镜阵列450、光复用组件460，其中第一反射面410、第二反射面420的表面均为直面，且各器件的功能与前述实施例中相同，在此不再赘述。

透镜组件的上表面包括倾斜的第二反射面，第二反射面能够将来自光复用组件的光汇聚并反射向光纤阵列；第二反射面与光纤阵列之间设置有汇聚透镜阵列，透镜阵列将来自第二反射面的光汇聚后射向光纤阵列。光纤阵列包括光纤支架，光纤支架的末端设置有通孔，光纤设置在通孔中；汇聚透镜阵列设置在透镜组件上，汇聚透镜汇聚的光通过通孔进入光纤中。

其中，第二反射面420靠近出光口的一端设置汇聚透镜阵列700，光复用组件460合成的信号光传输至第二反射面420后，经第二反射面420反射后耦合至汇聚透镜阵列700，经汇聚透镜阵列700会汇聚至光纤支架800中，其中光纤支架800中穿设有多个光纤带，光纤带与光纤适配器600连接，进而实现光信号的发射。

需要说明的是，本申请实施例中的汇聚透镜阵列700也可以设置在光纤支架800的末端，汇聚透镜阵列700与光纤支架800可设为一体式结构，经过汇聚透镜阵列700的汇聚后得到汇聚光斑，然后耦合至光纤支架800内；光纤阵列包括光纤支架，光纤设置在光纤支架中，光纤支架的末端表面设置汇聚透镜阵列；汇聚透镜阵列将来自透镜组件的光汇聚至光纤中。

此时光纤支架800的结构中包括汇聚透镜阵列700，而前述实施例中的汇聚透镜阵列700设于第二反射面420和光纤支架800之间，此时第一透镜组件400中包括汇聚透镜阵列700。

如图18-20所示，第一透镜组件400的一端具有承载台面，光纤支架800置于承载台面的表面，第一透镜组件400的前端设置有两个限位部件900a，光纤支架800的侧面设置有两个对接部件900b,将对接部件900b插入相应地限位部件900a内，进而实现第一透镜组件400与光纤支架800的连接；具体地可以将限位部件900a设为限位柱形式，将对接部件900b设为限位孔形成，将限位柱插入相应地限位孔内实现第一透镜组件400与光纤支架800的对接如图20所示，第一透镜组件400靠近限位部件900a的一端设有凸台，光纤支架800的底端向内凹陷形成凹台，凹台的下表面坐设于凸台上，光纤支架800的两端设于凸台的两侧表面，凹台的上台面是设有装设光纤带的安装槽，安装槽可以固定和限位光纤带，汇聚透镜阵列700设有第一通光口，光纤支架800设有第二通光口，光纤带沿着第一通光口、第二通光口穿过光纤支架并且置于安装槽内。

图9本申请实施例提供的一种第一透镜组件的使用状态图；图10为本申请实施例提供的一种光复用组件的工作原理图；光发射芯片阵列440中光发射芯片沿电路板300宽度方向（第一透镜组件400宽度方向）成排的排列。如图10所示，第一透镜组件400的第一容纳腔430中设置的准直透镜阵列450包括四个透镜，四个透镜沿第一透镜组件400宽度方向成排的排列，准直透镜阵列450中的透镜可用于四束信号光的准直，经准直透镜阵列450中的透镜准直后的四束信号光在光复用组件460和第一反射面410之间折返，最终输出一束信号光，该一束信号光包括不同波长的信号光。

在本申请实施例中，光复用组件460利用其两侧以及不同位置设置不同的膜层对不同波长信号光进行透过和反射将多束不同波长的信号光合束成一束光。光复用组件206根据被合束光的束数协调选择每束光的反射次数。

具体地，光发射芯片阵列440中光发射芯片发射的信号光向上传输，传输至准直透镜阵列450中的透镜上，光发射芯片发射的信号光为发散光经该透镜准直为平行光；经准直透镜阵列450准直后的信号光传输至光复用组件460，一波长的光束透过光复用组件460传输至第一反射面410，经第一反射面410的全反射至光复用组件460，此时和另一波长的光束通过光复用组件460的合波后传输至第一反射面410，经第一反射面410的全反射至光复用组件460，此时和又一波长的光束通过光复用组件460的合波后传输至第一反射面410，如此完成多束不同波长的信号光的合波，最终生成一束信号光，该束信号光经过第二反射面420反射后至光纤带中，实现单光纤中多个波长的信号光同时传输。本申请提供的光模块中，仅是通过第一透镜组件以及设置在其第一容纳腔的光复用组件，完成多束不同波长信号光的合束，提高了光模块中耦合多通道时的耦合精度。

下面对光接收结构进行说明。

在本申请实施例中，第二透镜组件500的结构与第一透镜组件400的结构相似或相同。为了方便描述，将光发射中的透镜组件定义为第一透镜组件，将光接收中的透镜组件定义为第二透镜组件，图21为本申请实施例提供的一种第二透镜组件的分解结构图；图22为本申请实施例提供的又一种第二透镜组件的分解结构图。如图22或23所示，第二透镜组件500和电路板300形成第二容纳腔530，第二容纳腔530用于设置光学器件，具体地，从电路板300处至上第二容纳腔530内依次设有光接收芯片阵列540、第二准直透镜阵列550及光解复用组件560。且，第二透镜组件500的顶部表面设有第三反射面520和第四反射面510。光接收芯片阵列540中包括多个光接收芯片，用于接收出多束不同波长的信号光，其中光接收芯片以阵列的形式进行排列，电路板长度方向和宽度方向上均设有光接收芯片，其中长度方向上一行光接收芯片设为一组，这样可以实现设置多组光接收芯片,关于电路板长度方向和宽度方向的限定参考图4，图4中方向从左至右定义为电路板长度方向，从上至下定义为电路板宽度方向。第二准直透镜阵列550包括若干个准直透镜，用于准直光解复用组件560输出的信号光。第二准直透镜阵列550罩设在光接收芯片阵列540的上方，第二准直透镜阵列550的透镜数量取决于于光接收芯片阵列540中的光接收芯片的数量，通常第二准直透镜阵列550的透镜数量等于光接收芯片阵列540中的光接收芯片的数量。光解复用组件560设置于第二容纳腔530的内壁上，用于将一束信号光分解成多束不同波长的信号光，光解复用组件560包括多个滤光片。在本申请实施例中，光解复用组件560利用其两侧以及不同位置设置不同的膜层对不同波长信号光进行透过和反射将一束包括不同波长的信号光分束成多束光。光解复用组件560根据被分束光的波长种类以及分束数量协调选择每一波长信号光的反射次数。

具体地，光模块外部的一束具有不同波长的信号光传输至第二透镜组件500，该束信号光经过第三反射面520反射后至光解复用组件560，其中一波长的光束透过光解复用组件560，剩余波长的光束反射至第四反射面510，经过第四反射面510反射至光解复用组件560，另一波长的光束透过光解复用组件560，剩余波长的光束反射至第四反射面510，如此完成将一束具有不同波长的信号光分波成多束不同波长的信号光，经过第二准直透镜阵列550准直后依次传输至光接收芯片阵列中的光接收芯片，实现光模块接收单光纤中多个波长的信号光的功能。本申请提供的光模块中，仅是通过第二透镜组件以及设置在其第二容纳腔的光解复用组件，完成一束包括不同波长信号光的分束，提高了光模块中耦合多通道时的耦合精度。

图23为本申请实施例提供的一种第二透镜组件的分解结构示意图；图24为本申请实施例提供的一种光解复用组件的工作原理图。如图23-24所示，光解复用组件560包括一个用于入射多种波长信号光的入光口，包括多个用于出射光的出光口，每一出光口用于出射一种波长的信号光。假设第二透镜组件500入射一束包括λ1、λ2、λ3以及λ4四种波长的信号光，信号光通过光解复用组件560的入射光口进入光解复用组件560，其中，λ1信号光经过光解复用组件560和第四反射面510进行了六次不同的反射到达其出光口，λ2信号光经过光解复用组件560和第四反射面510进行了四次不同的反射到达其出光口，λ3信号光经过光解复用组件560和第四反射面510进行了二次不同的反射到达其出光口，λ4信号光入射至光解复用组件560后直接传输到达至其出光口，进而实现不同波长的信号光经同一入光口进入光解复用组件560、经不同的出光口输出。

在本申请实施例中关于第二透镜组件500未尽之处可参见第一透镜组件400。

需要说明的是，本申请提供了两种透镜组件的结构、两种准直透镜阵列的结构、光纤插口和光纤支架这两种将光信号与外部光纤实现连接的方式之间可以任意组合，并不限定于本申请中提供的三种实施例，其他组合的结构均在本申请的保护范围内。

本申请提供的光模块中，第一透镜组件和电路板形成容纳腔，容纳腔从下至上依次设有光发射芯片阵列、准直透镜阵列及光复用组件，且，第一透镜组件的表面具有第一反射面和第二反射面，第一反射面和第二反射面可以是相互连接的，其中光发射芯片阵列包括多个光发射芯片，光发射芯片阵列可以发射多束不同波长的信号光，此时该信号光为散射状态，经过准直透镜阵列的准直聚焦后形成平行光，多束不同波长的平行光传输至光复用组件，一波长的光束透过光复用组件传输至第一反射面，经第一反射面的全反射至光复用组件，此时和另一波长的光束通过光复用组件的合波后传输至第一反射面，经第一反射面的全反射至光复用组件，此时和又一波长的光束通过光复用组件的合波后传输至第一反射面，如此完成多束不同波长的信号光的合波，最终生成一束信号光，该束信号光经过第二反射面反射后至光纤带中，实现单光纤中多个波长的信号光同时传输。本申请提供的光模块中，仅是通过第一透镜组件以及设置在其第一容纳腔的光复用组件，完成多束不同波长信号光的合束，提高了光模块中耦合多通道时的耦合精度。

本申请提供的光模块中，第二透镜组件与电路板形成第二容纳腔，腔内从下至上依次设置光接收芯片阵列、准直透镜阵列及光解复用组件，且，第二透镜组件的顶部表面具有第三反射面和第四反射面，第三反射面和第四反射面可以是相互连接的；光模块外部的一束具有不同波长的信号光传输至第二透镜组件，该束信号光经过第三反射面反射后至光解复用组件，其中一波长的光束透过光解复用组件，剩余波长的光束反射至第四反射面，经过第四反射面反射至光解复用组件，另一波长的光束透过光解复用组件，剩余波长的光束反射至第四反射面，如此完成将一束具有不同波长的信号光分波成多束不同波长的信号光，经过准直透镜阵列后依次传输至光接收芯片阵列中的光接收芯片，实现光模块接收单光纤中多个波长的信号光的功能。本申请提供的光模块中，仅是通过第二透镜组件以及设置在其第二容纳腔的光解复用组件，完成一束包括不同波长信号光的分束，提高了光模块中耦合多通道时的耦合精度。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。需要说明的是，本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括

电路板；

光发射芯片阵列，设置在所述电路板表面，以行或列划分为组，组中的多个光发射芯片能够发出多束不同波长的光信号；

准直透镜阵列，设置在所述光发射芯片阵列的出光方向上，单个透镜对单束光进行汇聚；

透镜组件，设置在所述电路板上，罩设在所述光发射芯片阵列和所述准直透镜阵列之上；

光复用组件，设置在所述准直透镜阵列的出光方向上，与所述透镜组件的内壁固定连接，用于将所述多束光合并为一束光；

光纤阵列，与所述透镜组件连接，能够接收所述一束光。

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，

所述光复用组件朝向所述准直透镜阵列的表面为滤波面，朝向所述透镜组件的表面包括主体反射面及透光面；

所述滤波面多个不同位置分别透射来自所述准直透镜阵列的多个单束光；

所述主体反射面能够将来自所述滤波面的光反射向所述滤波面；

所述滤波面能够反射来自所述主体反射面的光；

所述透光面能够透射来自所述滤波面的光；

由所述滤波面及所述主体反射面配合实现多束光合为一束光。

3.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，

所述光复用组件朝向所述准直透镜阵列的表面为滤波面，朝向所述透镜组件的表面为透光面；

所述透镜组件的上表面包括第一反射面；

所述滤波面多个不同位置分别透射来自所述准直透镜阵列的多个单束光；

所述透光面能够透射来自所述滤波面及所述第一反射面的光；

所述第一反射面能够将来自所述滤波面的光反射向所述滤波面；

所述滤波面能够反射来自所述第一反射面的光；

由所述滤波面及所述第一反射面配合实现多束光合为一束光。

4.如权利要求2或3任一所述的光模块，其特征在于，

所述透镜组件的上表面包括倾斜的第二反射面，所述第二反射面设置有汇聚透镜阵列，所述汇聚透镜阵列能够将来自所述光复用组件的光汇聚并反射向所述光纤阵列。

5.如权利要求2或3任一所述的光模块，其特征在于，

所述透镜组件的上表面包括倾斜的第二反射面，所述第二反射面能够将来自所述光复用组件的光汇聚并反射向所述光纤阵列；

所述第二反射面与所述光纤阵列之间设置有汇聚透镜阵列，所述透镜阵列将来自所述第二反射面的光汇聚后射向所述光纤阵列。

6.如权利要求2或3所述的光模块，其特征在于，

所述准直透镜阵列包括主板及支撑所述本体的侧板，所述侧板设置在所述电路板上，所述主板设置有能够汇聚光的凸起阵列。

7.如权利要求2或3任一所述的光模块，其特征在于，

所述准直透镜阵列与所述透镜组件固定。

8.如权利要求2或3任一所述的光模块，其特征在于，

所述透镜组件还包括光纤插口，所述光纤阵列包括光纤集线部件，所述光纤集线部件插入所述光纤阵列插口中。

9.如权利要求5所述的光模块，其特征在于，

所述光纤阵列包括光纤支架，所述光纤支架的末端设置有通孔，所述光纤设置在所述通孔中；

所述汇聚透镜阵列设置在所述透镜组件上，所述汇聚透镜汇聚的光通过所述通孔进入所述光纤中。

10.如权利要求5所述的光模块，其特征在于，

所述光纤阵列包括光纤支架，光纤设置在所述光纤支架中，所述光纤支架的末端表面设置所述汇聚透镜阵列；

所述汇聚透镜阵列将来自所述透镜组件的光汇聚至所述光纤中。

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