CN205427247U - 一种用于多路并行传输的光收发组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于多路并行传输的光收发组件，其特征在于：所述的光收发组件，包括印刷电路板、VCSEL激光器阵列、光接收阵列组件、激光器驱动芯片、探测器TIA芯片、光纤阵列，其中VCSEL激光器阵列、光接收阵列组件、激光器驱动芯片、探测器TIA芯片均直接组装在印刷电路板的电极上；所述的光接收阵列组件由PD光电探测器阵列、定位层和多个光学微球透镜组成；所述的VCSEL激光器阵列和激光器驱动芯片、PD光电探测器和TIA芯片通过打金线连接；所述的光纤阵列末端为45°，传输的光束在光纤45°面上反射，从光纤侧面入射或出射。本实用新型的光收发组件结构简单，装配方便，由于光学微球透镜对光的会聚能力很强，因此具有很高的光耦合效率。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信技术中的光收发组件，尤其涉及一种用于多路并行传输的光收发组件。
背景技术
随着通讯领域的日益发展，传统的传输技术已经很难满足传输容量及速度的要求，在典型的应用领域如数据中心、网络连接、搜索引擎、高性能计算等领域，为防止宽带资源的不足，承运商和服务供应商们对规划新一代高速网络协议进行了部署，这就需要相应的高速收发模块以满足高密度高速率的数据传输要求。短距离多路并行光传输是垂直腔面发射激光器（VCSEL）及并行光互联技术，用每一个激光器对准一根传送光纤，在不降低系统传送容量的前提下，降低每根光纤的传输速率，从而实现了一种简单、廉价和可靠的光传输方式。
常见的多路并行光收发模块的光耦合方式是光纤阵列与VCSEL激光器阵列和PD光电探测器阵列直接对准耦合，但是在高速率的传送模块中，PD光电探测器的有效感光面比较小，使得光纤到PD光电探测器的光耦合效率很低，在光信号接收端模块的灵敏度降低；如果使用传统的透镜阵列，不仅价格比较贵，同时由于受加工工艺限制，传统透镜阵列的曲率半径不能做到太小，对光的会聚能力不是很强，所以在这种情况下尤其对光纤到PD光电探测器的光耦合效率提升很有限。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单、光耦合效率极高的多路并行传输的光收发组件。
为实现上述目的，本发明采用以下设计方案：一种用于多路并行传输的光收发组件，其特征在于：包括印刷电路板、VCSEL激光器阵列、光接收阵列组件、激光器驱动芯片、探测器TIA芯片、光纤阵列，其中VCSEL激光器阵列、光接收阵列组件、激光器驱动芯片、探测器TIA芯片均直接组装在印刷电路板的电极上；所述的光接收阵列组件由PD光电探测器阵列、定位层和多个光学微球透镜组成；所述的VCSEL激光器阵列和激光器驱动芯片、PD光电探测器和TIA芯片通过打金线连接；所述的光纤阵列末端为45°，传输的光束在光纤45°面上反射，从光纤侧面入射或出射。
进一步，所述的VCSEL激光器阵列和光接收阵列组件、激光器驱动芯片和探测器TIA芯片分别采用并排直线排列，并通过导电胶直接组装在于印刷电路板的电极上。
进一步，所述的VCSEL激光器阵列通过垫片组装在于印刷电路板的电极上。
进一步，所述的光接收阵列组件由PD光电探测器阵列、定位层和多个光学微球透镜组成。
进一步，所述的定位层与PD光电探测器紧密连接；定位层上刻蚀出的小圆孔的数量与PD光电探测器的数量相同；每个小圆孔的中心与PD探测器阵列的每个接收单元的感光中心一一对准；小圆孔的直径与光学微球透镜直径相当，深度与光学微球透镜半径相当。
进一步，所述的光学微球透镜为光学玻璃或塑料小球，光学微球透镜通过折射率匹配胶固定于PD光电探测器阵列上定位层的小孔内。
进一步，所述的光纤阵列是由多根光纤与V型槽组成，每一根光纤通过胶粘的方式固定于光纤固定座的V型槽内，光纤与V型槽末端为45°，传输的光束在光纤45°面上反射，从光纤侧面入射或出射。
进一步，光纤阵列的45度面镀有针对光信号传输波长的高反射膜。使得该面上光反射效率更高。
采用上述技术方案，本发明所述的一种用于多路并行传输的光收发组件，采用45度光纤阵列组件，以最简单的接受实现了光传输方向的90度转折，然后在PD光电探测器阵列上的定位层刻蚀微球透镜的定位孔，用光学折射率匹配胶将微球透镜精确固定在PD光电探测器的感光面上，从而通过光学微球透镜实现光纤到PD光电探测器的高耦合效率。该方案不仅光耦合效率极高，而且成本低廉、结构简单、易于组装，适合大批量生产。
附图说明
图1为本发明所述的多路并行传输的光收发组件结构示意图；
图2为本发明所述的多路并行传输的光收发组件光学耦合示意图；
图3为本发明所述的光纤阵列组件结构示意图；
图4为本发明所述的光接收阵列组件结构示意图1；
图5为本发明所述的光接收阵列组件结构示意图2。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。
图1为本发明所述的多路并行传输的光收发组件结构示意图，包括印刷电路板100、VCSEL激光器阵列101、光接收阵列组件102、激光器驱动芯片103、探测器TIA芯片104、光纤阵列105和带多个V型槽的光纤固定座106。
在图1中，VCSEL激光器阵列101、光接收阵列组件102、激光器驱动芯片103、探测器TIA芯片104均通过导电胶直接组装在于印刷电路板100的电极上，印刷电路板100的另一端设有电信号输入输出端口108。在本发明所述的一种多路并行传送的光收发组件中，光纤阵列105是通过胶粘的方式固定于光纤固定座106的V型槽内构成光纤阵列组件，光纤阵列组件通过垫块107固定于印刷电路板100上。
图2为本发明所述的多路并行传输的光收发组件光学耦合示意图，其中光接收阵列组件102由PD光电探测器阵列102a、定位层102b和多个光学微球透镜102c组成。VCSEL激光器阵列101和PD光电探测器阵列102a、激光器驱动芯片103和探测器TIA芯片104采用并排直线排列，VCSEL激光器阵列101和激光器驱动芯片103、PD光电探测器阵列102a和TIA芯片104通过打金线连接；光纤阵列105的耦合端是45度结构，这样以最简单的结构实现了光束转折90度的功能。光纤VCSEL激光器阵列101为4个通道，每个通道的发光面与光纤阵列105一侧的4根光纤的进光位置上下逐一对准，PD光电探测器102a也为4个通道，每个通道的接收面与光纤阵列105另一侧的4根光纤的出光位置上下逐一对准，光纤阵列105中间的几个通道没有传输光信号的作用。由于在高速光收发模块中，PD接收器的有效接收面较小，使得光束通过光纤直接耦合到PD光电探测器的耦合效率低，导致光收发组件接收端的灵敏度不高，为了增加光耦合效率，在PD光电探测器阵列102a的每个接收单元中心通过定位层102b精确放置光学透镜102c。在多路并行传送的光收发组件光学耦合结构中，光纤阵列105的相应通道的每根光纤与光学微球透镜102c和PD光电探测器102a的通道是逐一对准的；本发明所述的多路并行传输光收发组件的发射端，光信号经VCSEL激光器阵列101发出，直接耦合进入光纤阵列105的相应通道进行传输，为了增加发射端的耦合效率，也可以在VCSEL激光器阵列101下面增加一个垫块109，使得VCSEL激光器阵列101与光纤阵列105的耦合距离更近，从而可以增加VCSEL激光器阵列101到光纤阵列105的耦合效率；在多路并行传输光收发组件的接收端，光信号经光纤阵列105的相应通道输入，通过相应通道的光学透镜102c对光进行会聚后进入PD光电探测器102a的对应通道进行接收，由于光学透镜102c的曲率半径很小，对光的会聚能力很强，使得光纤阵列105到PD光电探测器阵列102a的光耦合效率非常高。
图3为本发明所述的光纤阵列组件结构示意图，该光纤阵列组件是由光纤阵列105和带多个V型槽的光纤固定座106组成，光纤阵列的每一根光纤是通过胶粘的方式固定于光纤固定座的V型槽内，末端被研磨抛光为45度角，发射和接收的光信号在光纤阵列105的45度面上反射，为了提高反射效率，可在光纤阵列105的45度面上镀上针对光信号传输波长的高反射膜；每个V型槽之间的间距与VCSEL激光器阵列101和PD光电探测器阵列102的各个通道之间的间距相同，一般情况下为250微米。
图4、图5为本发明所述的光接收阵列组件结构示意图，包括PD光电探测器阵列102a、定位层102b和光学微球透镜102c，PD光电探测器阵列102a的每个通道的感光面等间距排列。由于PD光电探测器102a的感光区域比较小，为了提高从光纤阵105到PD光电探测器阵列102a的光耦合效率，拟在PD光电探测器阵列102a上增加对光会聚能力很强的光学微球透镜102c，由于光学耦合需要光学微球透镜102c与PD光电探测器102a的相应通道逐一精确对准，采用常规的装配定位方法很难满足，并且装配效率也不高，因此本发明所述的光接收阵列组件102中包含了定位层102b（见图4）。定位层102b是在大片的PD光电探测器阵列的制作过程中在PD光电探测器表面制作出的一层薄的绝缘层，该绝缘层与PD光电探测器紧密连接，并通过刻蚀工艺在对应的PD光电探测器的每个通道的感光面上方刻蚀有小圆孔，小圆孔的数量与PD光电探测器通道数量相同，每个小圆孔的中心与PD探测器阵列的每个接收单元的感光中心一一对准；每个小圆孔的直径与光学微球透镜102c直径相当，深度与光学微球透镜102c半径相当。如图5，光学微球透镜102c通过折射率匹配胶固定到PD光电探测器阵列102a上的定位层102b的小孔内。由于在PD光电探测器阵列102a上制作定位层102b的效率很高，同时光学微球透镜102c也能快速精确的装配到定位层102b的小孔内，这样在增加光学耦合效率的同时生产效率也很高，因此使得该结构的多路并行传输的光收发组件易于实现高效的批量装配。
需要说明的是：这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例来实现。
Claims (8)
1.一种用于多路并行传输的光收发组件，其特征在于：包括印刷电路板、VCSEL激光器阵列、光接收阵列组件、激光器驱动芯片、探测器TIA芯片、光纤阵列，其中VCSEL激光器阵列、光接收阵列组件、激光器驱动芯片、探测器TIA芯片均直接组装在印刷电路板的电极上；所述的光接收阵列组件由PD光电探测器阵列、定位层和多个光学微球透镜组成；所述的VCSEL激光器阵列和激光器驱动芯片、PD光电探测器和TIA芯片通过打金线连接；所述的光纤阵列末端为45°，传输的光束在光纤45°面上反射，从光纤侧面入射或出射。
2.根据权利要求1所述的一种用于多路并行传输的光收发组件，其特征在于：所述的VCSEL激光器阵列和光接收阵列组件、激光器驱动芯片和探测器TIA芯片分别采用并排直线排列，并通过导电胶直接组装在于印刷电路板的电极上。
3.根据权利要求1所述的一种用于多路并行传输的光收发组件，其特征在于：所述的VCSEL激光器阵列通过垫片组装在于印刷电路板的电极上。
4.根据权利要求1所述的一种用于多路并行传输的光收发组件，其特征在于：所述的光接收阵列组件由PD光电探测器阵列、定位层和多个光学微球透镜组成。
5.根据权利要求4所述的一种用于多路并行传输的光收发组件，其特征在于：所述的定位层与PD光电探测器紧密连接；定位层上刻蚀出的小圆孔的数量与PD光电探测器的数量相同；每个小圆孔的中心与PD探测器阵列的每个接收单元的感光中心一一对准；小圆孔的直径与光学微球透镜直径相当，深度与光学微球透镜半径相当。
6.根据权利要求1所述的一种用于多路并行传输的光收发组件，其特征在于：所述的光学微球透镜为光学玻璃或塑料小球，光学微球透镜通过折射率匹配胶固定于PD光电探测器阵列上定位层的小孔内。
7.根据权利要求1所述的一种用于多路并行传输的光收发组件，其特征在于：所述的光纤阵列是由多根光纤与V型槽组成，每一根光纤通过胶粘的方式固定于光纤固定座的V型槽内，光纤与V型槽末端为45°，传输的光束在光纤45°面上反射，从光纤侧面入射或出射。
8.根据权利要求7所述的一种用于多路并行传输的光收发组件，其特征在于：光纤阵列的45度面镀有针对光信号传输波长的高反射膜。
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