CN206741041U - 低串扰、高耦合的并行光传输模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低串扰、高耦合的并行光传输模块，包括PCB板、驱动电路板、VCSEL阵列、非球面准直透镜阵列、反射镜和光纤阵列，非球面准直透镜阵列设置于VCSEL阵列与反射镜之间并用于对VCSEL阵列发出的激光进行减小光束发散角处理，反射镜设置于非球面准直透镜阵列与光纤阵列之间并用于将非球面准直透镜阵列处理后的激光反射给光纤阵列，光纤阵列的激光入射端设有光纤端面球透镜。本实用新型通过在VCSEL阵列和光纤阵列之间依次设置非球面准直透镜阵列和反射镜，降低了激光光束的发散角，抑制了光串扰问题，并利用光纤端面球透镜与非球面准直透镜阵列搭配使用，有效解决了光串扰问题，并提高了耦合效率，提高了激光光束的传输质量。

Description

低串扰、高耦合的并行光传输模块

技术领域

本实用新型涉及一种并行光传输模块，尤其涉及一种低串扰、高耦合的并行光传输模块。

背景技术

并行光传输模块是高速光互联、智能光网络最核心的器件，它集合了高速光调制技术、光器件耦合及封装等多种高新技术于一体。基于垂直腔面发射激光器的并行光发射模块以高速率、低成本的特点已成为高速率并行光传输领域中最具竞争力的解决方案之一。

并行光传输模块基于VCSEL阵列即垂直腔面发射激光阵列和PIN阵列，波长为850nm，适合多模光纤50/125μm和62.5/125μmm。封装上，光接口采用标准的MTP/MPO带状光缆，工程中常见的有4路和12路并行收发模块。高速数字信号通过VCSEL驱动器转换成调制信号，驱动VCSEL阵列发光，光束通过耦合系统耦合至MTP/MPO连接器输出。

在有源光器件领域里，以高速光通信(40G/100G)、高速光互联、智能光网络等为代表所应用的器件及模块的技术成为竞相开发的热点。而以光集成、高速光信号调制技术、光器件耦合技术、高速光器件封装技术等为代表的光器件技术也是目前大部分厂商重点研究领域。

目前，并行光传输模块的主要方案有以下几种：

1、采用一个球透镜对光束整形，再通过45°平面镜发射进入光纤；

2、采用柔性的PCB板让光源直接和光纤在非常近的距离耦合，具体有两种方式：激光器发出的光直接进入45°斜面光纤；激光器发出的光，通过一个反射镜反射进入光纤；

3、光路部分采用聚焦透镜对激光器发出的光束整形后，经平面镜发射，再经过聚焦透镜聚焦耦合进入光纤阵列。

上述传统方案的缺点分别是：

1、采用一个球透镜对光束整形，再通过45°平面镜发射进入光纤；这种方案的光串扰较为明显，相邻光束影响值为0.17mw/μm2；

2、近距离耦合；这种方案对在PCB板上进行电路布局增加了难度，而且制作柔性的PCB板成本非常高，工程上应用比较困难。

3、CXP光收发模块，光路部分采用聚焦透镜对激光器发出的光束整形后，经平面镜发射，再经过聚焦透镜聚焦耦合进入光纤阵列；在工程应用中，这种方案仍然存在串扰影响的现象，且有一定程度的输出抖动，耦合率不足。

总的来说，现有的并行光传输模块都存在串扰较高、耦合效率较低或难以应用的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种低串扰、高耦合的并行光传输模块。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种低串扰、高耦合的并行光传输模块，包括PCB板、驱动电路板、VCSEL阵列和光纤阵列，所述驱动电路板和由所述驱动电路板驱动发出激光的所述VCSEL阵列均安装于所述PCB板上，所述并行光传输模块还包括非球面准直透镜阵列和反射镜，所述非球面准直透镜阵列设置于所述VCSEL阵列与所述反射镜之间并用于对所述VCSEL阵列发出的激光进行减小光束发散角处理，所述反射镜设置于所述非球面准直透镜阵列与所述光纤阵列之间并用于将所述非球面准直透镜阵列处理后的激光反射给所述光纤阵列，所述光纤阵列的激光入射端设有光纤端面球透镜。

作为优选，所述光纤端面球透镜是将所述光纤阵列的激光入射端加工成半球透镜的形状而形成的；进一步，所述光纤端面球透镜的焦距为0.3mm。

作为优选，所述非球面准直透镜阵列中的非球面准直透镜为平凸透镜，其半径为62.5μm、厚度为0.1mm。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过在VCSEL阵列和光纤阵列之间依次设置非球面准直透镜阵列和反射镜，降低了激光光束的发散角，抑制了光串扰问题，并利用光纤端面球透镜与非球面准直透镜阵列搭配使用，有效解决了光串扰问题，并提高了耦合效率，其耦合效率可以达到72.59％，提高了激光光束的传输质量。

附图说明

图1是本实用新型所述低串扰、高耦合的并行光传输模块的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实用新型所述低串扰、高耦合的并行光传输模块包括PCB板1、驱动电路板2、VCSEL阵列3、非球面准直透镜阵列4、反射镜5和光纤阵列7，驱动电路板2和由驱动电路板2驱动发出激光的VCSEL阵列3均安装于PCB板1上，非球面准直透镜阵列4设置于VCSEL阵列3与反射镜5之间并用于对VCSEL阵列3发出的激光进行减小光束发散角处理，非球面准直透镜阵列4中的非球面准直透镜为平凸透镜，其半径为62.5μm、厚度为0.1mm，反射镜5设置于非球面准直透镜阵列4与光纤阵列7之间并用于将非球面准直透镜阵列4处理后的激光反射给光纤阵列7，光纤阵列7的激光入射端设有光纤端面球透镜6，光纤端面球透镜6是将光纤阵列7的激光入射端加工成半球透镜的形状而形成的，光纤端面球透镜6的焦距为0.3mm。

更具体来说，由于单个非球面准直透镜的准直性能是有限的，所以本实用新型采用了由多个非球面准直透镜组成的非球面准直透镜阵列4；反射镜5不是由多个反射镜单元构成阵列而形成的反射镜，而是一整个反射镜。

实际加工中，反射镜5可以用Zemax光学设计软件建立模型，其各项输入参数如下：

光纤端面球透镜6在Zemax光学设计软件中的各项设计参数如下：

说明：上述用Zemax光学设计软件设计的内容只是为了介绍本实用新型所述低串扰、高耦合的并行光传输模块的部分加工过程，其设计方法与本实用新型的创新无关，更不是本实用新型的保护对象，其产品参数可以作为对本实用新型方案的优选约束条件。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (4)

1.一种低串扰、高耦合的并行光传输模块，包括PCB板、驱动电路板、VCSEL阵列和光纤阵列，所述驱动电路板和由所述驱动电路板驱动发出激光的所述VCSEL阵列均安装于所述PCB板上，其特征在于：所述并行光传输模块还包括非球面准直透镜阵列和反射镜，所述非球面准直透镜阵列设置于所述VCSEL阵列与所述反射镜之间并用于对所述VCSEL阵列发出的激光进行减小光束发散角处理，所述反射镜设置于所述非球面准直透镜阵列与所述光纤阵列之间并用于将所述非球面准直透镜阵列处理后的激光反射给所述光纤阵列，所述光纤阵列的激光入射端设有光纤端面球透镜。

2.根据权利要求1所述的低串扰、高耦合的并行光传输模块，其特征在于：所述光纤端面球透镜是将所述光纤阵列的激光入射端加工成半球透镜的形状而形成的。

3.根据权利要求2所述的低串扰、高耦合的并行光传输模块，其特征在于：所述光纤端面球透镜的焦距为0.3mm。

4.根据权利要求1、2或3所述的低串扰、高耦合的并行光传输模块，其特征在于：所述非球面准直透镜阵列中的非球面准直透镜为平凸透镜，其半径为62.5μm、厚度为0.1mm。