CN116047676A - 光发射组件和光模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种光发射组件和光模块。光发射组件包括：本体、适配器、两个发光组件、合波器与汇聚透镜；本体设有第一定位槽、第二定位槽、容置槽和贯穿孔，容置槽的一端分别与第一定位槽和第二定位槽连通，容置槽的另一端与贯穿孔连通，第一定位槽的槽底和第二定位槽的槽底连通；适配器固接本体且对应贯穿孔；每一个发光组件包括导热基体和设于导热基体上的至少一个发光芯片；两个发光组件分别安装在第一定位槽与第二定位槽时，两个导热基体设有发光芯片的表面面对面，每一个发光芯片朝向容置槽发射光束；合波器设于容置槽的槽底，将发光芯片所发射的光束合成一路光束；汇聚透镜设于贯穿孔内，将自合波器射出的一路光束汇聚至适配器的光纤插芯。

Description

光发射组件和光模块

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种光发射组件和光模块。

背景技术

现代通信系统中，网络流量需求的增长非常迅速。因此，光纤宽带逐渐成为目前主流，使得光模块变得相当重要。现有的光模块通常采用波分复用(Wavelength DivisionMultiplexing，WDM)技术，将光发射组件中放置在同一个平面上的多个发光芯片所发射的多路光束合成一路光束，以通过单一光纤缆线容纳更多的光信号，提升光纤缆线的光信号传输量，从而达到提升信息的传输容量。

然而，多个发光芯片放置在同一个平面的设计，可能存在多个发光芯片所产生的热能因无法通过承载基座有效地散热，而导致缩短发光芯片的使用寿命或者需在多个发光芯片与承载基座之间额外设置制冷芯片的问题。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种光发射组件和光模块，其能够解决现有光发射组件中多个发光芯片放置在同一个平面的设计，可能存在多个发光芯片所产生的热能因无法通过承载基座有效地散热，而导致缩短发光芯片的使用寿命或者需在多个发光芯片与承载基座之间额外设置制冷芯片的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

本申请提供了一种光发射组件，其包括：本体、适配器、第一发光组件、第二发光组件、合波器与汇聚透镜。本体设有第一定位槽、第二定位槽、容置槽和贯穿孔，容置槽的一端分别与第一定位槽和第二定位槽连通，容置槽的另一端与贯穿孔连通，第一定位槽的槽底和第二定位槽的槽底相连通。适配器固接本体的外表面且包括光纤插芯，光纤插芯对应贯穿孔设置。第一发光组件包括：第一导热基体和设置于第一导热基体上的N个第一发光芯片，N为正整数；第一发光组件安装在第一定位槽时，第一导热基体设置有N个第一发光芯片的表面朝向第一定位槽的槽底，N个第一发光芯片用于朝向容置槽发射光束。第二发光组件包括：第二导热基体和设置于第二导热基体上的M个第二发光芯片，M为正整数；第二发光组件安装在第二定位槽时，第二导热基体设置有M个第二发光芯片的表面朝向第二定位槽的槽底，M个第二发光芯片用于朝向容置槽发射光束。合波器设置于容置槽的槽底，用于将N个第一发光芯片和M个第二发光芯片所发射的光束合成一路光束。汇聚透镜设置于贯穿孔内，用于将自合波器射出的一路光束汇聚至光纤插芯。

本申请提供了一种光模块，其包括：光接收组件以及本申请的光发射组件。

在本申请的光发射组件的实施例中，通过多个发光芯片分散在不同平面的设计(即多个发光芯片分散配置在第一导热基体与第二导热基体上)，使得多个发光芯片的具有两个散热路径(即多个发光芯片通过第一导热基体与第二导热基体进行散热)，可以分散导热，避免积热于同一路径上，不需额外设置制冷芯片即可有效地帮助多个发光芯片导出热能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明被配置为解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为根据本申请的光发射组件的一实施例立体示意图；

图2为图1的光发射组件沿AA线段的剖面示意图；

图3为图1的光发射组件的第一视角爆炸示意图；

图4为图1的光发射组件的第二视角爆炸示意图；

图5为图3的光发射组件的光路下视示意图；

图6为图3的光发射组件的光路侧视示意图；

图7为根据本申请的光发射组件的一实施例爆炸示意图；

图8为图7的光发射组件的光路下视示意图；

图9为图7的光发射组件的光路侧视示意图；

图10为图3的第一发光组件的第一视角爆炸示意图；

图11为图3的第一发光组件的第二视角爆炸示意图；

图12为图3的第二发光组件的第一视角爆炸示意图；

图13为图3的第二发光组件的第二视角爆炸示意图；以及

图14为根据本申请的光模块的一实施例结构示意图。

具体实施方式

以下将配合相关附图来说明本发明的实施例。在这些附图中，相同的标号表示相同或类似的组件或方法流程。

必须了解的是，使用在本说明书中的“包含”、“包括”等词，是被配置为表示存在特定的技术特征、数值、方法步骤、作业处理及/或组件，但并不排除可加上更多的技术特征、数值、方法步骤、作业处理、组件，或以上的任意组合。

必须了解的是，当组件描述为“连接”或“耦接”至另一组件时，可以是直接连结、或耦接至其他组件，可能出现中间组件。相反地，当组件描述为“直接连接”或“直接耦接”至另一组件时，其中不存在任何中间组件。

请参阅图1至图4，图1为根据本申请的光发射组件的一实施例立体示意图，图2为图1的光发射组件沿AA线段的剖面示意图，图3为图1的光发射组件的第一视角爆炸示意图，图4为图1的光发射组件的第二视角爆炸示意图。如图1至图4所示，光发射组件1包括：本体11、适配器12、第一发光组件13、第二发光组件14、合波器15与汇聚透镜16。其中，本体11设有第一定位槽111、第二定位槽112、容置槽113和贯穿孔114，容置槽113的一端分别与第一定位槽111和第二定位槽112连通，容置槽113的另一端与贯穿孔114连通，第一定位槽111的槽底和第二定位槽112的槽底相连通；第一定位槽111的槽口朝向光发射组件1的上方，第二定位槽112的槽口朝向光发射组件1的下方。在本实施例中，第一定位槽111的槽底和第二定位槽112的槽底部分相通，但本实施例并非用以限定本申请。

在本实施例中，适配器12固接本体11的外表面且包括光纤插芯121，光纤插芯121对应贯穿孔114设置。其中，光纤插芯121内部的光纤可为单模光纤，也可为多模光纤。

第一发光组件13包括：第一导热基体131和设置于第一导热基体131上的N个第一发光芯片132，N为正整数；第二发光组件14包括：第二导热基体141和设置于第二导热基体141上的M个第二发光芯片142，M为正整数；其中，N和M的大小可以相同，也可以不同。在本实施例中，N可为但不限于2，M可为但不限于2，不同第一发光芯片132和不同第二发光芯片142所发射的光束的波长均不相同，第一发光芯片132和第二发光芯片142可为但不限于激光芯片。第一发光组件13安装在第一定位槽111时，第一导热基体131设置有两个第一发光芯片132的表面S1朝向第一定位槽111的槽底，两个第一发光芯片132用于朝向容置槽113发射不同波长的光束；第二发光组件14安装在第二定位槽112时，第二导热基体141设置有两个第二发光芯片142的表面S2朝向第二定位槽112的槽底，两个第二发光芯片142用于朝向容置槽113发射不同波长的光束。

具体地，第一发光组件13安装在第一定位槽111且第二发光组件14安装在第二定位槽112时，第一导热基体131设置有两个第一发光芯片132的表面S1与第二导热基体141设置有两个第二发光芯片142的表面S2面对面，且两个第一发光芯片132与两个第二发光芯片142均朝向与第一定位槽111和第二定位槽112连通的容置槽113发射光束。

在本实施例中，合波器15设置于容置槽113的槽底，用于将两个第一发光芯片132和两个第二发光芯片142所发射的光束合成一路光束(即将四个不同波长的光束合成一路光束)；汇聚透镜16设置于贯穿孔114内，用于将自合波器15射出的一路光束汇聚至光纤插芯121。

因此，在本实施例中，光发射组件1实现四路光发射光束的发射，两个第一发光芯片132所产生的热能通过第一导热基体131进行散热，两个第二发光芯片142所产生的热能通过第二导热基体141进行散热，避免多个光芯片积热于同一路径上，解决现有技术所存在的散热问题。

在一实施例中，第一发光组件13还可包括：电性连接两个第一发光芯片132的第一电路板133，第二发光组件14还可包括：电性连接两个第二发光芯片142的第二电路板143；第一电路板133用于提供驱动两个第一发光芯片132发射光束的电信号，第二电路板143用于提供驱动两个第二发光芯片142发射光束的电信号。由于第一定位槽111远离容置槽113的侧壁可开设有连通外部的开口1111，第二定位槽112远离容置槽113的侧壁可开设有连通外部的开口1121，因此，第一电路板133可通过第一定位槽111与外部连通的开口1111伸出第一定位槽111，以自外部接收所述电信号，并传送所述电信号给两个第一发光芯片132；第二电路板143可通过第二定位槽112与外部连通的开口1121伸出第二定位槽112，以自外部接收所述电信号，并传送所述电信号给两个第二发光芯片142。

在一实施例中，光发射组件1还可包括盖板17，盖板17盖合容置槽113的槽口1131。因此，盖板17可用以保护合波器15，防止水汽和/或灰尘进入容置槽113，影响合波器15的光学功能。

在一实施例中，合波器15可为薄膜滤波器(thin film filter，TFF)或者阵列波导光栅(arrayed waveguide grating，AWG)。

请参阅图2至图6，图5为图3的光发射组件的光路下视示意图，图6为图3的光发射组件的光路侧视示意图。如图2至图6所示，合波器15为薄膜滤波器时，合波器15的入光面对应于两个第二发光芯片142设置有两个薄膜滤光片151，合波器15的出光面设置有反射膜152和出光口153，两个薄膜滤光片151和反射膜152斜向相对设置；两个第二发光芯片142发射的光束通过对应的两个薄膜滤光片151进入合波器15后进行直线传输；两个第一发光芯片132发射的光束进入合波器15后，经过反射膜152和两个薄膜滤光片151的反射，以与两个第二发光芯片142所发射并进入合波器15的光束合成自出光口153射出的一路光束。

具体地，薄膜滤光片151为带通滤光片，用于让对应的第二发光芯片142所发射具有特定波长的光束通过，将其他波长的光束反射；两个第二发光芯片142所发射并通过对应的两个薄膜滤光片151进入合波器15的光束可直线通过出光口153并照射至汇聚透镜16，而两个第一发光芯片132发射的光束进入合波器15后，经过反射膜152和薄膜滤光片151的反射，以与两个第二发光芯片142所发射并通过对应的两个薄膜滤光片151进入合波器15的光束合成自出光口153射出的一路光束。其中，出光口153可设有增透膜1531，以增加自出光口153射出的一路光束的透过率。

在另一实施例中，请参阅图7至图9，图7为根据本申请的光发射组件的一实施例爆炸示意图，图8为图7的光发射组件的光路下视示意图，图9为图7的光发射组件的光路侧视示意图。如图7至图9所示，图7的光发射组件2与图3的光发射组件1之间的差异点在于，图7的合波器25所设置的薄膜滤光片251的数量比图3的合波器15所设置的薄膜滤光片151的数量多。具体地，合波器25为薄膜滤波器时，合波器25的入光面对应于两个第一发光芯片132和两个第二发光芯片142设置有四个薄膜滤光片251(即一个第一发光芯片132对应一个薄膜滤光片251，一个第二发光芯片142对应一个薄膜滤光片251)，合波器25的出光面设置有反射膜252和出光口253，两个第二发光芯片142对应的两个薄膜滤光片251和反射膜252斜向相对设置；两个第二发光芯片142发射的光束通过对应的两个薄膜滤光片251进入合波器25后进行直线传输；两个第一发光芯片132发射的光束通过对应的两个薄膜滤光片251进入合波器25后，经过反射膜252和非对应的薄膜滤光片251的反射，以与两个第二发光芯片142所发射并通过对应的两个薄膜滤光片251进入合波器25的光束合成自出光口253射出的一路光束。

具体地，薄膜滤光片251为带通滤光片，用于让对应的发光芯片(即第一发光芯片132或第二发光芯片142)所发射具有特定波长的光束通过，将其他波长的光束反射；两个第二发光芯片142所发射并通过对应的两个薄膜滤光片251进入合波器25的光束可直线照射至汇聚透镜16，而两个第一发光芯片132发射的光束通过相应的两个薄膜滤光片251进入合波器25后，经过反射膜252和两个第二发光芯片142所对应的薄膜滤光片251的反射，以与两个第二发光芯片142所发射并通过对应的两个薄膜滤光片251进入合波器25的光束合成自出光口253射出的一路光束。其中，出光口253可设有增透膜2531，以增加自出光口253射出的一路光束的透过率。

请参阅图10至图13，图10为图3的第一发光组件的第一视角爆炸示意图，图11为图3的第一发光组件的第二视角爆炸示意图，图12为图3的第二发光组件的第一视角爆炸示意图，图13为图3的第二发光组件的第二视角爆炸示意图。如图10与图11所示，第一发光组件13还可包括设置于第一导热基体131上的两个第一准直透镜134，两个第一发光芯片132与两个第一准直透镜134一对一对应，每一个第一发光芯片132发射的光束通过对应的第一准直透镜134入射合波器15(即每一个第一准直透镜134位于对应的第一发光芯片132的光路上)。如图12与图13所示，第二发光组件14还可包括设置于所述第二导热基体141上的两个第二准直透镜144，两个第二发光芯片142与两个第二准直透镜144一对一对应，每一个第二发光芯片142发射的光束通过对应的第二准直透镜144入射合波器15(即每一个第二准直透镜144位于对应的第二发光芯片142的光路上)。

在一实施例中，第一准直透镜134与其对应的第一发光芯片132以及第二准直透镜144与其对应的第二发光芯片142可采用主动耦合(active alignment)的光路对准技术，因此，组装光发射组件1时，可先将设置有两个第二发光芯片142与第二电路板143的第二导热基体141安装在第二定位槽112，再采用主动耦合的光路对准技术将两个第二准直透镜144设置在第二导热基体141上，然后，将设置有两个第一发光芯片132与第一电路板133的第一导热基体131安装在第一定位槽111，接着，采用主动耦合的光路对准技术将两个第一准直透镜134设置在第一导热基体131上。基于上述的组装需求，使得第一发光组件13安装在第一定位槽111且第二发光组件14安装在第二定位槽112时，两个第二准直透镜144比两个第一准直透镜134更靠近容置槽113(如图2所示)；另外，第一导热基体131可包括U型框架1311与第一导热主体1312，U型框架1311包括底部13111和自底部13111两侧分别延伸的第一侧壁部13112和第二侧壁部13113，第一侧壁部13112和第二侧壁部13113与第一导热主体1312连接，两个第一准直透镜134设置于U型框架1311的底部13111的顶面，两个第一发光芯片132设置于第一导热主体1312(如图10和图11所示)。

在一实施例中，第一导热基体131可包括第一导热主体1312和设置于第一导热主体1312上的第一承载座1313与第二承载座1314，第一承载座1313承载两个第一发光芯片132，第二承载座1314承载第一电路板133；第一承载座1313的高度大于第二承载座1314的高度，两个第一发光芯片132和第一电路板133其与两个第一发光芯片132电性连接的表面S3位于同一高度(如图2、图10和图11所示)。其中，第一承载座1313与第二承载座1314可构成台阶状结构；第一电路板133通过粘胶4(例如：导热胶)贴附于第二承载座1314，以使两个第一发光芯片132和第一电路板133其与两个第一发光芯片132电性连接的表面S3位于同一高度；通过两个第一发光芯片132和第一电路板133其与两个第一发光芯片132电性连接的表面S3位于同一高度，有利于打线且缩短打线长度；第一电路板133可为但不限于印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)、柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)或软硬结合板。

在一实施例中，第二导热基体141可包括第二导热主体1411和设置于第二导热主体1411上的第三承载座1412与第四承载座1413，第三承载座1412承载两个第二发光芯片142，第四承载座1413承载第二电路板143，第三承载座1412的高度大于第四承载座1413的高度，两个第二发光芯片142和第二电路板143其与两个第二发光芯片142电性连接的表面S4位于同一高度(如图2、图12和图13所示)。其中，第三承载座1412与第四承载座1413可构成台阶状结构；第二电路板143通过粘胶5(例如：导热胶)贴附于第四承载座1413，以使两个第二发光芯片142和第二电路板143其与两个第二发光芯片142电性连接的表面S4位于同一高度；通过两个第二发光芯片142和第二电路板143其与两个第二发光芯片142电性连接的表面S4位于同一高度，有利于打线且缩短打线长度；第二电路板143可为但不限于印制电路板、柔性电路板或软硬结合板。

请参阅图14，其为根据本申请的光模块的一实施例结构示意图。如图14所示，光模块3可包括光接收组件31和光发射组件1。需要说明的是，光模块3还可包括外壳、电接口电路等其他必要器件，在此不作一一说明。

综上所述，本申请中，光发射组件通过多个发光芯片分散在不同平面的设计(即多个发光芯片分散配置在第一导热基体与第二导热基体上)，使得多个发光芯片的具有两个散热路径(即多个发光芯片通过第一导热基体与第二导热基体进行散热)，可以分散导热，避免积热于同一路径上，不需额外设置制冷芯片即可有效地帮助发光芯片导出热能。另外，通过第一发光组件和第二发光组件的光路设计，调整作为合波器的薄膜滤波器的薄膜滤光片的数量。并非被配置为限缩本发明。相反地，此发明涵盖了所属技术领域中的技术人员显而易见的修改与相似设置。所以，权利要求范围须以最宽广的方式解释来包含所有显而易见的修改与相似设置。

Claims (12)

1.一种光发射组件，其特征在于，包括：

本体，设置有第一定位槽、第二定位槽、容置槽和贯穿孔，所述容置槽的一端分别与所述第一定位槽和所述第二定位槽连通，所述容置槽的另一端与所述贯穿孔连通，所述第一定位槽的槽底和所述第二定位槽的槽底相连通；

适配器，固接所述本体的外表面且包括光纤插芯，所述光纤插芯对应所述贯穿孔设置；

第一发光组件，包括：第一导热基体和设置于所述第一导热基体上的N个第一发光芯片，N为正整数；所述第一发光组件安装在所述第一定位槽时，所述第一导热基体设置有所述N个第一发光芯片的表面朝向所述第一定位槽的槽底，所述N个第一发光芯片用于朝向所述容置槽发射光束；

第二发光组件，包括：第二导热基体和设置于所述第二导热基体上的M个第二发光芯片，M为正整数；所述第二发光组件安装在所述第二定位槽时，所述第二导热基体设置有所述M个第二发光芯片的表面朝向所述第二定位槽的槽底，所述M个第二发光芯片用于朝向所述容置槽发射光束；

合波器，设置于所述容置槽的槽底，用于将所述N个第一发光芯片和所述M个第二发光芯片所发射的光束合成一路光束；以及

汇聚透镜，设置于所述贯穿孔内，用于将自所述合波器射出的所述一路光束汇聚至所述光纤插芯。

2.如权利要求1所述的光发射组件，其特征在于，还包括盖板，所述盖板盖合所述容置槽的槽口。

3.如权利要求1所述的光发射组件，其特征在于，所述合波器为薄膜滤波器或者阵列波导光栅。

4.如权利要求1所述的光发射组件，其特征在于，所述合波器为薄膜滤波器时，所述合波器的入光面对应于所述N个第一发光芯片和所述M个第二发光芯片设置有M+N个薄膜滤光片，所述合波器的出光面设置有反射膜和出光口，所述M个第二发光芯片对应的薄膜滤光片和所述反射膜斜向相对设置；所述M个第二发光芯片发射的光束通过对应的M个薄膜滤光片进入所述合波器后进行直线传输；所述N个第一发光芯片发射的光束通过对应的N个薄膜滤光片进入所述合波器后，经过所述反射膜和非对应的薄膜滤光片的反射，以与所述M个第二发光芯片所发射并进入所述合波器的光束合成自所述出光口射出的所述一路光束。

5.如权利要求1所述的光发射组件，其特征在于，所述合波器为薄膜滤波器时，所述合波器的入光面对应于所述M个第二发光芯片设置有M个薄膜滤光片，所述合波器的出光面设置有反射膜和出光口，所述M个薄膜滤光片和所述反射膜斜向相对设置；所述M个第二发光芯片发射的光束通过所述M个薄膜滤光片进入所述合波器后进行直线传输；所述N个第一发光芯片发射的光束进入所述合波器后，经过所述反射膜和所述M个薄膜滤光片的反射，以与所述M个第二发光芯片所发射并进入所述合波器的光束合成自所述出光口射出的所述一路光束。

6.如权利要求4或5所述的光发射组件，其特征在于，所述出光口设有增透膜。

7.如权利要求1所述的光发射组件，其特征在于，所述第一发光组件还包括设置于所述第一导热基体上的N个第一准直透镜，所述N个第一发光芯片与所述N个第一准直透镜一对一对应，每一个第一发光芯片发射的光束通过对应的第一准直透镜入射所述合波器；所述第二发光组件还包括设置于所述第二导热基体上的M个第二准直透镜，所述M个第二发光芯片与所述M个第二准直透镜一对一对应，每一个第二发光芯片发射的光束通过对应的第二准直透镜入射所述合波器。

8.如权利要求7所述的光发射组件，其特征在于，所述第一导热基体包括U型框架与第一导热主体，所述U型框架包括底部和自所述底部两侧分别延伸的第一侧壁部和第二侧壁部，所述第一侧壁部和所述第二侧壁部与所述第一导热主体连接，所述N个第一准直透镜设置于所述U型框架的所述底部的顶面，所述N个第一发光芯片设置于所述第一导热主体。

9.如权利要求8所述的光发射组件，其特征在于，所述第一发光组件安装在所述第一定位槽且所述第二发光组件安装在所述第二定位槽时，所述M个第二准直透镜比所述N个第一准直透镜更靠近所述容置槽。

10.如权利要求1所述的光发射组件，其特征在于，所述第一发光组件还包括：电性连接所述N个第一发光芯片的第一电路板，所述第一导热基体包括第一导热主体和设置于所述第一导热主体上的第一承载座与第二承载座，所述第一承载座承载所述N个第一发光芯片，所述第二承载座承载所述第一电路板；所述第一承载座的高度大于所述第二承载座的高度，所述N个第一发光芯片和所述第一电路板其与所述N个第一发光芯片电性连接的表面位于同一高度。

11.如权利要求1所述的光发射组件，其特征在于，所述第二发光组件还包括：电性连接所述M个第二发光芯片的第二电路板，所述第二导热基体包括第二导热主体和设置于所述第二导热主体上的第三承载座与第四承载座，所述第三承载座承载所述M个第二发光芯片，所述第四承载座承载所述第二电路板；所述第三承载座的高度大于所述第四承载座的高度，所述M个第二发光芯片和所述第二电路板其与所述M个第二发光芯片电性连接的表面位于同一高度。

12.一种光模块，其特征在于，包括光接收组件以及如权利要求1至11中任一项所述的光发射组件。

Images