CN116148993B - 一种硅光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及硅光模块，包括：汇聚透镜和硅光芯片，硅光芯片上在光口前方开设倒等腰梯形槽，汇聚透镜布置在硅光芯片上的倒等腰梯形槽内，倒等腰梯形槽的两个侧面与汇聚透镜相切。本发明的有益效果为：硅光芯片上倒等腰梯形槽的两个侧面与汇聚透镜相切，使得汇聚透镜可以直接无源贴片组装在硅光芯片上的倒等腰梯形槽内，从而实现高精度无源对准。

Description

一种硅光模块
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种硅光模块。
背景技术
数据中心的硅光模块通常需要在0～70℃的壳温下正常运行，目前所采用硅光方案的光模块，在高温70°C时，因为热膨胀，使得固定透镜的紫外胶水向上位移（紫外胶水热膨胀系数一般比较大>20ppm/℃，陶瓷、硅等热膨胀系数<5ppm/℃），导致高温时透镜偏离光路中心,光耦合效率下降，需要更高功率的激光器芯片，此外，现有硅光模块中汇聚透镜固定在硅光芯片外侧，难以实现高精度无源对准。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种硅光模块，以克服上述现有技术中的不足。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种硅光模块，包括：汇聚透镜和硅光芯片，硅光芯片上在光口前方开设倒等腰梯形槽，汇聚透镜布置在硅光芯片上的倒等腰梯形槽内，倒等腰梯形槽的两个侧面与汇聚透镜相切。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，汇聚透镜与倒等腰梯形槽的侧面之间采用胶水相粘接。
进一步，还包括：第一基板以及设置在第一基板上的第二基板和准直透镜，硅光芯片设置在第一基板上，激光器芯片设置在第二基板上，激光器芯片、准直透镜、汇聚透镜和硅光芯片沿光传播方向顺序设置。
进一步，准直透镜采用平凸透镜，其曲率半径为0.8mm～1.2mm，圆锥系数为-10～-15；准直透镜的凸面朝向激光器芯片。
更进一步，准直透镜的曲率半径为1.1mm，圆锥系数为-12。进一步，准直透镜距激光器芯片的距离为0.45mm±0.05mm。
进一步，激光器芯片内缩于第二基板靠近准直透镜一侧边缘0.15mm～0.2mm。
进一步，还包括：光隔离器，光隔离器设置在第一基板上，光隔离器靠近激光器芯片的一侧为入光侧，准直透镜的平面侧与光隔离器的入光侧相固定。
更进一步，准直透镜的平面侧与光隔离器的入光侧通过光路胶水粘接。
进一步，第一基板采用钨铜基板，第二基板采用陶瓷基板。
本发明的有益效果是：
1）硅光芯片上倒等腰梯形槽的两个侧面与汇聚透镜相切，使得汇聚透镜可以直接无源贴片组装在硅光芯片上的倒等腰梯形槽内，从而实现高精度无源对准；
2）该硅光模块整体结构紧凑、功耗小（高温下耦合效率损失小，激光器的驱动电流更小）、成本低（可使用高热膨胀系数的低成本国产紫外胶）、可靠性好（光路更稳定）、高稳定好（高温下一致性好，调试更方便），高低温光功率变化小，同时只需耦合准直透镜即可；
3）准直透镜距激光器芯片的距离可达0.45mm±0.05mm，大于常规的0.1mm～0.35mm，使得激光器芯片可以内缩到第二基板内；
4）准直透镜的平面侧与光隔离器的入光侧通过光路胶水粘接，胶水厚度小于10um，该厚度的胶水高低温热膨胀小，可以有效消除光反射，此外，还减少了光路总长度，使得器件尺寸小型化；
5）激光器芯片可以不平齐于第二基板靠近准直透镜一侧的边缘，具体为可以内缩0.15mm～0.2mm，传统的激光器芯片基本上与第二基板边缘平齐，由于准直透镜距离激光器芯片太近，使得操作空间有限，透镜下方的胶水容易溢出与第二基板粘连，而粘连后会导致高低温光功率下降，而本发明中使激光器芯片内缩到第二基板内，从而可以提高散热效果，另外，增加了准直透镜内缩耦合的操作空间，不容易碰到激光器芯片，准直透镜的点胶溢胶量控制更容易。
附图说明
图1为本发明所述硅光模块的主视图；
图2为本发明所述硅光模块的俯视图；
图3为本发明所述硅光模块的光路图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、汇聚透镜，2、硅光芯片，210、倒等腰梯形槽，3、激光器芯片，4、第一基板，5、第二基板，6、准直透镜，7、光隔离器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图1、图2所示，一种硅光模块，包括：汇聚透镜1和硅光芯片2，硅光芯片2上在光口前方开设倒等腰梯形槽210；汇聚透镜1布置在硅光芯片2上的倒等腰梯形槽210内，倒等腰梯形槽210的两个侧面与汇聚透镜1相切，汇聚透镜1可以直接无源贴片组装在硅光芯片2上的倒等腰梯形槽210内，实现高精度无源对准，光束经汇聚透镜1进入硅光芯片2的光口内。
实施例2
如图1、图2所示，本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：
汇聚透镜1与倒等腰梯形槽210的侧面之间采用胶水相粘接，由于倒等腰梯形槽210的两个侧面与汇聚透镜1相切，因此，汇聚透镜1与倒等腰梯形槽210之间的胶水厚度可以很薄，具体可实现厚度小于5um，该厚度的胶水高低温热膨胀小，从而不会导致汇聚透镜1偏离光路中心。
实施例3
如图1、图2、图3所示，本实施例为在实施例1或2的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：
硅光模块还包括：第一基板4、激光器芯片3、第二基板5和准直透镜6，第二基板5和准直透镜6分别设置在第一基板4上，激光器芯片3设置在第二基板5上，此外，激光器芯片3、准直透镜6、汇聚透镜1和硅光芯片2沿光传播方向顺序设置，光束依次经激光器芯片3、准直透镜6、汇聚透镜1进行传播，并最终进入硅光芯片2的光口内。
实施例4
如图1、图2所示，本实施例为在实施例3的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：
准直透镜6采用平凸透镜，平凸透镜的曲率半径为0.8mm～1.2mm，圆锥系数为-10～-15；准直透镜6的凸面朝向激光器芯片3。
更进一步，准直透镜6的曲率半径优选为1.1mm，圆锥系数优选为-12。
实施例5
如图1、图2所示，本实施例为在实施例4的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：
准直透镜6距激光器芯片3的距离为L1,其中，L1为0.45mm±0.05mm，准直透镜6的凸面为非球面，该设计使得准直透镜6距离激光器芯片3的距离更远，大于常规的0.1mm～0.35mm，使得激光器芯片3可以内缩到第二基板5内。
实施例6
如图2所示，本实施例为在实施例5的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：
激光器芯片3内缩于第二基板5靠近准直透镜6一侧边缘L2的距离，其中，L2为0.15mm～0.2mm，传统的激光器芯片基本上与第二基板边缘平齐，此时，由于准直透镜距离激光器芯片太近，使得操作空间有限，透镜下方的胶水容易溢出与第二基板粘连，而粘连后会导致高低温光功率下降，而本发明中使激光器芯片3内缩到第二基板5内，从而可以提高散热效果，另外，增加了准直透镜6内缩耦合的操作空间，不容易碰到激光器芯片3，准直透镜6的点胶溢胶量控制更容易。
此外，对于实施例4或5或6而言，准直透镜6采用高折射率的硅材质。
实施例7
如图1、图2所示，本实施例为在实施例4～6任一实施例的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：
硅光模块还包括：光隔离器7，光隔离器7设置在第一基板4上，光隔离器7可以采用胶水粘接在第一基板4上，且胶水厚度可以小于10um，该厚度的胶水高低温热膨胀小，从而不会导致准直透镜6偏离光路中心，光隔离器7靠近激光器芯片3的一侧为入光侧，光隔离器7靠近汇聚透镜1的一侧为出光侧，准直透镜6的平面侧与光隔离器7的入光侧相固定，光隔离器7主要起到固定支撑准直透镜6的作用，
光束依次经激光器芯片3、准直透镜6、光隔离器7、汇聚透镜1进行传播，并最终进入硅光芯片2的光口内。
实施例8
如图1、图2所示，本实施例为在实施例7的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：
准直透镜6的平面侧与光隔离器7的入光侧通过光路胶水粘接，胶水厚度小于10um，该厚度的胶水高低温热膨胀小，可以有效消除光反射，此外，还减少了光路总长度，使得器件尺寸小型化。
此外，对于实施例7或8而言，光隔离器7优选采用裸片式光隔离器。
实施例9
如图1、图2所示，本实施例为在实施例3～8任一实施例的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：
第一基板4采用钨铜基板，第二基板5采用陶瓷基板。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种硅光模块，其特征在于，包括：汇聚透镜（1）和硅光芯片（2），所述硅光芯片（2）上在光口前方开设倒等腰梯形槽（210），所述汇聚透镜（1）布置在硅光芯片（2）上的倒等腰梯形槽（210）内，所述倒等腰梯形槽（210）的两个侧面与所述汇聚透镜（1）相切；
还包括：第一基板（4）以及设置在所述第一基板（4）上的第二基板（5）和光隔离器（7）；所述光隔离器（7）采用胶水粘接在第一基板（4）上，且胶水厚度小于10um；所述硅光芯片（2）设置在所述第一基板（4）上，激光器芯片（3）设置在所述第二基板（5）上，所述激光器芯片（3）、准直透镜（6）、光隔离器（7）、汇聚透镜（1）和硅光芯片（2）沿光传播方向顺序设置，所述准直透镜（6）采用平凸透镜，所述准直透镜（6）的曲率半径为0.8mm～1.2mm，圆锥系数为-10～-15；所述准直透镜（6）的凸面朝向激光器芯片（3），所述准直透镜（6）的平面侧与所述光隔离器（7）的入光侧通过光路胶水粘接，胶水厚度小于10um。
2.根据权利要求1所述的一种硅光模块，其特征在于，所述汇聚透镜（1）与所述倒等腰梯形槽（210）的侧面之间采用胶水相粘接。
3.根据权利要求1所述的一种硅光模块，其特征在于，所述准直透镜（6）距激光器芯片（3）的距离为0.45mm±0.05mm。
4.根据权利要求3所述的一种硅光模块，其特征在于，所述激光器芯片（3）内缩于所述第二基板（5）靠近准直透镜（6）一侧边缘0.15mm～0.2mm。
5.根据权利要求1所述的一种硅光模块，其特征在于，所述第一基板（4）采用钨铜基板，所述第二基板（5）采用陶瓷基板。
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