CN114967003B - 一种适用于800g光器件的无形变的封装系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于800G光器件的无形变的封装系统。其光器件包括第一转折棱镜、第二转折棱镜、第一阵列透镜、TFF组件、陶瓷基板、第一光纤准直器和第二光纤准直器；其中，所述第一光纤准直器和第二光纤准直器并行设置在陶瓷基板上，所述TFF组件和第一阵列透镜都为双层结构，具体的：光器件依次按照第一光纤准直器、第一转折棱镜、TFF组件的上层、第一阵列透镜的上层和第二转折棱镜的顺序耦合连接，形成光器件的第一光信号通路；光器件依次按照第一光纤准直器、TFF组件的下层、第一阵列透镜的下层和第二转折棱镜的顺序耦合连接，形成光器件的第二光信号通路。本发明通过设置双层的TFF组件，使本发明贴装耦合过程更加紧凑，极大的简化了耦合工艺。

Description

一种适用于800G光器件的无形变的封装系统

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及一种适用于800G光器件的无形变的封装系统。

背景技术

随着数据中心的不断发展，200G、400G传输速率的模块已经成为行业内的主流方案，800G的传输速率的产品的需求也会在近两年内不断的提升，目前800G的光器件的设计有基于硅光引擎的设计，还有时基于TFF的方案设计，也有基于AWG方案的设计，有基于TFF和AWG的组合方案设计，即接收端和发射端采用TFF或AWG.目前800G的光学组件设计主要还是基于AWG或者TFF，通道数相比于200G或者400G翻倍，这就导致模块在PCB板子上面的布局空间受限制，若收发端同时在PCB板子上的同一面进行布局，那么小的空间就会面临封装工装、工艺以及封装难度方面的考验。若收发在PCB的两侧布局，那么就会导致器件的周转、可操作性方面的困难，尤其时贴片、打线、耦合过程中的工装设计要极其精妙，且电路板子上面的电学元器件的增多，也会进一步的考量工装夹具设计的可靠性以及可操作性。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是在PCB板面积一定的情况下，随着传输速率的增加，导致传输通道数所造成的光收发器件所带来的体积变大的问题。

本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种800G光器件，包括第一转折棱镜、第二转折棱镜、第一阵列透镜、TFF组件、陶瓷基板、第一光纤准直器和第二光纤准直器；其中，所述第一光纤准直器和第二光纤准直器并行设置在陶瓷基板上，所述TFF组件和第一阵列透镜都为双层结构，具体的：

光器件依次按照第一光纤准直器、第一转折棱镜、TFF组件的上层、第一阵列透镜的上层和第二转折棱镜的顺序耦合连接，形成光器件的第一光信号通路；

光器件依次按照第一光纤准直器、TFF组件的下层、第一阵列透镜的下层和第二转折棱镜的顺序耦合连接，形成光器件的第二光信号通路。

优选的，所述第一转折棱镜呈楔形体设置，光信号通过所述第一转折棱镜后发生竖直方向的偏移，以便于将位于下层的光信号传递给上层的TFF组件。

优选的，所述TFF组件的上层光信号耦合面与第一光信号通路的垂直面成第一预设倾角设置，以便于将第一光信号通路内不同波长的光信号进行分开，并与所述第一阵列透镜的上层耦合对准。

优选的，所述TFF组件的下层光信号耦合面与第二光信号通路的垂直面成第二预设倾角设置，以便于将第二光信号通路内不同波长的光信号进行分开，并与所述第一阵列透镜的下层耦合对准。

优选的，还包括棱镜底座，所述棱镜底座的下表面与陶瓷基板的上表面耦合，并且，所述棱镜底座的上表面与第一转折棱镜的下表面连接，用于固定所述第一转折棱镜。

优选的，还包括：

当光器件作为发射端时，所述第二转折棱镜的转折部耦合有第一阵列激光器和第二阵列激光器，所述第一阵列激光器设置在第一光信号通路的光路上，所述第二阵列激光器设置在第二光信号通路的光路上；

当光器件作为接收端时，所述第二转折棱镜的转折部耦合有第一阵列光电探测器和第二阵列光电探测器，所述第一阵列光电探测器设置在第一光信号通路的光路上，所述第二阵列光电探测器设置在第二光信号通路的光路上。

优选的，所述当光器件作为接收端时，还包括第二阵列透镜，所述第二阵列透镜设置在第二转折棱镜的光路上，光信号从第二转折棱镜进入第二阵列透镜后传递给第一光电探测器和第二光电探测器，以便于确保第一阵列光电探测器和第二阵列光电探测器高度一致。

第二方面，本发明在第一方面的800G光器件的基础上，还提供了一种800G光器件的生产方法，包括：

根据光器件内各器件的耦合顺序，获取第一光纤准直器、第二光纤准直器、第一转折棱镜、TFF组件、第一阵列透镜和第二转折棱镜在陶瓷基板上的耦合位置，并将各器件耦合在相应的耦合位置上；

根据第一阵列透镜的耦合位置，调节TFF组件上层滤光片的第一预设角度和TFF组件下层滤光片的第二预设角度，使TFF组件的上层滤光片与第一阵列透镜的上层对准耦合，TFF组件的下层滤光片与第一阵列透镜的下层对准耦合；

将第一阵列光电探测器/第一阵列激光器与第二转折棱镜的反射面耦合对准，并设置在第一光信号的通路上，将第二阵列光电探测器/第二阵列激光器与第二转折棱镜的反射面耦合对准，并设置在第二光信号的通路上。

优选的，当光器件作为接收端时，所述第二转折棱镜的偏转角与第一阵列光电探测器和第二阵列光电探测器相匹配，具体为：

当第二转折棱镜的偏转角为45°时，第一阵列光电探测器与第二阵列光电探测器保持同一高度，并通过光程来确定第一光电探测器和第二光电探测器的耦合位置；

当第二转折棱镜的偏转角小于45°时，第二光电探测器的高度高于第一光电探测器，并通过光程来确定第一光电探测器和第二光电探测器的耦合位置；

当第二转折棱镜的偏转角大于45°时，第二光电探测器的高度低于第一光电探测器，并通过光程来确定第一光电探测器和第二光电探测器的耦合位置。

优选的，当光器件作为接收端时，通过在第二转折棱镜的下方贴装第二阵列透镜，来消除第一光电探测器和第二光电探测器的高度差带来的耦合响应度的影响。

本发明通过第一转折棱镜和双层TFF组件的设置，实现了第一光纤准直器内光信号的偏转，并与TFF组件的上层对准，通过叠层设置，使得本发明结构更加紧凑，在一定程度上提高了PCB板的空间利用率；除此之外，本发明通过将TFF组件的上下两层滤光片分别与各自的光信号通路呈相应的预设角倾斜设置，使得准直器内不同波长的合波光信号能有效分开，并且，每个波长的光信号对应第一阵列透镜内的具体的小透镜，进而实现一次性可以同时进行多通道耦合传输的目的，简化了耦合工艺。

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简单地介绍，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是本发明实施例提供的一种800G光器件的结构连接示意图；

图2是本发明实施例提供的一种800G光器件的整体结构连接示意图；

图3是本发明实施例提供的一种800G光器件的光信号在第一转折棱镜内传输示意图；

图4是本发明实施例提供的一种800G光器件的合波光信号进行分波的原理图；

图5是本发明实施例提供的一种800G光器件的第一阵列透镜结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种800G光器件的第一转折棱镜结构连接示意图；

图7是本发明实施例提供的一种800G光器件的作为光发射端的第二转折棱镜与阵列激光器的耦合结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种800G光器件的作为光接收端的第二转折棱镜与阵列探测器的耦合结构示意图；

图9是本发明实施例提供的一种800G光器件的作为光接收端的第二转折棱镜与第二阵列透镜的耦合连接示意图；

图10是本发明实施例提供的一种800G光器件的作为光接收端的光纤组件布局在同一层的结构连接示意图；

图11是本发明实施例提供的一种800G光器件的利用基板将第一阵列透镜上下层与TFF组件上下层进行耦合悬挂的连接结构示意图；

图12是本发明实施例提供的一种800G光器件的生产方法流程图；

图13是本发明实施例提供的一种800G光器件的无形变封装装置结构连接示意图；

图14是本发明实施例提供的一种带光学检测的无形变封装装置结构示意图；

图15是本发明实施例提供的一种带空洞窗口的玻璃底座的俯视结构示意图；

图16是本发明实施例提供的一种带通光窗口的金属加热底座俯视结构示意图；

图17是本发明实施例提供的一种带光学检测的无形变封装装置结构剖视示意图。

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:

本发明实施例1提供了一种800G光器件，包括第一转折棱镜1、第二转折棱镜2、第一阵列透镜3、TFF组件4、陶瓷基板5、第一光纤准直器6和第二光纤准直器7；其中，所述第一光纤准直器6和第二光纤准直器7并行设置在陶瓷基板5上，所述TFF组件4和第一阵列透镜3都为双层结构，如图1和图2所示，具体的：

光器件依次按照第一光纤准直器6、第一转折棱镜1、TFF组件4的上层、第一阵列透镜3的上层和第二转折棱镜2的顺序耦合连接，形成光器件的第一光信号通路；

光器件依次按照第一光纤准直器6、TFF组件4的下层、第一阵列透镜3的下层和第二转折棱镜2的顺序耦合连接，形成光器件的第二光信号通路。

本发明在光路中设置双层的TFF组件4，第一光纤准直器6的光信号通过第一转折棱镜1发生光信号竖直方向的偏移，然后通过TFF组件4的上层，使得光信号在第一光信号通路中进行传输；第二光纤准直器7的光信号直接与TFF组件4的下层耦合对准，使得光信号在第二路光信号通路中对准传输。本发明通过第一转折棱镜1和双层TFF组件4的设置，实现了第一光纤准直器6内光信号的偏转，并与TFF组件4的上层对准，通过叠层设置，使得本发明结构更加紧凑，在一定程度上提高了PCB板的空间利用率。

为了阐述本发明完整的方案，接下来对本发明的细节做详细的阐述，进一步的，所述第一转折棱镜1呈楔形体设置，光信号通过所述第一转折棱镜1后发生竖直方向的偏移，以便于将位于下层的光信号传递给上层的TFF组件4。

本发明实施例的第一光纤准直器6和第二光纤准直器7都贴装在陶瓷基板5上，贴装后的第一光纤准直器6和第二光纤准直器7通常处于同一水平面上，要实现第一光纤准直器6内的光信号在TFF组件4的上层进行传输，就需要将光信号进行竖直方向的偏转，如图3所示，表示光信号在第一转折棱镜1内的传输路径侧视图，光信号通过两次反射后发生竖直方向的偏移，然后进入TFF组件4的上层进行传输，本发明的第一转折棱镜1的两个反射面相互平行，并与第一光纤准直器6传输的光信号呈45°设置。光信号通过两次反射后，发生竖直方向的偏移，并水平进入TFF组件4的上层滤光片内，实现了光信号在第一光信号通路内的偏移。

进一步的，如图1所示，所述TFF组件4的上层光信号耦合面与第一光信号通路的垂直面成第一预设倾角设置，以便于将第一光信号通路内不同波长的光信号进行分开，并与所述第一阵列透镜3的上层耦合对准；所述TFF组件4的下层光信号耦合面与第二光信号通路的垂直面成第二预设倾角设置，以便于将第二光信号通路内不同波长的光信号进行分开，并与所述第一阵列透镜3的下层耦合对准。

为了实现本发明一次性进行多通道传输，本发明在进行光信号传输的过程中，将不同波长的合波光信号通过准直器分别射入第一光信号通路和第二光信号通路内。为了更好的阐述清楚本发明的方案，假设合波光信号由波长1270、1290、1310和1330的四种光信号组成，以第一光信号通路为例，对合波光信号的分波原理，以及与阵列透镜耦合过程进行详细的说明。

当合波光信号通过第一光纤准直器6进入第一转折棱镜1后，合波光信号发生竖直方向的偏移，并与TFF组件4的上层滤光片的耦合面进行耦合，本发明实施例的TFF组件4的上层光信号耦合面与第一光信号通路的垂直面成第一预设倾角设置，如图4所示，表示合波光信号不同波长的光信号分波的原理示意图，合波光信号内不同波长的光进入耦合面的入射点相同，通过TFF组件4的上层滤光片后，由于波长不同导致进入滤光片的折射角不同，进而导致射出TFF组件4的上层滤光片的位置不同，通过TFF组件4的滤光片就可以将不同波长的光信号进行分波，并射入到相应的第一阵列透镜3的上层透镜内的小透镜进行耦合对准；如图5所示，每一个波长的光信号对应第一透镜的上层透镜内的一个小透镜，实现了一次可以同时进行8个通道的耦合，且简化了耦合工艺，通过第一转折棱镜1和双层的TFF组件4，以及双层的第一阵列透镜3的设定就能实现光信号多通道的传输。对于TFF组件4上层滤光片而言，本发明实施例合波光信号内的单色光种类决定了第一阵列透镜3的上层透镜需要设置的小透镜的数量，当为4种单色光时，第一阵列透镜3的上层透镜内的小透镜的数量同样为4，在进行合波光信号传输时，可以根据实际需求调整合波光信号内的单色光的种类和第一阵列透镜3上层透镜内的小透镜数目，来调整光信号通道耦合的数目。

除此之外，本发明实施例中的TFF组件4所设置的第一预设倾角和第二预设倾角，主要是对第一光信号通路和第二光信号通路内的合波光信号进行分波。第一预设倾角与第二预设倾角不能为零，当倾角为零时，所有的折射光信号重合，无法实现合波光信号的分波。第一预设倾角和第二预设倾角的设定值的大小主要取决于第一阵列透镜3内各个小透镜的位置，光信号经过倾角折射后需要与透镜耦合才能在光信号通路中正常传输。值得注意的是，可以通过固定第一阵列透镜3的位置，然后分别调整TFF组件4的上层或下层滤光片的位置与相应的第一阵列透镜3内的小透镜耦合来确定第一预设倾角和第二预设倾角的大小。

由于本发明实施例的第一转折棱镜1为不规整的楔形体结构，为了将第一转折棱镜1设置在第一光信号通路相应的位置上，并且，可以实现将第一光纤准直器6内的光信号进行竖直偏移后传输到TFF组件4的上层滤光片进行传输，本发明实施例还包括棱镜底座8，如图6所示，所述棱镜底座8的下表面与陶瓷基板5的上表面耦合，并且，所述棱镜底座8的上表面与第一转折棱镜1的下表面连接，用于固定所述第一转折棱镜1。本发明的棱镜底座8的高度需要根据实际情况进行设置，使得第一转折棱镜1刚好能满足发明的实际需求。

根据光路的可逆性，如图7和图8所示，本发明实施例的光器件既可以作为光发射端，也可以作为光接收端。但需要注意的是，本发明的光器件作为光发射端和光接收端时，相应的末端耦合的器件并不相同。当光器件作为发射端时，所述第二转折棱镜2的转折部耦合有第一阵列激光器9和第二阵列激光器10，所述第一阵列激光器9设置在第一光信号通路的光路上，所述第二阵列激光器10设置在第二光信号通路的光路上；当光器件作为接收端时，所述第二转折棱镜2的转折部耦合有第一阵列光电探测器11和第二阵列光电探测器12，所述第一阵列光电探测器11设置在第一光信号通路的光路上，所述第二阵列光电探测器12设置在第二光信号通路的光路上。

当作为光发射端时，需要设置相应激光器发射光信号，考虑到每一种具体的激光器只能发射特定波长的光信号，在进行光信号发射时，实际上是将多个发射不同波长的激光器发射的光信号先后通过第一阵列透镜3和TFF组件4的滤光片后，进行合波进入相应的光纤准直器内进行传输的过程。本发明实施例的光器件作为光发射端时，第二转折棱镜2可以设置，也可以不设置。当不设置第二转折棱镜2时，每个激光器直接与第一阵列透镜3内具体的一个小透镜耦合对准；当设置第二转折棱镜2时，每个激光器通过第二转折棱镜2与第一阵列透镜3内具体的一个小透镜耦合对准。值得注意的是，作为光发射端的激光器所射出的光信号通过透镜耦合，需要确保能进入相应的光信号通路进行光发射端的光信号传输。当作为光接收端时，第二转折棱镜2后耦合设置有相应的阵列光电探测器，通过光电探测器将光信号转换为电信号在本发明的电路中进行传输。

本发明通过双层的TFF组件4和第一转折棱镜1的作用，使得原本需要水平铺展的器件实现了竖直方向的叠放，使得本发明的结构更加紧凑；叠放后的器件，可以使得第一光纤准直器6和第二光纤准直器7排列得更加紧密。除此之外，本发明的光器件作为光发射端时，第一阵列激光器9和第二阵列激光器10可以设置成两排，并且与第一阵列透镜3的排列相类似，使得本发明激光器的排列更加集中紧凑；当本发明的光器件作为光接收端时，第一阵列光电探测器11和第二阵列光电探测器12同样可以设置成两排，并且与第一阵列透镜3的排列相类似，使得本发明光电探测器的排列更加集中紧凑；总之，本发明在保证高速传输的同时，使得本发明的光器件更加紧凑小巧。

进一步的，所述当光器件作为接收端时，还包括第二阵列透镜13，所述第二阵列透镜13设置在第二转折棱镜2的光路上，光信号从第二转折棱镜2进入第二阵列透镜13后传递给第一光电探测器和第二光电探测器，以便于确保第一阵列光电探测器11和第二阵列光电探测器12高度一致。

如图9所示，为了尽可能的保证第一阵列光电探测器11和第二阵列光电探测器12所接收的光信号最好，通常会将阵列光电探测器设置在相应的光信号通路的焦点上。假定TFF的上层滤光片与下层的滤光片相同，并且，上层的透镜也与下层的透镜相同的情况下，当射入第二转折棱镜2光信号到第一光信号通路的焦点的光程应等于射入到第二转折棱镜2光信号到第二光信号通路的焦点的光程时，第一阵列光电探测器11和第二阵列光电探测器12所设置的位置处于同一水平高度上，也就是说将第一阵列光电探测器11和第二阵列光电探测器12两者的相对位置由两者的光程决定。当第二转折棱镜2的偏转角为45°时，不难推算出，第一阵列光电探测器11和第二阵列光电探测器12处于同一水平高度，但第二转折棱镜2的偏转角为45°时，光信号也容易通过反射作用反射到对应的器件内，同样会对光器件造成一定的损伤。当第二转折棱镜2的偏转角不等于45°时，可以有效避免光信号反射对相应的器件造成损伤，并通过在第二转折棱镜2的后面贴装相应的第二阵列透镜13，通过透镜调整转折棱镜的焦点，从而实现第一阵列光电探测器11和第二阵列光电探测器12处于同一水平位置，有利于本发明实施例的光电探测器的贴装，进一步提高本发明耦合的响应度。

如图10所示，在PCB板空间布局允许的情况下，800G光收发组将还可以如图10一样将光纤组件布局在同一层，两个组件可以分别为TFF组件4或AWG组件，经过TFF组件4或AWG组件出来的光信号再经过同一型号的阵列透镜后，会聚到两个阵列光电探测器上。此时两组光学组件都需要进行耦合，虽然工艺流程上面多了一步，但由于光信号是耦合进入到的阵列光电探测器，响应度完全满足要求；与此同时，阵列光电探测器的高度也可以控制成一致，阵列光电探测器的贴片精度也不用要求那么高。

本发明实际上包含有各种光电器件，在工作的过程中会产生大量的热量，并且，第一阵列透镜3贴装在陶瓷基板5上，产生的热量会一部分传递给第一阵列透镜3上，在进行反复的通断电的过程中，第一阵列透镜3也会反复的进行升温降温，甚至出现翘曲变形的风险。为了避免本发明的第一阵列透镜3发生翘曲变形，导致与TFF组件4对光不准的情况，本发明还存在一种优化的方案。

如图11所示，在TFF组件4的下层的滤光片上表面贴装一个基板，基板的一端与TFF下层滤光片的上表面粘接，另一端与第一阵列透镜3的下层透镜的上表面粘接，粘接完成后第一阵列透镜3的下层透镜处于悬挂设置；同样如此，在TFF组件4的上层的滤光片上表面贴装一个基板，基板的一端与TFF上层滤光片的上表面粘接，另一端与第一阵列透镜3的上层透镜的上表面粘接，粘接完成后第一阵列透镜3的上层透镜处于悬挂设置。通过本发明将第一阵列透镜3的上、下层透镜悬挂设置，并保证第一阵列透镜3的上层透镜与TFF组件4的上层滤光片对准耦合，第一阵列透镜3下层透镜与TFF组件4的下层滤光片对准耦合，使得本发明的第一阵列透镜3悬挂设置，可以有效的避免因温度的影响对第一阵列透镜3造成的翘曲变形，进而造成对光不准的后果。

本发明通过双层的第一转折棱镜1和双层TFF组件4的设置，实现了第一光纤准直器6内光信号的偏转，并与TFF组件4的上层对准，通过叠层设置，使得本发明结构更加紧凑，在一定程度上提高了PCB板的空间利用率；通过将TFF组件4的上下两层滤光片分别与各自的光信号通路呈相应的预设倾角设置，使得准直器内不同波长的合波光信号能有效分开，并且，每个波长的光信号对应第一阵列透镜3内的具体的小透镜，进而实现一次性可以同时进行多通道耦合传输的目的，简化了耦合工艺。除此之外，当本发明作为光接收端时，本发明通过在第二转折棱镜2的后端贴装第二阵列透镜13，通过第二透镜的设置，可以消除第二转折棱镜2的偏转角对耦合效应度的影响。

实施例2:

本发明在实施例1的800G光器件的基础上，还提供了一种800G光器件的生产方法，如图12所示，包括：

步骤201：根据光器件内各器件的耦合顺序，获取第一光纤准直器6、第二光纤准直器7、第一转折棱镜1、TFF组件4、第一阵列透镜3和第二转折棱镜2在陶瓷基板5上的耦合位置，并将各器件耦合在相应的耦合位置上。

在实际生产的过程中，需要将本发明的各器件进行耦合对准，使得光信号能顺利的在本发明设计得光路中进行传输，通过本发明的双层TFF组件4和双层的第一阵列透镜3的设置，使得本发明的结构更加紧凑，便于耦合封装。

步骤202：根据第一阵列透镜3的耦合位置，调节TFF组件4上层滤光片的第一预设角度和TFF组件4下层滤光片的第二预设角度，使TFF组件4的上层滤光片与第一阵列透镜3的上层对准耦合，TFF组件4的下层滤光片与第一阵列透镜3的下层对准耦合。

在具体的生产过程中，当第一光纤准直器6、第二光纤准直器7和第一转折棱镜1耦合固定后，通过调整TFF双层结构内的滤光片的第一预设角度和第二预设角度来适应第一阵列透镜3内的小透镜，使得每一种波长的光信号能射入具体的某一小透镜内实现耦合；在实际生产的过程中，先固定第一阵列透镜3，通过调整第一预设角度和第二预设角来适应第一阵列透镜3内小透镜之间的间距，从而实现光信号在光信号通路内的传输。

步骤203：将第一阵列光电探测器11/第一阵列激光器9与第二转折棱镜2的反射面耦合对准，并设置在第一光信号的通路上，将第二阵列光电探测器12/第二阵列激光器10与第二转折棱镜2的反射面耦合对准，并设置在第二光信号的通路上。

进一步的，当光器件作为接收端时，所述第二转折棱镜2的偏转角与第一阵列光电探测器11和第二阵列光电探测器12相匹配，具体为：

当第二转折棱镜2的偏转角为45°时，第一阵列光电探测器11与第二阵列光电探测器12保持同一高度，并通过光程来确定第一光电探测器和第二光电探测器的耦合位置；当第二转折棱镜2的偏转角小于45°时，第二光电探测器的高度高于第一光电探测器，并通过光程来确定第一光电探测器和第二光电探测器的耦合位置；当第二转折棱镜2的偏转角大于45°时，第二光电探测器的高度低于第一光电探测器，并通过光程来确定第一光电探测器和第二光电探测器的耦合位置。

进一步的，当光器件作为接收端时，通过在第二转折棱镜2的下方贴装第二阵列透镜13，来消除第一光电探测器和第二光电探测器的高度差带来的耦合响应度的影响。

在对本发明实施例贴装的过程中，当TFF组件4的第一预设角度和第二预设角度确定后，TFF组件4上层和下层滤光片之间的相对夹角也会确定，在贴装耦合时首选需要将TFF组件4的上层滤光片与下层滤光片耦合固定，并且需要避免因温度不同或胶水收缩造成TFF组件4的上层滤光片与下层滤光片之间的相对夹角发生偏移，造成无法精准的实现与第一阵列透镜3的上层和下层内小透镜耦合对准的情况，本发明实施例的800G光器件在进行贴装的过程中，通常会使用一种无形变封装装置作为辅助工具，为了区分本发明实施例与其它各器件的区别，对本发明贴装过程所使用的无形变封装装置做具体说明。

为了区别本发明与无形变封装装置的结构，附图中无形变封装装置的内的结构同样带有相应的编号标注，值得注意的是，无形变封装装置仅为本发明800G光器件的生产方法所使用的加工工具，并不属于本发明光器件的内部结构，但属于生产本发明800G光器件的一个工序所使用的工具，同样属于本发明与其它发明的实质性区别点之一。本发明所使用的无形变封装装置具体包括金属加热底座14，以及位于金属加热底座14中的加热芯141和温度传感器142，以固定TFF组件4的上层滤光片与下层滤光片的贴装过程为例，对本发明所使用的无形变封装装置进行说明，具体的：

金属加热底座14上附着粘接玻璃底座15，该玻璃底座15传递加热底座的热量给予TFF组件4的下层和上层的滤光片，实现对TFF组件4的上、下层滤光片的无形变封装；金属加热底座14上开有第一级真空吸附气孔143及贯通气道144，贯通气道144连接到真空泵145，为真空吸附气孔提供真空吸力，金属加热底座14上的第一级真空吸附气孔143与玻璃底座15上的第二级真空吸附气孔151相对应。

如图13所示，为了避免无形变封装装置的玻璃底座15因温度变化较快而发生形变，无形变封装装置的玻璃底座15连接有金属加热底座14，将加热芯141设置在金属加热底座14内，既可以有效的避免玻璃底座15的形变，也可以通过热传递将热量传递给TFF组件4。由于玻璃的属性，相对于金属而言，玻璃成型后不太容易二次加工，特别是在成型的玻璃器件上额外安装一些小的零部件，所以将无形变封装装置的真空泵145设置在金属加热底座14上，在金属加热底座14和玻璃底座15内设置有真空吸附气孔，将金属加热底座14和玻璃底座15加装后，金属加热底座14和玻璃底座15的真空吸附气孔贯穿对齐，之后通过在金属加热底座14内设置贯通气道144，通过真空泵145的吸气作用，将无形变封装装置与TFF组件4的下层滤光片之间的空气抽出，进而利用大气压的作用，将TFF组件4的下层滤光片与无形变封装装置的玻璃底座15压紧，进而实现对TFF组件4的温度补给，通过热传递的方式确保TFF组件4上、下层滤光片耦合粘接的过程中保持最佳的耦合温度，并保证TFF组件4上、下层滤光片的各区域的耦合温度保持相同。

本发明的无形变封装装置内还配备有匹配的配重块16和温度控制器，将配重块16加载到TFF组件4的上层滤光片上，当TFF组件4上层滤光片与下层滤光片进行粘接耦合时，通过配重块16使得TFF组件4上层滤光片与下层滤光片相对固定；再通过温度控制器监控温度传感器142所传递到TFF组件4内各部分的温度，以及设定的耦合温度，通过温度控制器控制加热芯141进行通断电控制，使得TFF组件4的温度升高至与预设的耦合温度相同，在通过间断性的控制加热芯141的通断电，使得TFF组件4的温度保持在设定的耦合温度范围内。待TFF组件4上层滤光片与下层滤光片耦合后，调节真空泵145使得无形变封装装置的内外气压相同，将无形变封装装置与TFF组件4的下层滤光片脱离，完成TFF组件4上层滤光片与下层滤光片的无形变耦合，通过无形变封装装置真空吸附的方式，可以有效避免螺钉固定所带来的自然翘曲无法消除，以及仅使用胶水填充厚度不均匀，且容易出现缝隙气泡的情况(导致透镜发生移位)，确保耦合过程第一阵列透镜3与TFF组件4对准的位置不发生变化。

除此之外，如图14-图17所示，本发明所使用的无形变封装装置还包括光学反射镜17，对TFF组件4中输出的检测信号光18进行光学反射并输送到光学检测装置(在图中未直接标识，而相应的本领域技术人员可知悉在图11相应检测信号光18经反射后的，并且从金属加热底座14的通光窗口146射出的位置设置所述光学检测装置即可)，由光学检测装置检测分析接受的光学信号，由此判断TFF组件4是否发生形变；其中，金属加热底座14开有通光窗口146，玻璃底座15开有空洞窗口152(在图15和图16中展现的更为充分)，检测信号光18通过封装夹具的通光窗口146和空洞窗口152，传输进入TFF组件4，并被光学反射镜17反射回，并再次经过TFF组件4，通过空洞窗口152和通光窗口146抵达所述光学检测装置。本发明所使用的无形变封装装置中提出的光学信号检测结构能够进一步提高在封装过程中的温度控制，并且还能够在尽可能少的影响封装工艺情况下，专注可能问题点进行精准检测。值得注意的是，本发明的TFF组件4和贴装透镜所用的基板都需要使用透光材质，使得检测信号光18能顺利的完成信号光的传输。

结合上述通过图14-图17呈现的增加了光信号检测结构后的改进方案，在具体实现过程中，还存在一种对无形变封装装置更优的实现方式，这是进一步考虑到为了尽可能减少通光窗口146和空洞窗口152对加热效果影响而做出的改良方案。相比较一般裂解上的就设计一个大的通孔不同，在此改进方案中，将相应的通光窗口146和空洞窗口152进行了扁平化处理，这样处理的意义在于检测光信号在采用小光斑设定的平行光时，能够顺利的利用扁平化处理后的，通光窗口146和空洞窗口152完成检测，而且，因为采用了上述扁平化处理，使得对金属加热底座14和玻璃底座15的导热均匀性和导热效果。

如图17所示，所述通光窗口146以左右对称的方式设置在所述金属加热底座14的两侧，并以第一预设角度θ由外向内延伸到所述金属加热底座14的上表面，并经由所述玻璃底座15上的空洞窗口152将所述预设角度的延伸拓展到被吸附的TFF组件4的底面的一侧；可以理解图17所示的位于玻璃底座15之上的TFF组件4已经是相应玻璃底座15所适配的宽度(以图14所呈现的横向长度)适中的TFF组件4，在实际操作过程中，要保证图17所示的空洞窗口152的顶部靠近图14集合中心的一侧空洞窗口边缘要比适配的宽度最小的TFF组件4的侧边要更靠近中心，这样才能预留出从相应TFF组件4底部入射仅TFF组件4的区域。以图17为例，相应区域宽度被标识为B。

其中，检测信号光18从位于金属加热底座14一侧的通光窗口146按照第二预设角度进入，经由光学反射镜17反射后通过金属加热底座14另一侧对称布局的通光窗口146射出到光学检测装置上。在图14中，相应的第二预设角度被标识为β，在实际实现过程中，相应的β的选取，会跟光学反射镜17的厚度，即为了满足相应的检测信号光18从金属加热底座14一侧的通关窗口进入，从另一侧的通光窗口146射出条件时，光学反射镜17的厚度会影响允许的入射角。而相应入射角也与上述的第一预设角度，以及该空洞窗口152的表面开口向图14所示的几何中心的靠近程度有关系，相应的第一预设角度越大，空洞窗口152的表面开口越靠近几何中心，则相应的第二预设角度的选择空间会更大。

本发明的无形变封装装置在采用了类似图14所示的检测光路关联结构之后，一方面能够利用角度入射光所经过的检测行程大于垂直检测行程的优势，可以通过少的检测次数达到合规的检测效果；又能够将因为设置所述通光窗口146和空洞窗口152对原本TFF组件4的形变影响降低到最小。

如图17所示，上述通光窗口146和空洞窗口152构成扇形结构，检测光通过调整入射角度，从而能够适配不同厚度的待检测的TFF组件4；其中，所述空洞窗口152上相对待检测光学元件的入光口位于所述待检测光学元件的底部靠近边缘位置。如图14所示，是一种光学反射镜17厚度相对受限制，充分利用了上述扇形结构空间和满足上述“所述空洞窗口152上相对待检测光学元件的入光口位于所述待检测光学元件的底部靠近边缘位置”条件下所能够完成相应检测的效果示意图。

仍然以图17为例，为例进一步降低相应通光窗口146和空洞窗口152对原本金属加热底座14和玻璃底座15加热效果的影响，上述的扇形的通光窗口146和空洞窗口152结构中，其靠近几何中心的扇形边尽可能的处理成垂直状态，而将扇面的另一边通过金属加热底座14和玻璃底座15的侧边承载过去，从而使得中间对TFF组件4的加热区域受到的影响尽可能的少。

如图15和图16，所述通光窗口146和空洞窗口152设置在相较所述第一级真空吸附气孔83和第二级真空吸附气孔151所在竖直平面相临近的位置，使得检测区域覆盖TFF组件4上与相应真空吸附气孔相临近位置。

本发明对TFF组件4上层滤光片与下层滤光片进行耦合固定时，利用无形变封装装置内的加热芯141对TFF组件4进行加热，以确保耦合过程中保持恒定的耦合温度(实际处于一种耦合温度范围的动态平衡)，使得耦合的过程中TFF组件4上层滤光片与下层滤光片不发生异步形变，确保TFF组件4与第一阵列透镜3始终保持对准的目的。值得注意的是，本TFF组件4上层滤光片与下层滤光片的封装温度，根据TFF组件4内所使用的滤光片的材质决定，在实际情况中，可以通过实验的方式测试出TFF组件4耦合过程预设的封装温度；此外，异步形变实际上会导致TFF组件4内的上层滤光片或下层滤光片发生一定程度的翘曲，造成TFF组件4发生变形，并通过设置光学检测装置进一步避免TFF组件4与第二基板3两者耦合的过程中发生翘曲变形的可能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种适用于800G光器件的无形变的封装系统，其特征在于，包括800G光器件和无形变封装装置；

所述800G光器件包括第一转折棱镜（1）、第二转折棱镜（2）、第一阵列透镜（3）、TFF组件（4）、陶瓷基板（5）、第一光纤准直器（6）和第二光纤准直器（7）；其中，所述第一光纤准直器（6）和第二光纤准直器（7）并行设置在陶瓷基板（5）上，所述TFF组件（4）和第一阵列透镜（3）都为双层结构，具体的：

光器件依次按照第一光纤准直器（6）、第一转折棱镜（1）、TFF组件（4）的上层、第一阵列透镜（3）的上层和第二转折棱镜（2）的顺序耦合连接，形成光器件的第一光信号通路；

光器件依次按照第二光纤准直器（7）、TFF组件（4）的下层、第一阵列透镜（3）的下层和第二转折棱镜（2）的顺序耦合连接，形成光器件的第二光信号通路；

所述无形变封装装置包括金属加热底座（14），以及位于金属加热底座（14）中的加热芯（141）和温度传感器（142），所述无形变封装装置用于对TFF组件（4）的上层与TFF组件（4）的下层进行无形变封装耦合，具体的：

所述金属加热底座（14）上附着粘接玻璃底座（15），该玻璃底座（15）传递加热底座热量给予TFF组件（4）的上层和TFF组件（4）的下层上，实现对TFF组件（4）的上层和TFF组件（4）的下层的无形变封装；

所述金属加热底座（14）上开有第一级真空吸附气孔（143）及贯通气道（144），所述贯通气道（144）连接到真空泵（145），为所述第一级真空吸附气孔（143）提供真空吸力；所述热底座（14）上的第一级真空吸附气孔（143）与玻璃底座（15）上的第二级真空吸附气孔（151）相对应；

所述无形变封装装置还包括配重块（16），所述配重块（16）设在所述TFF组件（4）的上层上，以将所述TFF组件（4）的上层固定在所述TFF组件（4）的下层上；

所述无形变封装装置还包括光学反射镜（17），对TFF组件（4）的上层和TFF组件（4）的下层中输出的检测信号光（18）进行光学反射并输送到光学检测装置，由光学检测装置检测分析接受的光学信号，由此判断TFF组件（4）的上层和TFF组件（4）的下层是否发生形变；

其中，金属加热底座（14）开有通光窗口（146），玻璃底座（15）开有空洞窗口（152），检测信号光（18）通过封装夹具的通光窗口（146）和空洞窗口（152），传输进入TFF组件（4）的上层和TFF组件（4）的下层内，并被光学反射镜（17）反射回，并再次经过TFF组件（4）的上层和TFF组件（4）的下层，通过空洞窗口（152）和通光窗口（146）抵达所述光学检测装置。

2.根据权利要求1所述的适用于800G光器件的无形变的封装系统，其特征在于，所述第一转折棱镜（1）呈楔形体设置，光信号通过所述第一转折棱镜（1）后发生竖直方向的偏移，以便于将位于下层的光信号传递给上层的TFF组件（4）。

3.根据权利要求1所述的适用于800G光器件的无形变的封装系统，其特征在于，所述TFF组件（4）的上层光信号耦合面与第一光信号通路的垂直面成第一预设倾角设置，以便于将第一光信号通路内不同波长的光信号进行分开，并与所述第一阵列透镜（3）的上层耦合对准。

4.根据权利要求1所述的适用于800G光器件的无形变的封装系统，其特征在于，所述TFF组件（4）的下层光信号耦合面与第二光信号通路的垂直面成第二预设倾角设置，以便于将第二光信号通路内不同波长的光信号进行分开，并与所述第一阵列透镜（3）的下层耦合对准。

5.根据权利要求2所述的适用于800G光器件的无形变的封装系统，其特征在于，还包括棱镜底座（8），所述棱镜底座（8）的下表面与陶瓷基板（5）的上表面耦合，并且，所述棱镜底座（8）的上表面与第一转折棱镜（1）的下表面连接，用于固定所述第一转折棱镜（1）。

6.根据权利要求1所述的适用于800G光器件的无形变的封装系统，其特征在于，还包括：

当光器件作为发射端时，所述第二转折棱镜（2）的转折部耦合有第一阵列激光器（9）和第二阵列激光器（10），所述第一阵列激光器（9）设置在第一光信号通路的光路上，所述第二阵列激光器（10）设置在第二光信号通路的光路上；

当光器件作为接收端时，所述第二转折棱镜（2）的转折部耦合有第一阵列光电探测器（11）和第二阵列光电探测器（12），所述第一阵列光电探测器（11）设置在第一光信号通路的光路上，所述第二阵列光电探测器（12）设置在第二光信号通路的光路上。

7.根据权利要求6所述的适用于800G光器件的无形变的封装系统，其特征在于，所述当光器件作为接收端时，还包括第二阵列透镜（13），所述第二阵列透镜（13）设置在第二转折棱镜（2）的光路上，光信号从第二转折棱镜（2）进入第二阵列透镜（13）后传递给第一阵列光电探测器（11）和第二阵列光电探测器（12），以便于确保第一阵列光电探测器（11）和第二阵列光电探测器（12）高度一致。