CN114690341A - 一种带进光检测功能的to封装结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带进光检测功能的TO封装结构及其制造方法，结构包括棱镜1、进光检测单元2和高速PIN单元3，所述进光检测单元2和所述高速PIN单元3分别位于所述棱镜1的两侧；其中，第一波长的入射光经过所述棱镜1后，在所述棱镜1的作用下，分别传输至所述进光检测单元2和所述高速PIN单元3。本发明使得光接收器具备了进光检测这一功能，实现了对入射光的检测和监控，进而为调整光发射器的光信号强度提供了指导依据，有效减少了因光发射器的光信号强度太大而导致的光接收器损坏的问题，同时，还能实现对不同波长的入射光的光信号强度分别进行检测和监控，解决了传统TO封装的散热问题，进而实现了高温条件下的远距离传输，实际应用成本低。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种带进光检测功能的TO封装结构及其制造方法。
背景技术
光模块由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括光发射端和光接收端两部分，光发送端使用光发射器把电信号转换为光信号，光接收端使用光接收器把光信号转换为电信号，目前，光发射器和光接收器通常使用的封装工艺主要有同轴封装(Transistor Outline-CAN，TO封装)、COB封装(Chip On Board封装)，蝶形封装和BOX封装等封装方式，随着小型化和高集成化的应用需求，在COB封装的基础上，COC封装(Chip OnChip封装)也逐渐兴起，目前传输距离在40～80km的SOA(Semiconductor OpticalAmplifier，半导体光放大器)集成PIN器件，通常为BOX封装形式，这种形式的器件封装工艺复杂，成本较高，而TO封装，成本低廉，工艺简单，通常为圆柱形，但又因为其体积小，难以内置制冷功能，散热困难，传统TO封装结构发光不稳定，难以用于大电流下的高功率输出，故而难以用于长距离传输。
光电子器件的制造过程中，依据传输速率、中心波长、传输距离、平均发射光功率等指标要求进行，其中，传输距离与平均发射光功率呈正向关系，传输距离越远，光损耗越大，所需要的平均发射光功率也越大。光信号从光发射器入射到光接收器，为了实现光发射器和光接收器的应用匹配，根据光的传输距离，考虑和计算一定的传输损耗，会将光发射器的光信号强度在出厂环节调节到一个合适的标准范围，进而实现特定距离的传输。然而，光发射器的传输距离因其兼容覆盖的特性，长距离的光发射器，可以满足中距离或短距离的应用场景，例如，满足传输距离为80km的光发射器，也可以满足40km、20km或者10km等应用场景，如果将长距离的光发射器应用到中距离或短距离的应用场景，会导致的光发射器的平均发射光功率偏大，若长时间在此工作状态下，则会导致光接收器的损坏。发明人通过对市场返回的不合格品光模块进行检测、分析与统计后发现，光发射器和光接收器的不合格，是导致光模块不合格的主要原因，进一步的，发明人对光接收器的损坏原因具体分析后发现，因为光发射器的光信号太强导致光接收器损坏占一部分的比例，另外，一部分光接收器在正常温度下并未出现问题，而在高温条件下会呈现工作状态不稳定的情况。目前，市面上光接收器，只是被动的对光发射器发出的光信号进行接收，并没有对光发射器发出的光信号进行检测和调控这一功能。
鉴于此，如何克服现有技术所存在的缺陷，解决上述技术问题，是本技术领域待解决的难题。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明首要解决的技术问题是：
针对传统的光接收器没有对光发射器发出的光信号进行检测和调控这一功能，从而导致光接收器损坏的问题提供一种解决方案。
本发明进一步解决的技术问题是，解决传统BOX封装结构复杂、成本高，传统TO封装结构无法胜任高温条件下的远距离传输的问题。
本发明采用如下技术方案达到上述目的：
第一方面，本发明提供一种带进光检测功能的TO封装结构，包括：
棱镜1、进光检测单元2和高速PIN单元3，所述进光检测单元2和所述高速PIN单元3分别位于所述棱镜1的两侧；其中，第一波长的入射光经过所述棱镜1后，在所述棱镜1的作用下，分别传输至所述进光检测单元2和所述高速PIN单元3。
优选的，所述棱镜1包括分光面11和全反面12，所述分光面11和所述全反面12设于同一光路；其中，所述分光面11分别将第一波长的入射光传输至所述高速PIN单元3和所述全反面12，所述全反面12将第一波长的入射光传输至所述进光检测单元2。
优选的，所述进光检测单元2包括第一透镜21和第一光探测器22，所述第一透镜21和所述第一光探测器22设于同一光路并与所述全反面12耦合；其中，第一波长的入射光依次经过所述全反面12和所述第一透镜21后被所述第一光探测器22接收。
优选的，所述高速PIN单元3包括SOA组件31、第二透镜32和高速PIN33，所述SOA组件31、所述第二透镜32和所述高速PIN33设于同一光路并与所述分光面11耦合；其中，第一波长的入射光依次经过所述分光面11、所述SOA组件31和所述第二透镜32后被所述高速PIN33接收。
优选的，所述SOA组件31包括SOA基板311、SOA芯片312和热敏电阻313，所述SOA芯片312和所述热敏电阻313分别位于所述SOA基板311上方；其中，所述SOA芯片312和所述热敏电阻313分别与所述SOA基板311电气连接。
优选的，还包括COC基板4和制冷器5，所述COC基板4设于所述高速PIN单元3底部，所述制冷器5设于所述COC基板4底部；其中，所述COC基板4分别与所述制冷器5和所述SOA基板311固定连接。
优选的，还包括TO底座6和TO帽7，所述TO底座6设于所述制冷器5底部，所述TO底座6与所述TO帽7同轴向且与所述TO帽7固定连接；其中，所述TO底座6分别与所述COC基板4、所述制冷器5和所述SOA组件31键合连接。
优选的，所述全反面12包括第一全反面121和第二全反面122，所述第一全反面121和所述第二全反面122分别与所述分光面11设于与配套中心波长光传输同一光路，所述第一全反面121和所述第二全反面122分别将第一波长的入射光和第二波长的入射光传输至所述进光检测单元2。
优选的，所述进光检测单元2包括第一光探测器22和第二光探测器23，所述第一光探测器22与所述第二光探测器23呈阵列分布；其中，第一波长的入射光经过所述第一全反面121和所述第一透镜21后被所述第一光探测器22接收，第二波长的入射光经过所述第二全反面122和所述第一透镜21后被所述第二光探测器23接收。
第二方面，本发明提供一种带进光检测功能的TO封装结构的制造方法，包括如下步骤：
将棱镜1安装完成；
分别将进光检测单元2和高速PIN单元3安装完成；
依次将COC基板4和制冷器5安装到所述高速PIN单元3下方；
依次将TO底座6和TO帽7安装固定完成。
与现有技术相比，本发明提供的一种带进光检测功能的TO封装结构及其制造方法，所取得的有益效果在于：
本发明改变了传统的光接收器只能被动接收光信号这一现状，通过在TO封装结构内部设置的进光检测单元，使得光接收器具备了进光检测这一功能，实现了对入射光的检测和监控，以光接收器实际检测和监控到的光信号的强度为准，进而为调整光发射器的光信号强度提供了指导依据，有效减少了因光发射器的光信号强度太大而导致的光接收器损坏的问题。
进一步的，本发明通过巧妙的棱镜结构设计，还能实现对不同波长的入射光的光信号强度分别进行检测和监控。
进一步的，本发明通过在TO封装结构内部设置的制冷器，解决了传统TO封装的散热问题，进而实现了高温条件下的远距离传输，实际应用成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作详细介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。
图1是本发明实施例1提供的一种带进光检测功能的TO封装结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的一种带进光检测功能的TO封装结构示意图；
图3是本发明实施例1提供的一种带进光检测功能的TO封装结构示意图；
图4是本发明实施例1提供的一种带进光检测功能的TO封装结构示意图；
图5是本发明实施例1提供的一种带进光检测功能的TO封装结构示意图；
图6是本发明实施例1提供的一种带进光检测功能的TO封装结构装棱图；
图7是本发明实施例1提供的一种带进光检测功能的TO封装结构示意图；
图8是本发明实施例1提供的一种带进光检测功能的TO封装结构示意图；
图9是本发明实施例1提供的一种带进光检测功能的TO封装结构示意图；
图10是本发明实施例1提供的一种带进光检测功能的TO封装结构示意图；
图11是本发明实施例1提供的一种带进光检测功能的TO封装结构示意图；
图12是本发明实施例1提供的一种带进光检测功能的TO封装结构装棱图；
图13是本发明实施例1提供的一种带进光检测功能的TO封装结构光路图；
图14是本发明实施例2提供的一种带进光检测功能的TO封装结构装棱图；
图15是本发明实施例2提供的一种带进光检测功能的TO封装结构装棱图；
图16是本发明实施例2提供的一种带进光检测功能的TO封装结构装棱图；
图17是本发明实施例2提供的一种带进光检测功能的TO封装结构装棱图；
图18是本发明实施例2提供的一种带进光检测功能的TO封装结构光路图；
图19是本发明实施例2提供的一种带进光检测功能的TO封装结构流程图。
在附图中，相同的附图标记用来表示相同的部件或结构，其中：
1-棱镜，11-分光面，12-全反面；121-第一全反面，122-第二全反面；2-进光检测单元，21-第一透镜，22-第一光探测器，23-第二光探测器，24-透镜立柱，25-中央方管脚，26-偏心方管脚；3-高速PIN单元，31-SOA组件，311-SOA基板，312-SOA芯片，313-热敏电阻，32-第二透镜，33-高速PIN，34-玻璃垫片，35-高速PIN管垫片；4-COC基板，41-第一标线，42-第二标线，43-第一图案，44-第二图案；5-制冷器，51-第三图案；6-TO底座，61-第三标线，62-第四标线；7-TO帽，71-第三透镜。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1:
为了使得光接收器具备进光检测功能，实现对入射光的检测和监控，本实施例1提供的一种带进光检测功能的TO封装结构，如图1-图3所示，包括棱镜1、进光检测单元2和高速PIN单元3，所述进光检测单元2和所述高速PIN单元3分别位于所述棱镜1的两侧；其中，第一波长的入射光经过所述棱镜1后，在所述棱镜1的作用下，分别传输至所述进光检测单元2和所述高速PIN单元3，在本实施例中，所述棱镜1，是由多个平面围成的一个多面体，由透明材料制成，采用的透明材料有玻璃和水晶等，所述进光检测单元2，是指带有进光检测功能的一套独立的单元，能实现对光发射器的光信号强度进行检测和监控，所述高速PIN单元3，是光接收器实现光电转换的重要组成部分，用于将光发射器的光信号转换为所需要的电信号，所述第一波长，在光通信技术领域中，包括但不限于1310nm和1550nm等常见的波长，所述入射光，指代从光发射端的光发射器发出的光信号，在实际实现过程中，所述棱镜1、所述进光检测单元2和所述高速PIN单元3三者之间的位置关系以及所述棱镜1自身的结构特点，是实现本方案的关键，以所述棱镜1为中心，将所述进光检测单元2和所述高速PIN单元3分别设置在所述棱镜1的光路上，在所述棱镜1的作用下，将经过所述棱镜1的第一波长的入射光分为两路光，一路光传输至进光检测单元2，一路光传输至高速PIN单元3；在本实施例中，通过设置的进光检测单元2，使得光接收器具备了进光检测功能，从而实现了对第一波长的入射光的检测和监控，实际应用时，当检测和监控到的光信号的强度超过阈值时，及时告知光发射器的光信号强度需要调整，为调整光发射器的光信号强度提供了指导依据，实现了光发射器和光接收器的应用匹配，有效减少了因光发射器的光信号强度太大而导致的光接收器损坏的问题。
进一步的，为了改变第一波长的入射光的光路，实现对第一波长的入射光的分光，做为一种优选的实现方式，如图6所示，所述棱镜1包括分光面11和全反面12，所述分光面11和所述全反面12设于同一光路；其中，所述分光面11分别将第一波长的入射光传输至所述高速PIN单元3和所述全反面12，所述全反面12将第一波长的入射光传输至所述进光检测单元2，在本实施例中，如图6所示，所述棱镜1包括一个矩形体和一个三角体，所述矩形体和所述三角体分别由一个矩形和一个三角形同向拉伸形成，所述矩形体的一个面与所述三角体的一个面抵触连接，其中，所述矩形体与所述三角体呈水平方向设置，且所述矩形体用于所述三角体的支撑和固定，所述棱镜1包括分光面11和全反面12，所述分光面11和所述全反面12分别位于所述三角体另外的两个面上(即不包括所述三角体与所述矩形体抵触连接的面)，之所以将所述分光面11和所述全反面12设于同一光路，以便于将经过所述分光面11的第一波长的入射光传输到所述全反面12，具体实现时，所述分光面11为带反射功能和折射功能于一体的镜面，反射部分将一部分第一波长的入射光反射出去，折射部分将一部分第一波长的入射光传输到全反面12，所述全反面12为带反全射功能的镜面，反全射部分将接收到的第一波长的入射光全部反射出去；需要说明的是，在本实施例中，是以所述分光面11将第一波长的入射光传输至所述高速PIN单元3中，所述全反面12将第一波长的入射光传输至所述进光检测单元2中为例进行说明的，基于相同的原理和实现方式，所述分光面11将第一波长的入射光传输至所述进光检测单元2中，所述全反面12将第一波长的入射光传输至所述高速PIN单元3中也同样可以实现；在实际应用的一个实施例中，可以将所述分光面11和所述全反面12设置成一定的夹角，所述夹角优选为90度，在实际应用的另一个实施例中，所述分光面11和所述全反面12并不一定要相交，可以将所述分光面11和所述全反面12呈倾斜方向且不相交的方式设置，通过所述分光面11和所述全反面12的相对位置关系的设置，实现了对第一波长的入射光的分光，进一步的，还可以实现对第一波长的入射光的光路方向进行调整，进而可以调整所述进光检测单元2和所述高速PIN单元3相对于所述棱镜1的位置，使得所述进光检测单元2和所述高速PIN单元3相对于所述棱镜1的位置方向更为灵活。
为了实现所述进光检测单元2的对第一波长的入射光的检测和监控功能，做为一种典型的实现方式，如图4所示，优选的，所述进光检测单元2包括第一透镜21和第一光探测器22，所述第一透镜21和所述第一光探测器22设于同一光路并与所述全反面12耦合；其中，第一波长的入射光依次经过所述全反面12和所述第一透镜21后被所述第一光探测器22接收，在本实施例中，所述第一透镜21，是由透明物质制成的表面带有球面的一种光学元件，通常选用的有塑胶透镜和玻璃透镜两种，所述第一透镜21主要作用是将所述全反面12反射的一部分第一波长的入射光进行聚焦，然后传输至所述第一光探测器22，所述第一光探测器22，是由一个PN结组成的半导体器件，优选为PD(Photo-Diode，光电二极管)，所述第一光探测器22的主要作用则是对所述第一透镜21传输的第一波长的入射光进行检测和监控，在本实施例中，之所以选择PD做光探测器，是因为所述PD具有高性能、低功耗和低成本等优势，为了确保所述第一透镜21和所述第一光探测器22能处于同一光路，优选的，在所述第一透镜21下方还设有透镜立柱24，所述透镜立柱24用于所述第一透镜21的固定和对齐，所述透镜立柱24与所述第一透镜21的固定方式，包括但不限于粘接，为了实现所述第一光探测器22的定位，如图10所示，在所述第一光探测器22左侧还设有中央方管脚25，所述中央方管脚25预先设于下述TO底座6的直径上，所述中央方管脚25用于所述第一光探测器22的固定和对齐；需要说明的是，所述第一光探测器22的具体应用，不同于传统的背光检测，传统背光检测PD用于光发射端，是检测光发射器芯片的背光，PD直接贴在光发射器芯片背面，在本实施例中，区别与传统的应用方式和应用场景，此处的PD用来对第一波长的入射光进行监控和检测，进而识别第一波长的入射光的强度大小，从而告知光发射端对光发射器的大小进行调节，在实际应用过程时，将此处的PD与设置在下述TO底座6上的一个偏心方管脚26键合，实现将PD接收到的光信号引出。
为了实现光接收端的光电转换功能，如图5所示，所述高速PIN单元3包括SOA组件31、第二透镜32和高速PIN33，所述SOA组件31、所述第二透镜32和所述高速PIN33设于同一光路并与所述分光面11耦合；其中，第一波长的入射光依次经过所述分光面11、所述SOA组件31和所述第二透镜32后被所述高速PIN33接收，所述SOA组件31，主要功能是用于对光信号的放大，一方面，考虑到上述分光面11将第一波长的入射光的一部分传入了全反面12，会导致第一波长的入射光减小，另一方面，考虑所述高速PIN单元3的正常运行，以上两方面均需要对光信号进行放大，做为一种对光信号放大的实现方式，如图7所示，所述SOA组件31包括SOA基板311、SOA芯片312和热敏电阻313，所述SOA芯片312和所述热敏电阻313分别位于所述SOA基板311上方；其中，所述SOA芯片312和所述热敏电阻313分别与所述SOA基板311电气连接，在本实施例中，所述SOA基板311用于给所述SOA芯片312和所述热敏电阻313提供固定和电气连接空间，为了实现所述SOA基板311的精准固定，所述SOA基板311的大小与下述的COC基板4上设置的图案大小相吻合，而所述SOA芯片312，是一种由半导体材料制造的光放大器，主要用于实现光信号的放大，为了减少整个TO封装的体积，做为一种优选的实现方式，如图7所示，所述SOA芯片312呈倾斜状态设置在所述SOA基板311上方，即所述SOA芯片312分别与水平方向或竖直方向呈一定的夹角设置，所述热敏电阻313，做为一种传感器电阻，其电阻值随着温度的变化而改变，所述热敏电阻313可以实时根据所述SOA芯片312的工作温度变化调节自身的阻值大小，通过所述热敏电阻313和所述SOA芯片312的配合，可以使得所述SOA组件31的工作状态更为稳定；所述第二透镜32，其构成和用途同所述第一透镜21，所述第二透镜32主要作用是将所述经过所述SOA组件31的第一波长的入射光进行聚焦，然后传输至所述高速PIN33，所述高速PIN33，主要是用于实现将接收的光信号转换成电信号的功能，为了确保所述第二透镜32和所述高速PIN33能处于同一光路，优选的，如图8所示，在所述第二透镜32下方还设有玻璃垫片34，所述玻璃垫片34用于所述第二透镜32的固定和对齐，所述玻璃垫片34与所述第二透镜32的固定方式，包括但不限于粘接，为了实现所述高速PIN33的定位，在所述高速PIN33右侧还设有高速PIN管垫片35，所述高速PIN管垫片35用于所述第一光探测器22的固定和对齐；在本实施例中，通过设置所述高速PIN单元3，实现光接收端的光电转换功能，通过所述SOA芯片312和所述热敏电阻313的应用，以及上述设置的一系列固定和对齐结构，所述高速PIN单元3的稳定性也能得到保证。
为了实现所述高速PIN单元3的固定和对齐，并且，为了进一步的提升所述高速PIN单元3的稳定性，使得所述高速PIN单元3在高温状态下平稳运行，进而满足长距离的传输要求，如图8所示，还包括COC基板4和制冷器5，所述COC基板4设于所述高速PIN单元3底部，所述制冷器5设于所述COC基板4底部；其中，所述COC基板4分别与所述制冷器5和所述SOA基板311固定连接，做为一种优选的实现方式，所述COC基板4上设有若干的标线和图案，所述标线和图案可以通过喷制或者刻蚀的方式生成，其中，所述图案还用作电气连接的区域，所述标线和图案为所述棱镜1、所述进光检测单元2和所述高速PIN单元3的在光路上的精准对齐提供了一种实现的方案，在本实施例中，如图9所示，所述标线包括第一标线41和第二标线42，所述第一标线41位于所述SOA芯片312左侧，并设于下述TO底座6的直径上，所述第一标线41用于所述棱镜1以及进光检测单元2在光路上的对齐，所述第二标线42位于所述SOA芯片312右侧，所述第二标线42用于所述棱镜1以及所述高速PIN单元3在光路上的对齐，所述图案包括第一图案43和第二图案44，所述第一图案43用于与所述SOA基板311的对齐，所述第二图案44用于与所述高速PIN33的对齐；所述制冷器5，包括上底面和下底面，在通电状态下，能实现一面吸热和一面放热，具体应用时，将所述制冷器5吸热的一面与所述COC基板4贴合固定，将所述制冷器5放热的一面与下述TO底座6贴合固定，最终所述COC基板4的热量在所述制冷器5的作用下通过下述TO底座6排放出去，基于与所述COC基板4同样的方式，如图10所示，所述制冷器5上也设有第三图案51，所述第三图案51上边缘与所述第一标线41平齐，所述第三图案51用于所述制冷器5的y轴方向上固定和对齐，所述COC基板4分别与所述制冷器5和所述SOA基板311固定连接，固定连接方式包括但不限于共晶、机械固定或者粘接；在本实施例中，通过在所述COC基板4设置的标线和图案，实现了所述高速PIN单元3的精准固定和对齐，通过所述制冷器5的应用，解决了传统TO封装的散热问题，有效降低了所述COC基板4的温度，提升所述高速PIN单元3的稳定性，从而实现所述高速PIN单元3在高温的状态下长距离的应用需求，相对于传统传输距离在40～80km的SOA芯片集成高速PIN的光接收器为BOX封装形式，本实施例还降低了传统BOX封装形式所带来的工艺复杂、高成本问题，实际应用成本低。
为了实现与光发射端的光发生器的配合和应用，本实施例1提供的一种带进光检测功能的TO封装结构，如图11-图12所示，还包括TO底座6和TO帽7，所述TO底座6设于所述制冷器5底部，所述TO底座6与所述TO帽7同轴向且与所述TO帽7固定连接；其中，所述TO底座6分别与所述COC基板4、所述制冷器5和所述SOA组件31键合连接，在本实施例中，所述TO底座6包括若干金属引脚，所述若干金属引脚分别通过金丝键合的方式实现与所述制冷器5、所述COC基板4、所述SOA基板311和所述热敏电阻313电气连接，基于与所述COC基板4和所述制冷器5同样的方式，如图10所示，所述TO底座6上也设有第三标线61和第四标线62，所述第三标线61和所述第四标线62平行设置，其中，所述第三标线61用于所述制冷器5的x轴方向上固定和对齐，所述第四标线62与所述SOA基板311左边缘平齐，所述TO帽7与所述TO底座6固定连接，所述固定连接方式为点胶和/或激光焊的方式完成，可以根据实际需要合理选择固定连接方式，为了实现所述TO底座6电气部分的保护，所述TO帽7内径大小与所述TO底座6的外径大小相匹配，所述TO帽7还设有第三透镜71，所述第三透镜71设于所述TO帽7中心部分，所述第三透镜71将接收的第一波长的入射光耦合传输至所述棱镜1，通过将所述TO帽7与所述TO底座6固定连接，整个TO封装制作完成；需要说明的是，相对于传统传统的BOX封装形式，其对应功能的各个透镜，都需要通过有源耦合的方式才能实现对中，透镜不能直固定在光接收器的壳体上，在本实施例中，其中一颗透镜，即所述棱镜1，通过无源耦合的方式实现对中，并能直接固定在所述TO底座6上，有效简化了生产工艺。
如图13所示，是本实施例1提供的一种带进光检测功能的TO封装结构在实际应用中的光路示意图，第一波长为λ1的入射光从光发射端入射到TO封装结构，经所述第三透镜71接收，所述第三透镜71将接收的第一波长为λ1的入射光耦合传输至所述棱镜1，在所述棱镜1的作用下，将第一波长为λ1的入射光分为两路光，一路光传输至进光检测单元2，第一波长为λ1的入射光经过所述全反面12和所述第一透镜21后被所述第一光探测器22接收，一路光传输至高速PIN单元3，第一波长为λ1的入射光依次经过所述分光面11、所述SOA组件31和所述第二透镜32后被所述高速PIN33接收。
实施例2:
随着光通信技术领域中WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)技术的发展，利用一根光纤同时传输两个或两个以上不同波长的光载波的传输技术越来越成熟，在光发送端，经复用器将两个或两个以上不同波长的光载波汇合在一起，并耦合到同一根光纤中进行传输，在光接收端，经解复用器将两个或两个以上不同波长的光载波分离开来，并作进一步处理以恢复原信号。
在实施例1的基础上，为了进一步实现对不同波长的入射光的光信号强度分别进行检测和监控，所述棱镜1包括分光面11和全反面12，如图14-图17所示，所述全反面12包括第一全反面121和第二全反面122，所述第一全反面121和所述第二全反面122分别与所述分光面11设于设于与配套中心波长光传输同一光路，所述第一全反面121和所述第二全反面122分别将第一波长的入射光和第二波长的入射光传输至所述进光检测单元2，在本实施例中，所述第一全反面121和所述第二全反面122从所述全反面12分割后得出，具体的，所述第一全反面121和所述第二全反面122从所述全反面12的位置关系，可以是相对TO封装竖直方向上呈现上下布局结构(如图14、图16所示)，也可以是相对TO封装竖直方向上呈现左右开屏结构(如图15、图17所示)；如图14和图15所示两种结构的使用特性也有其明显差异，图14所示的结构适合于两个波长中心距离相差较大，即能够在分光面11上产生较大差异的折射角度，而且这种结构的优势在于可以充分利用TO封装垂直高度优势，呈现如图18所示的第一光探测器22和第二光探测器23的位置结构特性，并且，从实现难度上来说也比图15结构要简单很多。相比较图14所示结构，图15所示的棱镜结构其更适用于两个波长中心距离较接近的场景，而且，与图14相比除了第一全反面121和所述第二全反面122的结构位置关系不同以外，图15中的分光面11也要做成带双向倾斜角结构，通过对比图16和图17，可以发现图17中的分光面11相比较图16中的分光面11，其产生了另一个方向的倾斜，这是为了能够让两个波长光产生对应所述第一全反面121和所述第二全反面122的折射角度，在本发明实施例中，之所以将所述第一全反面121和所述第二全反面122分别与所述分光面11设于与配套中心波长光传输同一光路，可以使得第一波长的入射光和第二波长的入射光能分别入射到所述第一全反面121和所述第二全反面122，为了实现对不同波长的入射光的光信号强度分别进行接收，做为其中一种扩展方式，所述进光检测单元2包括第一光探测器22和第二光探测器23，所述第一光探测器22与所述第二光探测器23呈阵列分布；其中，第一波长的入射光经过所述第一全反面121和所述第一透镜21后被所述第一光探测器22接收，第二波长的入射光经过所述第二全反面122和所述第一透镜21后被所述第二光探测器23接收，基于与所述第一光探测器22同样的构成和用途，所述第二光探测器23的主要作用则是对所述第一透镜21传输的第二波长的入射光进行检测和监控，所述第二光探测器23与所述第一光探测器22呈阵列分布，所述阵列分布方式，包括横向、纵向或者其他预设角度的阵列分布方式，另外，还可以结合实际的成本和便利性考虑，也可以增设其他的透镜，在本实施例中，通过所述棱镜1的结构设计，利用不同波长的入射光穿过同一介质时，波长越长，光的速度越大，折射率越小，导致光的传输路径不同这一原理，实现对不同波长的入射光的光信号强度分别进行检测和监控。
如图18所示，是本实施例2提供的一种带进光检测功能的TO封装结构在实际应用中的光路示意图，第一波长为λ1的入射光和第二波长为λ2的入射光从光发射端入射到TO封装结构，经所述第三透镜71接收，所述第三透镜71将接收的第一波长为λ1的入射光和第二波长为λ2的入射光耦合传输至所述棱镜1，在所述棱镜1的作用下，将第一波长为λ1的入射光和第二波长为λ2的入射光各分为两路光，针对其中光检测单元2中的两路光，第一波长为λ1的入射光经过所述第一全反面121和所述第一透镜21后被所述第一光探测器22接收，第二波长为λ2的入射光经过所述第二全反面122和所述第一透镜21后被所述第二光探测器23接收，所述第一光探测器22和所述第二光探测器23分别用于检测和监控第一波长为λ1的入射光和第二波长为λ2的入射光的光信号强度。
实施例3:
在实施例1基础上，本实施例3提供了一种带进光检测功能的TO封装结构的制造方法，如图19所示，方法包括如下步骤：
步骤S101，将棱镜1安装完成。
其中，所述棱镜1包括分光面11和全反面12，所述分光面11和所述全反面12设于同一光路。
步骤S102，分别将进光检测单元2和高速PIN单元3安装完成。
其中，所述进光检测单元2包括第一透镜21和第一光探测器22，所述第一透镜21和所述第一光探测器22设于同一光路并与所述全反面12耦合；所述高速PIN单元3包括SOA组件31、第二透镜32和高速PIN33，所述SOA组件31、所述第二透镜32和所述高速PIN33设于同一光路并与所述分光面11耦合。
步骤S103，依次将COC基板4和制冷器5安装到所述高速PIN单元3下方。
其中，所述COC基板4和所述制冷器5设有用于安装对齐的标线和图案。
步骤S104，依次将TO底座6和TO帽7安装固定完成。
其中，所述TO底座6设于所述制冷器5底部，所述TO底座6与所述TO帽7同轴向且与所述TO帽7固定连接；其中，所述TO底座6分别与所述COC基板4、所述制冷器5和所述SOA组件31键合连接；所述TO帽7还设有第三透镜71，所述第三透镜71设于所述TO帽7中心部分，所述第三透镜71将接收的第一波长的入射光耦合传输至所述棱镜1。
需要指出的是，上述使用步骤，并非唯一确定的顺序，可以根据生产工序的设置，合理调整，比如，具体装配使用时，可以将步骤S101与步骤S102的先后顺序互换，也可以将步骤S102与步骤S103的先后顺序互换。
综上所述，本发明使得光接收器具备了进光检测这一功能，实现了对入射光的检测和监控，进而为调整光发射器的光信号强度提供了指导依据，有效减少了因光发射器的光信号强度太大而导致的光接收器损坏的问题，同时，还能实现对不同波长的入射光的光信号强度分别进行检测和监控，解决了传统TO封装的散热问题，进而实现了高温条件下的远距离传输，实际应用成本低。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带进光检测功能的TO封装结构，其特征在于，包括：
棱镜(1)、进光检测单元(2)和高速PIN单元(3)，所述进光检测单元(2)和所述高速PIN单元(3)分别位于所述棱镜(1)的两侧；其中，第一波长的入射光经过所述棱镜(1)后，在所述棱镜(1)的作用下，分别传输至所述进光检测单元(2)和所述高速PIN单元(3)。
2.根据权利要求1所述的带进光检测功能的TO封装结构，其特征在于，所述棱镜(1)包括分光面(11)和全反面(12)，所述分光面(11)和所述全反面(12)设于同一光路；其中，所述分光面(11)分别将第一波长的入射光传输至所述高速PIN单元(3)和所述全反面(12)，所述全反面(12)将第一波长的入射光传输至所述进光检测单元(2)。
3.根据权利要求2所述的带进光检测功能的TO封装结构，其特征在于，所述进光检测单元(2)包括第一透镜(21)和第一光探测器(22)，所述第一透镜(21)和所述第一光探测器(22)设于同一光路并与所述全反面(12)耦合；其中，第一波长的入射光依次经过所述全反面(12)和所述第一透镜(21)后被所述第一光探测器(22)接收。
4.根据权利要求2或3所述的带进光检测功能的TO封装结构，其特征在于，所述高速PIN单元(3)包括SOA组件(31)、第二透镜(32)和高速PIN(33)，所述SOA组件(31)、所述第二透镜(32)和所述高速PIN(33)设于同一光路并与所述分光面(11)耦合；其中，第一波长的入射光依次经过所述分光面(11)、所述SOA组件(31)和所述第二透镜(32)后被所述高速PIN(33)接收。
5.根据权利要求4所述的带进光检测功能的TO封装结构，其特征在于，所述SOA组件(31)包括SOA基板(311)、SOA芯片(312)和热敏电阻(313)，所述SOA芯片(312)和所述热敏电阻(313)分别位于所述SOA基板(311)上方；其中，所述SOA芯片(312)和所述热敏电阻(313)分别与所述SOA基板(311)电气连接。
6.根据权利要求5所述的带进光检测功能的TO封装结构，其特征在于，还包括COC基板(4)和制冷器(5)，所述COC基板(4)设于所述高速PIN单元(3)底部，所述制冷器(5)设于所述COC基板(4)底部；其中，所述COC基板(4)分别与所述制冷器(5)和所述SOA基板(311)固定连接。
7.根据权利要求6所述的带进光检测功能的TO封装结构，其特征在于，还包括TO底座(6)和TO帽(7)，所述TO底座(6)设于所述制冷器(5)底部，所述TO底座(6)与所述TO帽(7)同轴向且与所述TO帽(7)固定连接；其中，所述TO底座(6)分别与所述COC基板(4)、所述制冷器(5)和所述SOA组件(31)键合连接。
8.根据权利要求2所述的带进光检测功能的TO封装结构，其特征在于，所述全反面(12)包括第一全反面(121)和第二全反面(122)，所述第一全反面(121)和所述第二全反面(122)分别与所述分光面(11)设于与配套中心波长光传输同一光路，所述第一全反面(121)和所述第二全反面(122)分别将第一波长的入射光和第二波长的入射光传输至所述进光检测单元(2)。
9.根据权利要求8所述的带进光检测功能的TO封装结构，其特征在于，所述进光检测单元(2)包括第一光探测器(22)和第二光探测器(23)，所述第二光探测器(23)与所述第一光探测器(22)呈阵列分布；其中，第一波长的入射光经过所述第一全反面(121)和所述第一透镜(21)后被所述第一光探测器(22)接收，第二波长的入射光经过所述第二全反面(122)和所述第一透镜(21)后被所述第二光探测器(23)接收。
10.一种带进光检测功能的TO封装结构的制造方法，其特征在于，包括：
将棱镜(1)安装完成；
分别将进光检测单元(2)和高速PIN单元(3)安装完成；
依次将COC基板(4)和制冷器(5)安装到所述高速PIN单元(3)下方；
依次将TO底座(6)和TO帽(7)安装固定完成。
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