CN209102958U - 光接收模组及光接收器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光接收模组及光接收器件，涉及光通信技术领域。包括基板、设置在所述基板上的阵列波导光栅，以及设置在所述基板上的沿同一方向排布的多个光电探测器，多个所述光电探测器的光敏面在同一平面上，多个所述光敏面与所述阵列波导光栅的输出端面对应设置，使通过所述阵列波导光栅的多束出射光分别与多个所述光敏面耦合。能够直接将解复用的光信号相耦合，方便用户使用，简化操作流程。

Description

光接收模组及光接收器件

技术领域

本实用新型涉及光通信技术领域，具体而言，涉及一种光接收模组及光接收器件。

背景技术

随着通讯领域的快速发展，波分复用技术(英文名称：Wavelength DivisionMultiplexing，简称：WDM)已得到广泛的应用，波分复用技术是在一根光纤中同时通过多信道传输多个不同波长光信号的技术。波分复用技术的基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用)，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合的波长光信号分开(解复用)，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。

光波沿一根光纤传输，可同时载荷很高速率的数字信号，或很宽频带的信号。人们期望发挥光纤的潜力，使一根光纤载荷更多的信息，这可采用复用技术来实现。当光波传输到接收端后，经解复用器将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号，送入不同终端，实现高效率、多元化的信号传输。早期的波分复用通常是指只具有1310nm和1550nm两个信道(波长)的系统，目前波分复用系统是在1550nm波长区段内同时使用8、16或更多个波长，在一对光纤上或单根光纤上构成的光通信系统，其中每个波长之间的间隔为1.6nm，0.8nm或更低，对应约200GHz，100GHz或更窄的带宽。在这种情况下，为区别于前者，把在同一窗口(1550nm)中信道间隔较小的波分复用称为密集波分复用(英文名称：Dense Wavelength Division Multiplexing，简称：DWDM)。

阵列波导光栅(英文名称：Arrayed Waveguide Grating，简称：AWG)是将组合的波长光信号解复用的元器件之一，是密集波分复用系统中的首选技术。解复用需要将多个不同信道内传输的光信号分别通过阵列波导光栅内的多个传播光的信道输出。但是，通过输出波导的光与光电探测器的耦合并不容易。用户在使用过程中自己进行耦合难度更大，还有可能破坏正常的光路，造成耦合失败，甚至有可能造成元器件的损坏，影响正常的使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光接收模组及光接收器件，能够直接将解复用的光信号相耦合，方便用户使用，简化操作流程。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例的一方面，提供一种光接收模组，包括基板、设置在所述基板上的阵列波导光栅，以及设置在所述基板上的沿同一方向排布的多个光电探测器，多个所述光电探测器的光敏面在同一平面上，多个所述光敏面与所述阵列波导光栅的输出端面对应设置，使通过所述阵列波导光栅的多束出射光分别与多个所述光敏面耦合。

可选地，在所述基板上还设置有凸台，所述阵列波导光栅通过所述凸台与所述基板固定连接。

可选地，所述光电探测器通过布设有电极的基底与所述基板固定连接，且所述光电探测器与所述电极电连接。

可选地，所述阵列波导光栅的输出端面与所述基板平面垂直，所述光电探测器通过所述基底与所述输出端面相对。

可选地，所述阵列波导光栅的输出端面与所述基板平面平行，所述阵列波导光栅还包括与所述输出端面成45°夹角的全反射面，所述输出端面伸出所述凸台，所述光电探测器设置在所述基板上且与所述输出端面相对。

可选地，还包括跨阻放大器，所述跨阻放大器固定设置在所述基板上，用于与多个所述光电探测器电连接。

可选地，所述跨阻放大器与多个所述光电探测器之间设置有金线，使所述跨阻放大器分别与多个所述光电探测器通过所述金线键合。

本实用新型实施例的另一方面，提供一种光接收器件，包括如上所述任意一项所述的光接收模组，以及跨阻放大器，所述跨阻放大器固定设置在所述光接收模组的基板上，用于与所述光接收模组的多个所述光电探测器电连接。

本实用新型实施例的有益效果包括：

本实用新型实施例提供的光接收模组及光接收器件，通过设置在基板上的阵列波导光栅，以及与阵列波导光栅对应设置的光电探测器，能够直接将解复用的多束光信号与对应的光电探测器的光敏面相耦合，用户在使用本实用新型实施例提供的光接收模组时，不必再进行耦合操作，直接与其他所需的连接结构如跨阻放大器之间进行对应设置和金线键合即可，方便用户使用，简化操作流程，并且提高了光接收模组的组装效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的光接收模组的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的光接收模组的结构示意图之二；

图3为本实用新型实施例提供的光接收模组的结构示意图之三；

图4为本实用新型实施例提供的光接收模组的结构示意图之四；

图5为本实用新型实施例提供的光接收模组制作方法的流程图之一；

图6为本实用新型实施例提供的光接收模组制作方法的流程图之二。

图标：100-光接收模组；110-基板；120-阵列波导光栅；125-输出端面；127-全反射面；130-光电探测器；140-凸台；150-基底；160-跨阻放大器；170-金线。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参照图1和图2，本实用新型实施例提供一种光接收模组100，包括基板110、设置在基板110上的阵列波导光栅120，以及设置在基板110上的沿同一方向排布的多个光电探测器130，且多个光电探测器130的光敏面在同一平面上，多个光敏面与阵列波导光栅120的输出端面125对应设置，使通过阵列波导光栅120的多束出射光分别与多个光敏面耦合。

阵列波导光栅120先将光源(含多种波长的光调变信号)经由分波元件(如：输入星型耦合器)分成数个至数十个振幅大致相等的光信号束，再将这些光信号束依次序导入事先设计好长度的阵列波导光栅120中，使其各自拥有特定的输出相位，再经由输出星型耦合器后，光信号依次从阵列波导光栅120的输出端面125输出。并且阵列波导光栅120具有小的中心波长偏移，宽的通带光谱响应，低的插入损耗，低的信道串扰，低的偏振相关性，平坦光谱响应等众多优点，提升了光路传输的质量。

光电探测器130是由一个PN结组成的半导体器件，具有单方向导电特性。在光照条件下能够产生光电流。如果在外电路上连接负载，负载就能够获取电信号，而且，电信号随着光电探测器130的光照强度变化而相应变化。当阵列波导光栅120的多束出射光分别与多个光电探测器130的光敏面耦合后，使阵列波导光栅120输出的多束光信号转换为各自相应的电信号。

需要说明的是，如图3所示，多个光电探测器130在基板110上沿同一方向排布，本实用新型实施例中对于所述的排列方向不作具体限制，不限于如图3所示的排列方向，多个光电探测器130沿同一方向排布的目的在于使得阵列波导光栅120输出的多束光信号分别入射于对应的光电探测器130的光敏面，因此，只要能够保证多个光电探测器130的光敏面的排列方向与阵列波导光栅120的多束出射光的排列方向相配合，通过阵列波导光栅120的多束出射光分别与多个光电探测器130的光敏面耦合即可。

此外，多个光敏面与阵列波导光栅120的输出端面125对应设置的目的也是保证二者之间的耦合，因此，本实用新型实施例中对于对应的方式以及对应的二者之间的距离均不作具体限定，只要能够实现二者之间的耦合即可。

本实用新型实施例提供的光接收模组100，通过设置在基板110上的阵列波导光栅120，以及与阵列波导光栅120对应设置的光电探测器130，能够直接将解复用的多束光信号与对应的光电探测器130的光敏面相耦合，用户在使用本实用新型实施例提供的光接收模组100时，不必再进行耦合操作，直接与其他所需的连接结构如跨阻放大器之间进行对应设置和金线键合即可，方便用户使用，简化操作流程，并且提高了光接收模组100的组装效率。

示例的，如图1和图2所示，在基板110上还设置有凸台140，阵列波导光栅120通过凸台140与基板110固定连接。

这样一来，便于阵列波导光栅120的输出端面125与光电探测器130之间需要耦合的位置的对应，减小了操作难度，有利于提升组装耦合效率。其中，凸台140的设置位置和设置高度本实用新型实施例中不作具体限定，本领域技术人员可以根据设计结构中所需的耦合结构关系进行具体设定。

示例的，也可以在基板110上凹设一凹槽，使阵列波导光栅120的输出端面125与基板110之间具有一定的距离，方便后续元器件的设置与配合。

可选地，如图1所示，光电探测器130通过布设有电极的基底150与基板110固定连接，且光电探测器130与基底150上的电极电连接。

需要说明的是，本实用新型实施例对基底150的结构形式不做具体限制，示例的，基底150可以设置为长方体，在长方体的一面和与其相邻的侧面布设电极，长方体的一面用于贴合设置光电探测器130，与其相邻的侧面用于与其他电子元器件电连接以构成通路。或者，本领域技术人员也可以根据实际需要将基底150的结构设置为其他不同的形状或厚度，以满足装配要求。

本实用新型实施例的第一种实施方式，采用直立式光电探测器130的结构。如图1所示，阵列波导光栅120的输出端面125与基板110平面垂直，即与基板110设置阵列波导光栅120所在平面垂直，光电探测器130通过基底150呈直立的方式设置，光电探测器130的光敏面与阵列波导光栅120的输出端面125相对。

示例的，通常阵列波导光栅120包括输入波导、输入星型耦合器、阵列波导、输出星型耦合器和输出波导等构成，阵列波导光栅120的输出端面125处包括输出波导，解复用后的光信号从输出波导射出，也就是从阵列波导光栅120的输出端面125射出(如图1中箭头所示的方向)，根据光信号射出的方向设置光电探测器130的位置，使光电探测器130的光敏面与由阵列波导光栅120的输出端面125出射的光信号方向相对应。通过阵列波导光栅120的输出端面125出射的多束光信号分别与多个光敏面耦合，从而将光信号转换为电信号。

本实用新型实施例的另一种实施方式，采用平放式光电探测器130结构。如图2和图4所示，阵列波导光栅120的输出端面125与基板110平面平行，即与基板110设置阵列波导光栅120的平面平行，阵列波导光栅120还包括与输出端面125成45°夹角的全反射面127，并且输出端面125伸出凸台140，与基板110形成的空间处，光电探测器130的光敏面与阵列波导光栅120的输出端面125相对，以使阵列波导光栅120与光电探测器130相耦合。

具体的，凸台140可以设置成具有两个不同高度平面的台体，阵列波导光栅120设置在较高平面的台体上。这样一来，输出端面125与台体上的较低平面处具有一高度差，光电探测器130可直接设置在台体上的较低平面处，以实现光耦合。又例如，也可以将凸台140设置为简单的长方体，使阵列波导光栅120的输出端面125与基板110形成一定的高度差，光电探测器130可直接设置在基板110上的合适位置，以实现光耦合。

同样的，当阵列波导光栅120的输出端面125与基板110之间形成的高度差不能满足光耦合的需求时，也可以借助基底150来控制光电探测器130的光敏面与输出端面125之间的具体，来提升光耦合的能力。

通过抛磨或其他加工形式形成的与输出端面125成45°夹角的全反射面127，能够改变光信号的传播方向(如图2中箭头所示)，如图2所示，光电探测器130位于输出端面125的正下方且光敏面朝向输出端面125。这样一来，以提供另一种光接收模组100的结构形式，这种结构的光接收模组100中，各组成元器件之间结构紧凑，也有利于提高后续的整体封装尺寸，使整个光学结构小型化。

示例的，如图3和图4所示，本实用新型实施例的光接收模组100还包括跨阻放大器160，跨阻放大器160固定设置在基板110上，用于与多个光电探测器130电连接。

具体的，跨阻放大器160设置在光通信的器件结构中，是用于对强度较小的转换电信号进行一定程度的噪声放大的探测器件。光电探测器130的光敏面受光照时，PN结处于反向偏置，光生载流子在电场的作用下产生漂移，在外电路产生光电流。光电流通过跨阻放大器160的放大后输出，这样就实现了光信号转换成电信号进而将电信号初步放大的功能。

跨阻放大器160可设置在基板110上的合适位置，用户可根据自己需求选择通道进行电连接，使光接收模组100的适用性更加灵活。在预设位置设置跨阻放大器160，使得本实用新型实施例的光接收模组100在使用时，直接进行所需通道的金线键合即可使用，光接收模组100的整体的装配更加稳定可靠，有利于减少光耦合的损耗。

可选地，如图4所示，跨阻放大器160与多个光电探测器130之间设置有金线170，使跨阻放大器160分别与多个光电探测器130通过金线170键合。

具体的，通过金线170将跨阻放大器160的连接端(例如，可以为基底150上的电极)与光电探测器130之间键合连接，从而直接形成成品，用户在使用中直接选用合适的连接方式以及连接通道构成的产品即可。

需要说明的是，本领域技术人员应当知晓，在上述的键合连接中，常用金线170或金丝作为连接媒介，根据需要，本领域技术人员还可以选择其他能够满足键合连接要求的其他连接媒介。

如图5所示，本实用新型实施例还提供了一种光接收模组100的制作方法，包括以下步骤：

S100、在基板110上设置阵列波导光栅120。

S200、在基板110上沿同一方向排布多个光电探测器130，其中，多个光电探测器130的光敏面在同一平面上。

S300、调整光电探测器130的光敏面与阵列波导光栅120的输出端面125相对应并固定，使通过阵列波导光栅120的多束出射光分别与多个光敏面耦合。

本实用新型实施例提供的制作光接收模组100的方法，将阵列波导光栅120与多个沿同一方向排布的光电探测器130固定在基板110上，使阵列波导光栅120和光电探测器130实现光耦合并成为一个整体的模块。减小了因为外界环境因素对光耦合产生的影响，提升了光接收模组100的稳定性。在免去用户自行组装麻烦的同时，有利用采用批量化的自动化流水组装，使组装的效率更高。

光接收模组100还包括跨阻放大器160，在调整光电探测器130的光敏面与阵列波导光栅120的输出端面125相对应并固定之后，如图6所示，该方法还包括：

S400、在基板110上设置跨阻放大器160。

S500、将跨阻放大器160与多个光电探测器130分别通过金线170键合。

具体的，跨阻放大器160之间可以直接通过金线170电连接，也可以将金线170连接基底150上的电极上，通过电极再与光电探测器130电连接。

本实用新型实施例还提供了一种光接收器件，包括如上所述任意一项所述的光接收模组100，以及跨阻放大器160，跨阻放大器160固定设置在光接收模组100的基板110上，用于与光接收模组100的多个光电探测器130电连接。该光接收器件包含与前述实施例中的光接收模组100相同的结构和有益效果。光接收模组100的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光接收模组，其特征在于，包括基板、设置在所述基板上的阵列波导光栅，以及设置在所述基板上的沿同一方向排布的多个光电探测器，多个所述光电探测器的光敏面在同一平面上，多个所述光敏面与所述阵列波导光栅的输出端面对应设置，使通过所述阵列波导光栅的多束出射光分别与多个所述光敏面耦合，在所述基板上还设置有凸台，所述阵列波导光栅通过所述凸台与所述基板固定连接。

2.根据权利要求1所述的光接收模组，其特征在于，所述光电探测器通过布设有电极的基底与所述基板固定连接，且所述光电探测器与所述电极电连接。

3.根据权利要求2所述的光接收模组，其特征在于，所述阵列波导光栅的输出端面与所述基板平面垂直，所述光电探测器通过所述基底与所述输出端面相对。

4.根据权利要求2所述的光接收模组，其特征在于，所述阵列波导光栅的输出端面与基板平面平行，所述阵列波导光栅还包括与所述输出端面成45°夹角的全反射面，所述输出端面伸出所述凸台，所述光电探测器设置在所述基板上且与所述输出端面相对。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的光接收模组，其特征在于，还包括跨阻放大器，所述跨阻放大器固定设置在所述基板上，用于与多个所述光电探测器电连接。

6.根据权利要求5所述的光接收模组，其特征在于，所述跨阻放大器与多个所述光电探测器之间设置有金线，使所述跨阻放大器分别与多个所述光电探测器通过所述金线键合。

7.一种光接收器件，其特征在于，包括权利要求1-4任意一项的光接收模组，以及跨阻放大器，所述跨阻放大器固定设置在所述光接收模组的基板上，用于与所述光接收模组的多个所述光电探测器电连接。