CN114384646A

CN114384646A - 一种光模块

Info

Publication number: CN114384646A
Application number: CN202011120978.3A
Authority: CN
Inventors: 刘旭霞; 林晓彤; 李雪健; 何鹏
Original assignee: Hisense Broadband Multimedia Technology Co Ltd
Current assignee: Hisense Broadband Multimedia Technology Co Ltd
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2022-04-22

Abstract

本申请公开了一种光模块，包括电路板、光发射芯片阵列、第一透镜组件和第一准直透镜阵列。第一准直透镜阵列为平板式结构，第一透镜组件的底端具有第一承载面和第二承载面，第一承载面用于承载第一准直透镜阵列的一端，第二承载面用于承载第一准直透镜阵列的另一端。其中：容纳腔内侧上壁设置第三反射面，所述第三反射面为镀膜层，与所述电路板倾斜设置，用于对所述信号光线进行滤波。本申请实施例通过第三反射面对不同波长的信号光线进行滤波，实现对不同波长的信号光线的合束或将合束的信号光线进行分束，实现多种波长的信号光线在一条光纤中传输。

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

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。

目前，光模块是现代光通信网络的重要组成部件，它为通信网络提供了Gbit高速数据物理通道，而光发射器件和光接收器件是光模块中最为核心的部件。随着当前数据中心网络的快速建设与升级，数据中心对光模块提出了多波长通道、高速率、小尺寸、低成本等诉求。

发明内容

本申请提供了一种光模块，能够实现多波长通道光电转化。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请实施例公开了一种光模块装置，包括：电路板；光发射芯片阵列，设置于所述电路板上，用于发射不同波长的信号光；

第一准直透镜阵列，设置于所述光发射芯片的出光方向上，用于汇聚所述信号光；

第一透镜组件，罩设于所述准直透镜阵列上方，与所述电路板形成第一容纳腔；

其中：所述透镜组件的顶端设置第一反射面和第二汇聚反射面；所述第一反射面为倾斜面；

所述第一容纳腔内侧上壁设置第三反射面，所述第三反射面为镀膜层，与所述第一反射面平行设置；所述镀膜层包含多个滤波膜层；

所述信号光经不同的滤波膜层进入所述第一透镜组件，经所述第一反射面与所述第三反射面的反射、合束；

所述第二汇聚反射面设置于所述第一反射面的一侧，用于将合束后的信号光汇聚反射至第一光纤阵列；

所述第一透镜组件设置第一光纤固定孔，用于固定所述第一光纤阵列。

可选的，所述第一透镜组件为分体式结构，第一透镜组件包括：支撑体和主体；所述支撑体罩设于所述电路板上，且所述支撑体与所述主体插接固定；所述第三反射面设置于所述主体的底面。

可选的，所述第二汇聚反射面，设置于所述第一反射面与所述第一光纤固定孔之间，所述光纤阵列的端面设置于所述第二汇聚反射面的汇聚焦点；所述第一反射面在所述电路板的投影覆盖所述第三反射面；且所述第三反射面在所述电路板的投影覆盖所述光发射芯片阵列。

可选的，所述滤波膜层与所述光发射芯片阵列相对应，用于实现对应波长的信号光线选择透射。

可选的，所述第一光纤固定孔，包括：依次连通的第一装槽、第二安装槽、第三安装槽；

所述第一安装槽与所述第一光纤阵列的包层插接；

所述第二安装槽与所述第一光纤阵列的保护套插接；

所述第三安装槽与所述第一光纤阵列的集线胶套插接。

本申请提供的光模块中，第一透镜组件和电路板形成第一容纳腔，第一容纳腔从下至上依次设有光发射芯片阵列、第一准直透镜阵列。第一准直透镜阵列为平板式结构，第一透镜组件的底端具有第一承载面和第二承载面，第一承载面用于承载第一准直透镜阵列的一端，第二承载面用于承载所述第一准直透镜阵列的另一端。且第一透镜组件的表面设置第一反射面和第二汇聚反射面，第一容纳腔内侧上壁设置第三反射面，所述第三反射面为镀膜层，与所述第一反射面平行设置；所述镀膜层包含多个滤波膜层。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，经过第一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第三反射面的膜层。一波长的光束透过第三反射面的一滤波膜层传输至第一反射面，经第一反射面的全反射至第三反射面的另一滤波膜层，此时，另一波长的光束通过第三反射面的另一滤波膜层，与反射的光束合束后传输至第一反射面，经第一反射面的全反射至第三反射面，重复前面的合束，完成多束不同波长的信号光的合束，最终生成一束信号光，该束信号光经过第二汇聚反射面反射后汇聚至光纤带中，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设置的第一反射面与第三反射面，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。

另一方面，本申请还提供了一种光模块，包括：电路板；

第二透镜组件，罩设于所述电路板上方，与所述电路板形成第二容纳腔；

其中：所述透镜组件的顶端设置第四反射面和第五汇聚反射面；所述第四反射面为倾斜面；所述第二容纳腔内侧上壁设置第六反射面，所述第六反射面，与所述第四反射面平行设置；所述第六反射面包含多个滤波膜层；

所述第五汇聚反射面用于将信号光汇聚反射，传送至所述第六反射面；再经所述第六反射面与所述第四反射面配合分束、反射；

光接收芯片阵列，设置于所述电路板上，用于接收不同波长的信号光；

第二准直透镜阵列，设置于所述光接收芯片的入光方向上，用于汇聚所述信号光；所述第二透镜组件设置第二光纤固定孔，用于固定第二光纤阵列。

可选的，所述第二透镜组件为分体式结构，第二透镜组件包括：支撑体和主体；所述支撑体罩设于所述电路板上，与所述主体插接固定；所述第六反射面设置于所述主体的底面。

可选的，所述第五汇聚反射面，设置于所述第四反射面与所述第二光纤固定孔之间，所述光纤阵列的端口设置于所述第五汇聚反射面的汇聚焦点；所述第四反射面在所述电路板的投影覆盖所述第六反射面；且所述第六反射面在所述电路板的投影覆盖所述光接收芯片阵列。

可选的，所述滤波膜层与所述光接收芯片阵列相对应，用于实现对应波长的信号光线选择透射。

可选的，所述第二光纤固定孔，包括：依次连通的第四装槽、第五安装槽、第六安装槽；

所述第四装槽与所述第二光纤阵列的包层插接；

所述第五安装槽与所述第二光纤阵列的保护套插接；

所述第六安装槽与所述第二光纤阵列的集线胶套插接。

本申请的有益效果为：

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组件、第二准直透镜阵列。第二准直透镜阵列为平板式结构，第二透镜组件的底端具有第三承载面和第四承载面，第三承载面用于承载第二准直透镜阵列的一端，第四承载面用于承载第二准直透镜阵列的另一端。且，第二透镜组件的顶部表面设置第四反射面和第五汇聚反射面；第二容纳腔内侧上壁设置第六反射面，所述第六反射面，与所述第四反射面平行设置；所述第六反射面包含多个滤波膜层。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，该束信号光经过第五汇聚反射面反射后汇聚至第六反射面，其中一波长的光束透过第六反射面，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第六反射面，另一波长的光束透过第六反射面，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，经过第二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设置的第四反射面和第六反射面，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。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

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一种光模块分解结构示意图；

图5为本申请实施例提供的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一种光模块局部分解结构示意图；

图7为本申请实施例提供的光模块光发射过程局部光路图；

图8为本申请实施例提供的一种第一透镜组件与第一准直透镜阵列结构示意图一；

图9为本申请实施例提供的一种第一透镜组件与第一准直透镜阵列截面图一；

图10为本申请实施例提供的一种第一准直透镜阵列的结构图一；

图11为本申请实施例提供的一种第一透镜组件与第一准直透镜阵列结构示意图二；

图12提供了一种第一透镜组件与第一准直透镜阵列截面图二；

图13为本申请实施例提供的一种第一准直透镜阵列的结构图二；

图14为本申请实施例提供的一种第一透镜组件的立体图一；

图15为本申请实施例提供的一种第一透镜组件的立体图二；

图16为本申请实施例提供的一种第一透镜组件截面图一；

图17为本申请实施例提供的一种第一透镜组件结构分解示意图一；

图18为本申请实施例提供的一种第一透镜组件截面图二；

图19为本申请实施例提供的一种第一透镜组件的主体结构示意图；

图20为本申请实施例提供的一种第一光纤阵列结构示意图一；

图21为本申请实施例提供的一种第一光纤固定孔结构示意图；

图22本申请实施例提供的一种第一光纤阵列结构示意图二；

图23为本申请实施例提供的一种第一透镜组件与光纤支架结构立体图一；

图24为本申请实施例提供的一种第一透镜组件与光纤支架结构立体图二；

图25为本申请实施例提供的一种第一透镜组件与光纤支架结构立体图三；

图26为本申请实施例提供的一种第二透镜组件与第二准直透镜阵列的分解结构图；

图27为本申请实施例提供的又一种第二透镜组件与第二准直透镜阵列结构图；

图28为本申请实施例提供的光模块光发接收过程局部光路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，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，都应当属于本申请保护的范围。

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、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。

常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；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，常见的光模块上位机还有光线路终端等。

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部。

光模块200插入光网络终端中，具体为光模块的电口插入笼子106内部的电连接器，光模块的光口与光纤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，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为本发明实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本发明实施例提供光模块分解结构示意图。如图3、图4所示，本发明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及光收发器件。

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，电路板的金手指从电口204伸出，插入光网络终端等上位机中；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、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、光收发器件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，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽部件无法安装，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、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(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；当光收发器件位于电路板上时，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。

光收发器件包括光发射部件及光接收部件两部分，分别用于实现光信号的发射与光信号的接收。光发射部件及光接收部件可以结合在一起，也可以相互独立。本申请主要以光发射部件为例进行介绍。

图5为本申请实施例提供的光模块去除上壳体、下壳体及解锁部件后的结构示意图。结构示意图。如图6所示，为本申请实施例提供的一种光模块局部分解结构示意图。

如图5所示，光发射芯片阵列310设置于电路板300上，用于发射不同波长的信号光。进一步，在本实施例中光发射芯片阵列310沿电路板300长度方向定义为行；沿电路板300长度方向定义为列。为实现不同波长的光线的合束，同一行设置多个不同波长的光发射芯片，本申请以4个为例；同一列可以是不波长的光发射芯片，也可以设置相同波长的光发射芯片。光发射芯片阵列310的列数可是1列、2列、3列或4列，具体可根据光模块实际需要进行设置。本实施例中，光发射芯片阵列310设置为4行4阵列模式。

进一步，如图6所示，为本申请实施例提供的一种光模块局部分解结构示意图。在一些实施例中，本申请实施例提供的一种光模块中，第一透镜组件400与电路板300形成包裹光芯片组件的第一容纳腔内，从电路板300向第一透镜组件400方向依次设置光发射芯片阵列310和第一准直透镜阵列320。

第一准直透镜组件320罩设在光发射芯片阵列310的上方，第一准直透镜阵列320的透镜数量取决于光发射芯片阵列310中的芯片数量。通常第一准直透镜组件320的透镜数量等于光发射芯片阵列310中的芯片数量。为实现第一准直透镜组件320的安装，第一准直透镜阵列320设置准直透镜支架，准直透镜支架与电路板300连接固定。

图7为本申请实施例提供的光模块光发射过程局部光路图，结合图7所示，光发射芯片阵列310发出的信号光为分散光，经第一准直透镜阵列320后形成平行光束，照射到第一透镜组件400。本实施例中第一准直透镜阵列320为4行4列，行与列的设定与光发射芯片阵列的行与列的方向一致。

第一透镜组件400设置在电路板300上，采用罩设式的方式设置在光发射芯片阵列的上方，第一透镜组件400与电路板300形成包裹光发射芯片阵列的第一容纳腔。光发射芯片阵列发出的信号光经第一透镜组件反射汇聚后进入光纤阵列中，第一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。第一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发射芯片发出的光经第一透镜组件传输并反射后进入光纤中第一透镜组件不仅起到密封光芯片的作用，同时也建立了光发射芯片与光纤之间的光连接。

高速率数据传输要求光芯片及其驱动/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，而第一透镜组件400罩设在光芯片的上方，所以第一透镜组件一般将光芯片及其驱动/匹配芯片同时罩设住。所以光发射芯片与光发射芯片的驱动芯片近距离设置，第一透镜组件罩设光发射芯片与光发射芯片的驱动芯片；光接收芯片与跨阻放大芯片近距离设置，第一透镜组件罩设光接收芯片与跨阻放大芯片。

每个光芯片的尺寸一般很小，而光芯片的驱动/匹配芯片的尺寸一般很大，特别是实现100G以上速率的驱动/匹配芯片，而第一透镜组件的尺寸有限，光芯片及其驱动/匹配芯片的设置位置存在一定的限制，没有太多的空间自由度。

进一步，图8提供了一种第一透镜组件与第一准直透镜阵列结构示意图一。图9提供了一种第一透镜组件与第一准直透镜阵列截面图一，图10为一种第一准直透镜阵列的结构图一。结合图8、图9和图10所示，第一准直透镜阵列320为支座式结构。第一透镜组件400罩设于电路板300上方，第一透镜组件400与电路板300组装后形成密闭的腔体，第一准直透镜阵列320与光发射芯片阵列310设置于腔体内。

具体的，支座式结构可如图所示，包括对称设置的支柱和设置于支柱之间的平板，平板上设置准直透镜。平板可设置于支柱的顶端，支柱的另一端与电路板300固定连接，使得第一准直透镜阵列320与电路板300之间形成一定的空隙，为光发射芯片阵列310的设置留有空间。

支座式结构可以是分体式结构，也可以是一体式结构。为了装配过程方便简单，避免出现准直透镜与光芯片光路不对应，第一准直透镜阵列320为一体成型结构，保证第一准直透镜阵列320与电路板300之间距离大小，同时可保证平板与支柱之间的位置保持准确，避免人员安装过程中的误差，有利于提高整个光模块光路的稳定性。

图11提供了一种第一透镜组件与第一准直透镜阵列结构示意图二。图12提供了一种第一透镜组件与第一准直透镜阵列截面图二；图13为一种第一准直透镜阵列的结构图二。

结合图11、图12和图13所示，第一准直透镜阵列320为平板式结构，第一透镜组件400的底端具有第一承载面423和第二承载面422。第一承载面423用于承载第一准直透镜阵列320的一端，第二承载面422用于承载第一准直透镜阵列320的另一端。第一准直透镜阵列320中透镜的位置与光芯片位置对应，并不一定设置于第一准直透镜阵列的中心位置。

第一准直透镜阵列320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。

进一步，为了方便第一准直透镜阵列320与第一透镜组件400的组装，第一透镜组件400的第一承载面423和第二承载面422与第一透镜组件400的侧面连通，使得第一透镜组件400与电路板300组装后形成的包裹腔体并不是完全密封的，在第一透镜组件400的侧面设置一个开口，第一准直透镜阵列320可在开口位置从第一透镜组件400的外部向内部插入连接。

图14为本申请实施例提供的一种第一透镜组件的立体图一；图15为本申请实施例提供的一种第一透镜组件的立体图二；图16为本申请实施例提供的第一透镜组件截面图一；图17为本申请实施例提供的第一透镜组件分解示意图一。

结合图14和图15所示，第一透镜组件400包括：第一反射面411、第二汇聚反射面412、第三反射面413、第一光纤固定孔414。其中，第一反射面411和第二汇聚反射面412设置于第一透镜组件400的顶端上表面。第一反射面411为倾斜面，且与第一透镜组件400的上表面倾斜角度保持一致。

第一容纳腔内侧上壁设置第三反射面413，第三反射面413为镀膜层，与第一反射面411平行设置。信号光经镀膜层不同位置进入第三反射面143，再经过第一反射面411反射向第三反射面413，实现不同波长的信号光的合束。镀膜层设置多个滤波膜层，不同波长的信号光由不同的滤波膜层射入第一透镜组件400。

滤波膜层的排列方式与光发射芯片的排列方式对应，实现不同波长的光线的合束。例如光发射芯片阵列中的同一行设置4个不同波长的光发射芯片，则镀膜层需设置相对应的4个不同的滤波膜层。进一步，如果光发射芯片阵列中同一列是相同波长的光发射芯片，则滤波膜层同一列为相同的子膜层，也可以是覆盖整个列方向上的一整个膜层。如果光发射芯片阵列中同一列是不同波长的光发射芯片，则滤波膜层同一列为不相同的子膜层。通常情况下，为简化生产过程，光发射芯片阵列中同一列设置相同波长的光发射芯片。如图16所示，第二汇聚反射面412为倾斜面，设置有弧形凸起部，且弧形凸起部向第一透镜组件400的外侧凸起，第二汇聚反射面412设置于第一反射面411远离电路板300的一端的一侧，且第二汇聚反射面412设置弧形凸起。第二汇聚反射面412设置于第一反射面411与第一光纤固定孔414之间，用于合束后的信号光在第二汇聚反射面412和第一光纤阵列500之间的传输。本申请中的第二汇聚反射面表面为弧形，这样可以使第二汇聚反射面420具备汇聚功能，不需要再设置额外的汇聚透镜。

结合图7所示，在光发射器件中，光发射芯片阵列310为多个激光器。本申请实施例以一行光发射芯片4个为例，激光器发出的四个波长的信号光，经第一准直透镜组件320汇聚为平行光。四束平行光分别在第三反射面413不同的滤波膜层入射，配合第一反射面411，多次反射后，四束平行光束一同入射到第二汇聚反射面412，第二汇聚反射面412将光束反射、汇聚后向第一光纤阵列500传输，光纤孔位置与光束汇聚光斑位置吻合，保证光斑可以到达第一光纤阵列，完成光的耦合和传输。

第一激光器311发射的第一出射光线波长为λ₁，第二激光器312发射的第二出射光线波长为λ₂，第三激光器313发射的第三出射光线波长为λ₃，第四激光器314发射的第四出射光线波长为λ₄。第三反射面413设置第一滤波膜层4131、第二滤波膜层4132、第三滤波膜层4133、第四滤波膜层4134，分别仅允许对应波长的光束通过，而对其他波长的光束进行反射。

第一出射光线经第一准直透镜阵列320汇聚后形成平行光束，到达第一滤波膜层4131，第一滤波膜层4131能够允许波长为λ₁的光通过。第一出射光线在第一滤波膜层4131发生轻微折射后向第一反射面411传输，经第一反射面411反射后传输向第二滤波膜层4132，并在第二滤波膜层4132发生第二次反射。

第二激光器312发射的第二出射光线波长为λ₂，第二出射光线经第一准直透镜组件320准直后形成平行光束，到达第二滤波膜层4132，第二滤波膜层4132能够允许波长为λ₂的光通过。进入第一透镜组件400后第二出射光线与第一出射光线进行第一次合束，形成一次合束光线。而后，依据光路图所示，依次与第三出射光线、第四出射光线合束，形成最终合束光线。

最终合束光线经第二汇聚反射面412反射、汇聚后，向第一光纤阵列500传输。为提高光线耦合精度，第一光纤阵列500的端面设置于第二汇聚反射面412的汇聚焦点位置，且第一光纤阵列500的中心线与第二汇聚反射面412的中心光线重合。信号光线最终生成的一束信号光传输至第二汇聚反射面420后，经过第二汇聚反射面420反射后汇聚至第一光纤阵列中。

进一步，为实现光线在第一反射面与第三反射面之间的多次反射可将光线依次传输，第一反射面411为全反射面。

第三反射面的倾斜角度与第一透镜组件400的顶板的倾斜角度一致，角度大小与不同波长光芯片的间距有关系，一般在4-17°之间。

在一些实施例中，为实现光束在第一准直透镜阵列320和第二汇聚反射面412之间的传输,第一反射面411与电路板300平面设置一定夹角，光束通过多次反射，实现光束在第一准直透镜阵列320和第二汇聚反射面412之间的传输。

进一步，图18提供了一种第一透镜组件结构分解示意图二；图19提供了一种第一透镜组件的主体结构示意图。如图18和图19所示所示，第一透镜组件400包括：支撑体420和主体410。主体410设置第一反射面411、第二汇聚反射面412、第三反射面413、第一光纤固定孔414、第一空腔440。其中，第一反射面411和第二汇聚反射面412设置于主体410的上表面。第一反射面411为倾斜面，且与主体410的上表面倾斜角度保持一致。

支撑体420罩设于电路板300上，与主体410插接固定。支撑体420可以是一个由四个支架首尾相连，围合而成的内部中空的长方形柱体。支撑体420设置多个固定孔421。主体410的底面设置多个定位柱415，固定孔421与定位柱415位置、尺寸相匹配，实现固定孔421与定位柱415插接。

具体的，支撑体420上可设置两个固定孔421，分别位于支撑体420的斜对角。为方便主体410与支撑体420之间的装配连接以及装配后的稳定性，主体410与支撑体420的连接面为与电路板300平行设置的平面。则，主体410形成第一空腔440。进一步，为保证第三反射面413镀膜过程中，镀膜层的完整性，第一空腔440的垂直高度不能过大。因此主体410的第一空腔440空间较小，无法容纳光发射芯片阵列310和第一准直透镜阵列320，支撑体420内部的第二空腔430用于容纳光发射芯片阵列310和第一准直透镜阵列320。第二空腔430与第一空腔440连通，保证信号光线的传输。

图19为本申请实施例提供的一种第一透镜组件的主体结构示意图。第三反射面413设置于主体410的底面，为实现光模块对信号光线的合束或分束作用，第三反射面413为镀膜层，所述镀膜层包含多个并列分布的膜层，对不同波长的信号光线进行过滤。或第三反射面413为多个并列分布的滤波片，滤波片与主体底面通过光学胶连接。第三反射面413与第一反射面411平行设置，且第三反射面413在电路板300方向的投影覆盖光芯片组件，使得第三反射面413能够接收全部光芯片发射或接收的信号光线。第一反射面411在电路板300方向的投影覆盖第三反射面413，使得第一反射面可对全部信号光线进行处理，防止信号缺失。

进一步，第一透镜组件400的主体410和支撑体420分别一体成型，使得第一光纤固定孔414与第二汇聚反射面412之间的位置、尺寸非常稳定，提高了部件之间的连接精度，从而提高COB技术中耦合多通道时的耦合精度。

进一步，第一透镜组件400也可以是一体式结构，一体式成型结构精度高，避免组装过程中的误差，使得第一光纤固定孔414与第二汇聚反射面412之间的位置、尺寸非常稳定，提高了部件之间的连接精度，从而提高COB技术中耦合多通道时的耦合精度。

第一光纤阵列500的端面设置于第二汇聚反射面412的汇聚焦点位置，且第一光纤阵列500的中心线与第二汇聚反射面412中心光线重合，保证光束耦合精度。第一光纤定位孔位置与光束汇聚光斑位置吻合，保证光斑可以到达第一光纤阵列，完成光的耦合和传输。

图20为本申请实施例提供的一种第一光纤阵列结构示意图一；图21为本申请实施例提供的一种第一光纤固定孔结构示意图。结合图20和图21所示，为保证第一光纤阵列500与第二汇聚反射面412之间的位置关系，使得第一光纤阵列500的位置稳定，第一光纤固定孔414包括：第一安装槽4141、第二安装槽4142，第一安装槽4141与第二安装槽4142内部连通。

第一光纤阵列500包括：内芯510、包层520和护套530；包层520设置于内芯510和护套530之间，第一安装槽4141与第一光纤阵列500的包层520匹配设置；第二安装槽4142与护套530匹配设置。第一光纤固定孔414与第一光纤阵列500通过光学胶固定连接。为避免第一光纤阵列500出现弯折，影响第一光纤阵列的使用寿命，第一安装槽441与第二安装槽442同轴设置。

进一步，在一些实施例中，如图22，第一光纤阵列结构示意图二为第一光纤阵列500另一角度结构示意图。为将多条光纤束缚成一个整体，第一光纤阵列500外层设置集线胶套540，用于多条光纤聚集。第一光纤固定孔414还包括：第三安装槽443，第三安装槽443与集线胶套540相匹配。为避免第一光纤阵列500在安装过程中出现弯折，影响第一光纤阵列的使用寿命，第一安装槽4141、第二安装槽4142、第三安装槽4143同轴设置，使得第一光纤阵列在第一光纤固定孔中的部分呈直线设置，避免出现弯折影响使用寿命，且第一透镜组件400整体为一体成型结构，光线固定孔的位置非常稳定，第一光纤阵列与第二汇聚反射面412之间的距离固定。

为了方便第一光纤阵列500与第一光纤固定孔414连接固定，第一安装槽4141、第二安装槽4142、第三安装槽4143之间分别设置过渡槽，过渡槽的外边缘由一安装槽向相邻安装槽倾斜设置，使得第一安装槽4141、第二安装槽4142、第三安装槽4143之间平滑过渡，避免插接过程中单条第一光纤阵列与安装槽存在接触死角，影响插接效果；确保第一光纤阵列的端面设置于第二汇聚反射面412的汇聚焦点，提高光线耦合精度。

同时，第一光纤阵列500与第一光纤固定孔414插接匹配后，在过渡槽存在一定的缝隙，因此在缝隙部分添加胶体用于第一光纤阵列500与第一光纤固定孔414的固定。

进一步，为避免影响信号光束在第一透镜组件400的传输，在缝隙部分添加的胶体为光学胶，在保证第一光纤阵列500与第一光纤固定孔414之间连接固定的同时，保证信号光的传输。

本申请实施例还提供了另一种第一光纤阵列与第一透镜组件的连接方式。图23为本申请实施例提供的一种第一透镜组件与光纤支架结构立体图一，图24为本申请实施例提供的一种第一透镜组件与光纤支架结构立体图二，图25为本申请实施例提供的一种第一透镜组件与光纤支架结构立体图三。结合图23、图24和图25所示，光模块还包括：第一光纤支架600。第一光纤支架600包括：支架定位孔601、第一光纤插槽602。支架定位孔601设置于第一光纤支架600的侧面，且分别设置在侧面两端。第一透镜组件400设置支架定位柱417，与支架定位孔601位置、尺寸匹配。组装时，支架定位柱415与支架定位孔601插接，实现第一光纤支架600与第一透镜组件400的连接。

进一步，为方便实现组装，第一光纤支架600的底面设置导向槽603，第一透镜组件400设置导向轨416与导向槽603匹配。组装时，作业人员可先将导向轨416与导向槽603匹配后，再将第一光纤支架600向第一透镜组件400推进安装，可避免出现组装偏差，同时导向轨416与导向槽603的配合，使得组装更加简便。

第一光纤支架600的上表面设置第一光纤插槽602，用于承载第一光纤阵列500。进一步，为实现第一光纤阵列500与第一光纤支架600的连接，第一光纤支架600的侧面设置光纤孔604，用于固定单条光纤的端面，确保单条光纤的端面设置于第二汇聚反射面的汇聚焦点，提高耦合精度。

本申请提供的光模块可实现多波长通道，不同波长的激光器发出的独立的光路，实现多光路合束的功能。第一透镜组件设置有第一光纤固定孔，用于定位第一光纤阵列。其中，第一透镜组件为一体成型结构。因为是一体成型模具加工量产的，所以孔相对第二汇聚反射面的位置和尺寸非常稳定，这样的设计即精确工艺组装又简单。可以工艺非常简单的就完成光路与第一光纤阵列的对准，完成光的耦合，提高光线耦合精度。

下面对光接收部件进行说明。

在本申请实施例中，第二透镜组件400A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26为本申请实施例提供的一种第二透镜组件与第二准直透镜阵列的分解结构图；图27为本申请实施例提供的又一种第二透镜组件与第二准直透镜阵列结构图。如图26或27所示，第二透镜组件400A和电路板300形成第二容纳腔，第二容纳腔用于设置光学器件。具体地，从电路板300处至上第二容纳腔内依次设有光接收芯片阵列310A、第二准直透镜阵列320A。且，第二透镜组件400A的顶部表面设有第四反射面411A和第五汇聚反射面412A。第二容纳腔内侧上壁设置第六反射面413A，第六反射面413A与所述第四反射面411A平行设置。第六反射面413A包含多个滤波膜层。

光接收芯片阵列310A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。

第二准直透镜阵列320A包括若干个准直透镜，用于第二透镜组件320A输出的信号光。第二准直透镜阵列320A的结构与第一准直透镜阵列320的结构相似或相同。第二准直透镜阵列320A罩设在光接收芯片阵列310A的上方，第二准直透镜阵列400A的透镜数量取决于于光接收芯片阵列310A中的光接收芯片的数量。通常第二准直透镜阵列400A的透镜数量等于光接收芯片阵列310A中的光接收芯片的数量。

第六反射面413A与第三反射面413结构相同或相似，第六反射面413A包含多个并列分布的滤波膜层。在本申请实施例中，第六反射面413A利用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。第六反射面413A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400A，该束信号光经过第五汇聚反射面412A反射后汇聚至第六反射面413A。其中一波长的光束透过第六反射面413A入射到其对应的准直透镜，剩余波长的光束反射至第四反射面411A。经过第四反射面411A反射至第六反射面413A，另一波长的光束透过第六反射面413A，剩余波长的光束反射至第四反射面411A，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320A准直后依次传输至光接收芯片组件中的光接收芯片，实现光模块接收单光纤中多个波长的信号光的功能。

图28为本申请实施例提供的光模块光发接收过程局部光路图。在光接收器件中，光接收芯片阵列310A为多个光接收芯片。本申请实施例以一行光接收芯片4个为例。

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400A，该束信号光经过第五汇聚反射面412A反射后汇聚至第六反射面413A。该束信号光为包括λ1、λ2、λ3以及λ4四种波长的信号光。因光是可逆的其经过第六反射面413A和第四反射面411A配合反射、滤波，实现完成一束包括不同波长信号光的分束。

在本申请实施例中关于第二透镜组件400A未尽之处可参见第一透镜组件400。第二准直透镜阵列320A与第一准直透镜阵列320结构相同；第二光纤阵列与第一光纤阵列500结构相同，均可相互参见。

本申请提供的光模块中，光发射过程与光接收过程中第一透镜组件400与第二透镜组件400A的结构完全一致，依次可将光探测器、激光器按照阵列进行排列，可节约空间。光发射器件与光接收器件设置于同一透镜组件中，提高空间利用率，减少光模块部件数量，简化装配过程。

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，可以将光发射芯片阵列和光接收芯片阵列分别通过第一透镜组件、第二透镜组件罩设；还可以用同一透镜组件罩设。进而在本申请实施例中，第一透镜阵列的列数可以为1个，还可以为2个等。

光发射芯片阵列和光接收芯片阵列同一透镜组件罩设时，也可同时使用同一准直透镜阵列和同一光纤阵列。仅需要根据需要将光发射芯片阵列和光接收芯片阵列中的光芯片与透镜组件中对应的滤波膜层一一对应设置。

本申请提供的光模块中，第一透镜组件和电路板形成第一容纳腔，第一容纳腔从下至上依次设有光发射芯片阵列、第一准直透镜阵列，且第一透镜组件的表面设置第一反射面和第二汇聚反射面，第一容纳腔内侧上壁设置第三反射面，所述第三反射面为镀膜层，与所述第一反射面平行设置；所述镀膜层包含多个滤波膜层。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，经过第一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第三反射面的膜层。一波长的光束透过第三反射面的一滤波膜层传输至第一反射面，经第一反射面的全反射至第三反射面的另一滤波膜层，此时，另一波长的光束通过第三反射面的另一滤波膜层，与反射的光束合束后传输至第一反射面，经第一反射面的全反射至第三反射面，重复前面的合束，完成多束不同波长的信号光的合束，最终生成一束信号光，该束信号光经过第二汇聚反射面反射后汇聚至光纤带中，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设置的第一反射面与第三反射面，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组件、第二准直透镜阵列，且，第二透镜组件的顶部表面设置第四反射面和第五汇聚反射面；第二容纳腔内侧上壁设置第六反射面，所述第六反射面，与所述第四反射面平行设置；所述第六反射面包含多个滤波膜层。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，该束信号光经过第五汇聚反射面反射后汇聚至第六反射面，其中一波长的光束透过第六反射面，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第六反射面，另一波长的光束透过第六反射面，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，经过第二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设置的第四反射面和第六反射面，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。

同时，本申请还提供了一种将光发射芯片阵列和光接收芯片阵列设置于同一透镜组件中的实现方式。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

本说明书通篇提及的“多个实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”或“实施例”等，意味着结合该实施例描述的具体特征、部件或特性包括在至少一个实施例中。因此，本说明书通篇出现的短语“在多个实施例中”、“在一些实施例中”、“在至少另一个实施例中”或“在实施例中”等并不一定都指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，具体特征、部件或特性可以任何合适的方式进行组合。因此，在无限制的情形下，结合一个实施例示出或描述的具体特征、部件或特性可全部或部分地与一个或多个其他实施例的特征、部件或特性进行组合。这种修改和变型旨在包括在本申请的范围之内。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。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公开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权利要求的内容指出。以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims

1.一种光模块，其特征在于，包括：电路板；

光发射芯片阵列，设置于所述电路板上，用于发射不同波长的信号光；

所述第一直透镜组件为平板式结构，所述第一透镜组件的底端具有第一承载面和第二承载面，所述第一承载面用于承载所述第一准直透镜阵列的一端，所述第二承载面用于承载所述第一准直透镜阵列的另一端；第一透镜组件，罩设于所述准直透镜阵列上方，与所述电路板形成第一容纳腔；

其中：所述第一透镜组件的顶端设置第一反射面和第二汇聚反射面；所述第一反射面为倾斜面；

所述第一容纳腔内侧上壁设置第三反射面，所述第三反射面为镀膜层，与所述第一反射面平行设置；所述镀膜层包含多个滤波膜层；所述滤波层与所述光发射芯片阵列相对应，用于实现对应波长的信号光线选择透射；

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一透镜组件为分体式结构，第一透镜组件包括：支撑体和主体；所述支撑体罩设于所述电路板上，与所述主体插接固定；所述第三反射面设置于所述主体的底面。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第二汇聚反射面，设置于所述第一反射面与所述第一光纤固定孔之间，所述光纤阵列的端面设置于所述第二汇聚反射面的汇聚焦点；所述第一反射面在所述电路板的投影覆盖所述第三反射面；且所述第三反射面在所述电路板的投影覆盖所述光发射芯片阵列。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述滤波膜层与所述光发射芯片阵列相对应，用于实现对应波长的信号光线选择透射。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一光纤固定孔，包括：依次连通的第一装槽、第二安装槽、第三安装槽；

所述第一安装槽与所述第一光纤阵列的包层插接；

所述第二安装槽与所述第一光纤阵列的保护套插接；

所述第三安装槽与所述第一光纤阵列的集线胶套插接。

6.一种光模块，其特征在于，包括：电路板；

第二准直透镜阵列，设置于所述光接收芯片的入光方向上，用于汇聚所述信号光；所述第二准直透镜阵列为平板式结构，所述第二透镜组件的底端具有第三承载面和第四承载面，所述第三承载面用于承载所述第二准直透镜阵列的一端，所述第四承载面用于承载所述第二准直透镜阵列的另一端；

所述第二透镜组件设置第二光纤固定孔，用于固定第二光纤阵列。

7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述第二透镜组件为分体式结构，第二透镜组件包括：支撑体和主体；所述支撑体罩设于所述电路板上，与所述主体插接固定；所述第六反射面设置于所述主体的底面。

8.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述第五汇聚反射面，设置于所述第四反射面与所述第二光纤固定孔之间，所述光纤阵列的端口设置于所述第五汇聚反射面的汇聚焦点；所述第四反射面在所述电路板的投影覆盖所述第六反射面；且所述第六反射面在所述电路板的投影覆盖所述光接收芯片阵列。

9.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述滤波膜层与所述光接收芯片阵列相对应，用于实现对应波长的信号光线选择透射。

10.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述第二光纤固定孔，包括：依次连通的第四装槽、第五安装槽、第六安装槽；

所述第四装槽与所述第二光纤阵列的包层插接；

所述第五安装槽与所述第二光纤阵列的保护套插接；

所述第六安装槽与所述第二光纤阵列的集线胶套插接。