CN208569113U - 一种带空气间隙的背光监控光组件及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光通信技术领域，具体提供了一种带空气间隙的背光监控光组件及装置，平行光通过第一半透半反射斜面形成反射光和透射光，透射光经过空气间隙后到达第二半透半反射斜面透射后形成出射光，透射光经过空气间隙后到达第二半透半反射斜面再反射后到达背光探测器，而第一半透半反射斜面的反射光也到达监控聚集透镜，背光探测器接收来自第一半透半反射斜面的反射光和第二半透半反射斜面的反射光，从而实现背光监控。该带背光监控的光组件结构简单，不仅可以为板上芯片及有源光缆等高速并行传输产品提供背光监控方案，也有利于实现有源耦合封装方案及无源耦合封装方案，且成本低，背光监控耦合容差大，稳定性高。

Description

一种带空气间隙的背光监控光组件及装置

技术领域

本实用新型属于光通信技术领域，具体涉及一种带空气间隙的背光监控光组件及装置。

背景技术

随着互联网、云计算和大数据等业务的快速增长，推动着大容量和高带宽的数据中心的大规模建设，对数据传输的效率要求越来越高。光通信领域采用VCSEL激光器(垂直腔面发射激光器)作为光源很好的实现了高带宽传输。

在实际应用中，VCSEL激光器处于非气密性环境，性能容易受到环境影响，特别是输出光功率，为确保使用过程中光源工作状态稳定，需对输出光功率进行监控，对比文件1(201410759532.3)中提出一种带背光监控用于高速传输的光组件，通过在透镜基体内增设分光膜片和反射镜面，从VCSEL激光器出射的光线经过入射准直透镜入射至膜片上，一部分光线经过膜片的能量分光膜后通过出射聚焦透射镜射出，另一部分光线经过膜片的能量分光膜折射后进入膜片基体，在膜片的另一表面全反射后入射至透镜基体的第二光束转折面上，并通过第二光束转折面全反射后由背光监控透镜射出。由此可知，光线经过两次反射最后射入背光监控透镜，一方面，该背光监控组件，元件加工难度高，可靠性差，另一方面，分光膜片存在膜片成本高且加工精度与实际工程需求精度之间有差距，膜片的加工精度直接影响背光监控的精度，再者，对非球面镀膜易形成不均匀的问题。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中背光方案膜片或衰减膜成本高且背光效率低的问题。

为此，本实用新型提供了一种带空气间隙的背光监控光组件，包括激光器、背光探测器及出射聚焦透镜，还包括第一半透半反射斜面、第二半透半反射斜面及反射斜面；

所述第一半透半反射斜面位于所述激光器的出射光路上，所述背光探测器位于所述第一半透半反射斜面和第二半透半反射斜面的反射光路上，所述第二半透半反射斜面、反射斜面及出射聚焦透镜依次位于所述第一半透半反射斜面的透射光路上，所述第一半透半反射斜面与所述第二半透半反射斜面之间具有间隙。

优选地，所述第一半透半反射斜面与所述第二半透半反射斜面均为平面，所述第一半透半反射斜面与所述第二半透半反射斜面平行，所述第一半透半反射斜面的反射光与所述第二半透半反射斜面的反射光平行。

优选地，还包括第一透镜基体和第二透镜基体，所述第一半透半反射斜面位于所述第二透镜基体的表面上，所述第二半透半反射斜面位于所述第一透镜基体的表面上，所述第二透镜基体的表面与所述第一透镜基体的表面相对设置且具有间隙。

优选地，所述第一透镜基体和所述第二透镜基体之间粘接或卡接。

优选地，所述第一透镜基体内设有空间，所述空间内填充有挡光材料。

优选地，所述第一半透半反射斜面镀有反光膜或贴有反光膜片。

优选地，所述反射光路上设有背光聚焦透镜，所述背光探测器位于所述背光聚焦透镜的出射光路上，且所述背光探测器与所述背光聚焦透镜耦合对准。

优选地，所述激光器为垂直腔面发射激光器VCSEL。

本实用新型还提供了一种带背光监控光组件的装置，所述装置包括如上所述的背光监控光组件，还包括与背光探测器电连接的监控设备，所述监控设备包含显示屏。

本实用新型还提供了一种带背光监控光组件的装置，所述装置包括如上述的背光监控光组件，还包括与背光探测器电连接的监控设备，所述监控设备包含显示屏。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种带空气间隙的背光监控光组件及装置，通过在透镜基体上设置一个准直透镜，将从VCSEL芯片发出的光变为平行光，平行光通过第一半透半反射斜面形成反射光和透射光，透射光经过空气间隙后到达第二半透半反射斜面透射后形成出射光，透射光经过空气间隙后到达第二半透半反射斜面再反射后到达背光探测器，而第一半透半反射斜面的反射光也到达监控聚集透镜，背光探测器接收来自第一半透半反射斜面的反射光和第二半透半反射斜面的反射光，从而实现背光监控。该带背光监控的光组件结构简单，不仅可以为COB及AOC等高速并行传输产品提供背光监控方案，也有利于实现有源耦合封装方案及无源耦合封装方案，且成本低，背光监控耦合容差大，稳定性高。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型带空气间隙的背光监控光组件的结构示意图；

图2是本实用新型带空气间隙的背光监控光组件的多通道实施例的结构实体图。

附图标记说明：激光器1，背光探测器2，入射准直透镜3，第一半透半反射斜面4，第二半透半反射斜面5，反射斜面6，出射聚焦透镜7，第一透镜基体8，第二透镜基体9，背光聚焦透镜10。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例一：

本实用新型提供了一种带空气间隙的背光监控光组件，包括激光器1、背光探测器2及出射聚焦透镜7，还包括第一半透半反射斜面4、第二半透半反射斜面5及反射斜面6；所述第一半透半反射斜面4位于所述激光器1的出射光路上，所述背光探测器2位于所述第一半透半反射斜面4和第二半透半反射斜面5的反射光路上，所述第二半透半反射斜面5、反射斜面6及出射聚焦透镜7依次位于所述第一半透半反射斜面4的透射光路上，所述第一半透半反射斜面4与所述第二半透半反射斜面5之间具有间隙。

如图1所示，由此结构可知，激光器1发出光线，光线照射到第一半透半反射斜面4上，由于第一半透半反射斜面4的另一侧为间隙，该间隙可以是空气也可以是其他介质，通过控制第一半透半反射斜面4的两侧的介质的折射率，使得照射在第一半透半反射斜面4上的光形成一部分反射光和一部分透射光，其中，第一半透半反射斜面4的透射光穿过间隙后到达第二半透半反射斜面5，从第一半透半反射斜面4的透射光到达第二半透半反射斜面5发生透射后到达反射斜面6最后经过出射聚焦透镜7出射进入光纤，从第一半透半反射斜面4的透射光的到达第二半透半反射斜面5发生反射后最后到达背光探测器2上，且第一半透半反射斜面4的反射光达也到背光探测器2上，到达背光探测器2上的两束发射光为平行光，被背光探测器2上的MPD芯片吸收，从而实现了背光监控的功能，第一半透半反射斜面4的反射光及第二半透半反射斜面5的反射光共同到达背光监控探测器2上，可满足背光监控芯片的工作要求，且监控耦合容差大，因此进一步地提高了监控的可靠性和精度。其中，背光探测器2是现有技术。由于间隙的存在，使得光线到达第一半透半反射斜面4时会形成反射光，从而实现了背光监控，结构简单，不需要其他透镜的辅助，尤其是不需要球透镜，从而使得光线的反射效果好，光路整齐统一，提高了背光监控的精度。在一个具体的实施场景中，第一半透半反射斜面4和第二半透半反射斜面5的透射率约92％，反射率约4％。

其中，光路的发射端和接收端实现路径不同，即光路的发射端和接收端位于背光监控光组件的两侧。

其中，反射斜面6可以是45°斜面，控制光线角度使得光线与反射斜面6的夹角小于全反射角，这样使得透射光可以在斜面6上形成全反射。在第二半透半反射斜面5与第一半透半反射斜面4相对的部分可以镀吸收膜或衰减膜或一定比例透反膜，第一半透半反射斜面4上可以镀一定的反射膜，从而实现背光监控功能。

如图2所示，该带空气间隙的背光监控光组件还可以实现8、12及24通道等多通道的背光监控功能，只需在透镜基体上再增设相应的出射光路和反射光路即可，多个激光器1的入射光分别通过入射准直透镜3，然后到达第一半透半反射斜面4上，经过第一半透半反射斜面4的反射后最后光线到达相应的背光探测器2上，这里只需要一个第一半透半反射斜面4即可，上述多通道的监控光路形成并行的监控光路。

优选地方案，所述第一半透半反射斜面4与所述第二半透半反射斜面5均为平面，所述第一半透半反射斜面4与所述第二半透半反射斜面5平行，所述第一半透半反射斜面4的反射光与所述第二半透半反射斜面5的反射光平行。由此结构可知，两个平行平面可以方便多种要求的分光，应用场景广泛，相比与传统的球面镀膜，平面镀膜实施相对容易，平面镀膜均匀度高且成本低。

优选地方案，还包括第一透镜基体8和第二透镜基体9，所述第一半透半反射斜面4位于所述第二透镜基体9的表面上，所述第二半透半反射斜面5位于所述第一透镜基体8的表面上，所述第二透镜基体9的表面与所述第一透镜基体8的表面相对设置且具有间隙。由此结构可知，如图1所示，通过将透镜基体分隔为两部分，即第一透镜基体8和第二透镜基体9，便于单独加工两个透镜基体，也便于选材控制介质的折射率，使得光路的控制更便捷；也方便在面上粘贴透镜或贴反光膜。

优选地方案，第一透镜基体8和所述第二透镜基体9之间粘接或卡接。由此结构可知，如图1所示，第一透镜基体8和第二透镜基体9设有台阶，第一透镜基体8伸入第二透镜基体9内，通过台阶卡接抵紧形成过渡配合或过盈配合，这样第一透镜基体8相对第二透镜基体9固定不动。此外，在第一透镜基体8和第二透镜基体9之间还设有退让槽，当需要将第一透镜基体8从第二透镜基体9内拆卸时，将工具伸入退让槽旋转勾住第一透镜基体8的台阶即可将第一透镜基体8取出。

优选地方案，第一透镜基体8内设有空间，所述空间内填充有挡光材料。由此结果可知，控制合适的光线入射角就可以控制光线经过第一透镜基体8形成一部分反射光和一部分透射光。在一个具体的实施场景中，第一透镜基体8和第二透镜基体9材料相同，其中9可通过填充材料衰减光功率，但考虑到光线的接收一般不填充，然后根据折射率的需要对第一透镜基体8进行填充挡光材料，使得光线按照预设的路径进行反射和折射，这样可以进一步地的节约成本。

优选地方案，第一半透半反射斜面4镀有反光膜或贴有反光膜片。由此结构可知，当在第一半透半反射斜面4上形成的反射光不够时，需要镀反光膜或贴有反光膜片，以此来提供背光监控的精度，若反射光足够就不需要镀膜。

优选地方案，所述反射光路上设有背光聚焦透镜10，所述背光探测器2位于所述背光聚焦透镜10的出射光路上，且所述背光探测器2与所述背光聚焦透镜10耦合对准。由此结构可知，背光聚焦透镜10使得反射光更好的汇聚，便于更好的耦合到背光探测器2上实现背光监控。

优选地方案，所述激光器1的出射光路上设有入射准直透镜3，且所述激光器1与所述入射准直透镜3耦合对准，所述第一半透半反射斜面4位于所述入射准直透镜3的出射光路上。由此可知，入射准直透镜3将激光器1发出的光整合成平行光，而第一半透半反射斜面4也是平面，这样便于光线的控制，避免不规则的光路对需要的光路产生干扰。

优选地方案，激光器1为垂直腔面发射激光器VCSEL。由此可知，垂直腔面发射激光器VCSEL具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，便于小设备的使用，也便于多通道光路的使用。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种带空气间隙的背光监控光组件及装置，通过在透镜基体上设置一个准直透镜，将从VCSEL芯片发出的光变为平行光，平行光通过第一半透半反射斜面形成反射光和透射光，透射光经过空气间隙后到达第二半透半反射斜面透射后形成出射光，透射光经过空气间隙后到达第二半透半反射斜面再反射后到达背光探测器，而第一半透半反射斜面的反射光也到达监控聚集透镜，背光探测器接收来自第一半透半反射斜面的反射光和第二半透半反射斜面的反射光，从而实现背光监控。该带背光监控的光组件结构简单，不仅可以为COB及AOC等高速并行传输产品提供背光监控方案，也有利于实现有源耦合封装方案及无源耦合封装方案，且成本低，背光监控耦合容差大，稳定性高。

实施例二：

在实施例1的基础上，本实施例还提出了一种带背光监控光组件的装置，所述装置包括上述的的背光监控光组件，还包括与背光探测器及AOC等高速并行传输产品提供背光监控方案，也有利于实现有源耦合封装方案及无源耦合封装方案，且成本低，背光监控耦合容差大，稳定性高。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带空气间隙的背光监控光组件，包括激光器(1)、背光探测器(2)及出射聚焦透镜(7)，其特征在于：还包括第一半透半反射斜面(4)、第二半透半反射斜面(5)及反射斜面(6)；

所述第一半透半反射斜面(4)位于所述激光器(1)的出射光路上，所述背光探测器(2)位于所述第一半透半反射斜面(4)和第二半透半反射斜面(5)的反射光路上，所述第二半透半反射斜面(5)、反射斜面(6)及出射聚焦透镜(7)依次位于所述第一半透半反射斜面(4)的透射光路上，所述第一半透半反射斜面(4)与所述第二半透半反射斜面(5)之间具有间隙。

2.根据权利要求1所述的带空气间隙的背光监控光组件，其特征在于：所述第一半透半反射斜面(4)与所述第二半透半反射斜面(5)均为平面，所述第一半透半反射斜面(4)与所述第二半透半反射斜面(5)平行，所述第一半透半反射斜面(4)的反射光与所述第二半透半反射斜面(5)的反射光平行。

3.根据权利要求1所述的带空气间隙的背光监控光组件，其特征在于：还包括第一透镜基体(8)和第二透镜基体(9)，所述第一半透半反射斜面(4)位于所述第二透镜基体(9)的表面上，所述第二半透半反射斜面(5)位于所述第一透镜基体(8)的表面上，所述第二透镜基体(9)的表面与所述第一透镜基体(8)的表面相对设置且具有间隙。

4.根据权利要求3所述的带空气间隙的背光监控光组件，其特征在于：所述第一透镜基体(8)和所述第二透镜基体(9)之间粘接或卡接。

5.根据权利要求3所述的带空气间隙的背光监控光组件，其特征在于：所述第一透镜基体(8)内设有空间，所述空间内填充有挡光材料。

6.根据权利要求1所述的带空气间隙的背光监控光组件，其特征在于：所述第一半透半反射斜面(4)镀有反光膜或贴有反光膜片。

7.根据权利要求1所述的带空气间隙的背光监控光组件，其特征在于：所述反射光路上设有背光聚焦透镜(10)，所述背光探测器(2)位于所述背光聚焦透镜(10)的出射光路上，且所述背光探测器(2)与所述背光聚焦透镜(10)耦合对准。

8.根据权利要求1所述的带空气间隙的背光监控光组件，其特征在于：所述激光器(1)为垂直腔面发射激光器VCSEL。

9.一种带背光监控光组件的装置，所述装置包括如权利要求1-8任意一项所述的背光监控光组件，其特征在于：还包括与背光探测器(2)电连接的监控设备，所述监控设备包含显示屏。