CN209433063U - 多路波分复用光接收组件以及光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光通信技术领域，提供了一种多路波分复用光接收组件，包括壳体和安装于壳体底部的基板，壳体和基板围合形成安装腔室，还包括光发射单元、光解复用单元、反射镜以及光接收单元；光发射单元、光解复用单元、反射镜以及光接收单元均设于安装腔室内，且光发射单元、光解复用单元以及反射镜均固定在壳体上，光接收单元安装在基板上。本实用新型还提供一种光模块，包括上述的一种多路波分复用光接收组件。本实用新型通过将光解复用单元分解的光信号折返回去，并将光接收单元整体布局在反射镜的下方，有效地缩短了光接收单元的长度，而该反射性的光解复用单元与常规的透射性的光解复用单元的结构类似且制作工艺相同，不会增加工艺复杂性。

Description

多路波分复用光接收组件以及光模块

技术领域

本实用新型涉及光通信技术领域，具体为一种多路波分复用光接收组件以及光模块。

背景技术

更高速率、更高集成、更小封装一直是高速光模块的发展方向，目前小封装尺寸的100G QSFP28光收发模块已经在数据中心和以太网获得大批量的应用，下一代的光模块在未来几年将是200G、400G，随后向800G发展，为了达到光交换机光接口高密度需求，200G、400G甚至是800G光模块的封装要保持和QSFP28相当的外形尺寸，这对光模块的封装设计提出了很高的挑战。

光模块有光发射组件、光接收组件、PCBA、封装外壳四个主要组成部分，速率的提高，伴随着模块功能越来越多，功耗也越来越大，甚至于光发射和接收组件的通道数翻倍，与之对应的，PCBA上IC芯片尺寸变大，元件也相应增多，这给PCB的布板带来了很大的挑战。从这方面而言，如果将光发射组件、光接收组件的封装尺寸减小，则可以预留更多的PCB布板空间，因此，减小光器件的封装尺寸是最具有实际意义的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多路波分复用光接收组件以及光模块，通过将光解复用单元分解的光信号折返回去，并将光接收单元整体布局在反射镜的下方，从而有效地缩短了光接收单元的长度，而该反射性的光解复用单元与常规的透射性的光解复用单元的结构类似且制作工艺相同，不会增加工艺复杂性。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：一种多路波分复用光接收组件，包括壳体和安装于所述壳体底部的基板，所述壳体和所述基板围合形成安装腔室，还包括：

光发射单元，用于发送具有多个波长光信号的第一平行光，

光解复用单元，用于将所述第一平行光分解为具有单一波长的多路第二平行光，且将各所述第二平行光反射回所述光发射单元的出光口处，

反射镜，用于反射所述光发射单元的出光口处的各所述第二平行光，

光接收单元，用于接收并处理所述反射镜反射来的各所述第二平行光，且位于所述光解复用器的下方；

所述光发射单元、所述光解复用单元、所述反射镜以及所述光接收单元均设于所述安装腔室内，且所述光发射单元、所述光解复用单元以及所述反射镜均固定在所述壳体上，所述光接收单元安装在所述基板上。

进一步，所述光解复用单元包括具有互相平行的第一倾斜面和第二倾斜面的多面体结构，所述第一倾斜面和所述第二倾斜面均沿所述光接收单元至所述反射镜方向倾斜，且倾斜方向远离所述光发射单元，所述第一倾斜面靠近所述光发射单元的出光口；所述第一倾斜面具有供所述第一平行光进入的进光位以及依次排布的多个滤光片，多个所述滤光片与多个所述第二平行光一一对应，且每一所述滤光片仅供与其对应的所述第二平行光透射；所述第二倾斜面具有用于反射所述进光位透射来的第一平行光至所述第一倾斜面的第一全反射膜。

进一步，所述第一全反射膜反射的所述第一平行光与所述光发射单元发射的所述第一平行光之间的夹角大于0°且小于90°。

进一步，所述多面体结构还具有均与所述第一平行光平行的第一平行面和第二平行面，所述第二平行面靠近所述光接收单元。

进一步，所述进光位处安设有增透型滤光片。

进一步，所述光发射单元包括用于发射具有多个波长的光信号的光纤适配器以及用于将所述光纤适配器的端面发送的光信号准直成所述第一平行光的准直透镜。

进一步，所述反射镜镀有第二全反射膜。

进一步，所述光接收单元包括用于将光信号转换为电信号的PD阵列以及用于将所述PD阵列输出的电信号放大整形的TIA阵列，所述PD阵列位于所述反射镜的下方，所述TIA阵列与所述PD阵列位于同一平面内，且位于所述光解复用单元的下方。

进一步，还包括用于汇聚多路所述第二平行光的的汇聚透镜阵列，所述汇聚透镜阵列位于所述反射镜的下方，且所述汇聚透镜阵列的阵列方向与所述光发射单元的光轴之间的夹角和所述反射镜与所述光发射单元的光轴之间的夹角相等。

本实用新型实施例提供另一种技术方案：一种光模块，包括外壳，还包括光发射组件以及上述的一种多路波分复用光接收组件，所述光发射组件以及所述多路波分复用光接收组件均设于所述外壳上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过将光解复用单元分解的光信号折返回去，并将光接收单元整体布局在反射镜的下方，从而有效地缩短了光接收单元的长度，而该反射性的光解复用单元与常规的透射性的光解复用单元的结构类似且制作工艺相同，不会增加工艺复杂性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种多路波分复用光接收组件的外形结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种多路波分复用光接收组件的光路正视图；

图3为本实用新型实施例提供的一种多路波分复用光接收组件的光解复用器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种多路波分复用光接收组件的光路侧视图；

附图标记中：1-壳体；2-基板；30-光纤适配器；31-准直透镜；4-光解复用单元；40-多面体结构；400-第一倾斜面；401-第二倾斜面；402-第一平行面；403-第二平行面；41-第一滤光片；42-第二滤光片；43-第三滤光片；44-第四滤光片；45-增透型滤光片；50-PD阵列；51-TIA阵列；6-汇聚透镜阵列；7-反射镜。

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。

实施例一：

请参阅图1-4，本实用新型实施例提供一种多路波分复用光接收组件，包括壳体1和安装于所述壳体1底部的基板2，所述壳体1和所述基板2围合形成安装腔室，其特征在于，还包括光发射单元、光解复用单元4、反射镜7以及光接收单元。所述光发射单元、所述光解复用单元4、所述反射镜7以及所述光接收单元均设于所述安装腔室内，且所述光发射单元、所述光解复用单元4以及所述反射镜7均固定在所述壳体1上，所述光接收单元安装在所述基板2上。其中，光发射单元用于发送具有多个波长光信号的第一平行光，光解复用单元4用于将所述第一平行光分解为具有单一波长的多路第二平行光，且将各所述第二平行光反射回所述光发射单元的出光口处，反射镜7用于反射所述光发射单元的出光口处的各所述第二平行光，光接收单元用于接收并处理所述反射镜7反射来的各所述第二平行光，且位于所述光解复用器的下方。在现有技术中，光发射单元、光解复用单元4以及光接收单元通常都是沿着光路依次排布的，它们整体位于同一条水平线上，也就是类似于“一字型”排布，其中，光解复用单元为传统的透射性光解复用单元，即本实施例中的第一平行光透射过该透射性光解复用单元后即分解为多路第二平行光，但是随着速率的提升，光接收单元中的零部件的尺寸将变大，元件也相应的增多，势必就会让光模块中PCB的布板空间越来越小，若还是采用上述的布局，将会严重影响光模块的成型。因此，在本实施例中，所采用的的光解复用单元4属于反射性的光解复用单元，具体的，它具有将第一平行光分解为多路第二平行光的功能，同时它还可以将各第二平行光反射回光发射单元的出光口处的功能，然后再由反射镜7配合反射一次，将各第二平行光反射到光接收单元中，如此就可以根据反射镜7的反射角度来布局光接收单元的位置，如，光接收单元设在光解复用单元4的下方，如此就克服了上述“一字型”的排布方式所带来的空间问题，为PCB布板预留了更多的空间。另外，由于所述光发射单元、所述光解复用单元4、所述反射镜7以及所述光接收单元均设于所述安装腔室内，也不会影响到光接收组件的整体结构。

以下为具体实施例：

优化上述方案，请参阅图2、图3和图4，所述光解复用单元4包括具有互相平行的第一倾斜面400和第二倾斜面401的多面体结构40，所述第一倾斜面400和所述第二倾斜面401均沿所述光接收单元至所述反射镜7方向倾斜，且倾斜方向远离所述光发射单元，所述第一倾斜面400靠近所述光发射单元的出光口；所述第一倾斜面400具有供所述第一平行光进入的进光位以及依次排布的多个滤光片，多个所述滤光片与多个所述第二平行光一一对应，且每一所述滤光片仅供与其对应的所述第二平行光透射；所述第二倾斜面401具有用于反射所述进光位透射来的第一平行光至所述第一倾斜面400的第一全反射膜。在本实施例中，采用一多面体结构40来进行光信号的分解，该多面体结构40具有的第一倾斜面400和第二倾斜面401互相平行，但起不同的作用，首先，第一平行光从第一倾斜面400处透射进该多面体结构40内，直至第二倾斜面401上，由于第二倾斜面401具有第一全反射膜，且其具有一定的倾斜角，因此可以将第一平行光反射回第一倾斜面400处，再由多个滤光片一一透射，从而实现分解。为了便于详细描述，将第一平行光所融合的多个波长的光信号分别定义为λ₁、λ₂、λ₃、λ₄，而多个滤光片分别定义为第一滤光片41、第二滤光片42、第三滤光片43以及第四滤光片44，且第一滤光片41具有匹配λ₁通带的窄带透射膜，第二滤光片42具有匹配λ₂通带的窄带透射膜，第三滤光片43具有匹配λ₃通带的窄带透射膜，第四滤光片44具有匹配λ₄通带的窄带透射膜，首先，第一平行光从第一倾斜面400的进光位透射至第二倾斜面401，第二倾斜面401将第一平行光反射至第一倾斜面400处，此时波长为λ₁的光信号可以从第一滤光片41透射而出，而其他几个波长的光信号则被重新反射回第二倾斜面401，接着掺杂着λ₂、λ₃、λ₄的光信号再次被第二倾斜面401反射到第一倾斜面400处，此时波长为λ₂的光信号可以从第二滤光片42透射而出，而其他几个波长的光信号则被重新反射回第二倾斜面401，接着掺杂着λ₃、λ₄的光信号第三次被第二倾斜面401反射到第一倾斜面400处，此时波长为λ₃的光信号可以从第三滤光片43透射而出，而为λ₄波长的光信号则被重新反射回第二倾斜面401，接着该光信号第四次被第二倾斜面401反射到第一倾斜面400处，并从第四滤光片44透射而出，从而完成第一平行光分解为多路第二平行光的过程。而且由于光信号进行了折返，使得光发射单元的布局位置可以灵活多变，不再受常规“一字型”布局的限制，特别是再配合反射镜7后，可以将光接收单元设在光解复用单元4的下方位置，极大地缩小了占用空间，优选的，所述反射镜7镀有第二全反射膜。

进一步优化上述方案，图3，所述第一全反射膜反射的所述第一平行光与所述光发射单元发射的所述第一平行光之间的夹角大于0°且小于90°。在本实施例中，第一全反射膜在经过第一次反射后的光路方向第一平行光与最初第一平行光发射时的光路方向之间的夹角在0～90°之间，优选的，当该夹角越接近0°，即折返近乎180°时，可以最有效地缩短光接收组件的长度。因此，优选的，上述的第一倾斜面400和第二倾斜面401的倾斜角度是可调的，以便于后期配合调整。

作为本实用新型实施例的优化方案，图2、图3和图4，所述多面体结构40还具有均与所述第一平行光平行的第一平行面402和第二平行面403，所述第二平行面403靠近所述光接收单元。在本实施例中，该第一平行面402和第二平行面403即多面体结构40的上下表面，它们均与第一平行光平行，可以便于该多面体结构40在壳体1内安装。优选的，该多面体结构40可以是六面体结构，也可以是八面体结构，甚至是具有更多面的结构，但只需要其保证有两个互相平行的第一倾斜面400和第二倾斜面401，以及与所述第一平行光平行的第一平行面402和第二平行面403即可。本实施例并未对此作出任何限定，而其他结构也均落入本申请的保护范围内。

作为本实用新型实施例的优化方案，请参阅图3，所述进光位处安设有增透型滤光片45。在本实施例中，第一倾斜面400的进光位安设有增透型滤光片45可以便于透射所有波长的光信号。

作为本实用新型实施例的优化方案，请参阅图2和图4，所述光发射单元包括用于发射具有多个波长的光信号的光纤适配器30以及用于将所述光纤适配器30的端面发送的光信号准直成所述第一平行光的准直透镜31。在本实施例中，光发射单元由光纤适配器30和准直透镜31组成，光纤适配器30的目的是发射具有多个波长的光信号，而准直透镜31的目的是将这些光信号准直为平行光。

作为本实用新型实施例的优化方案，请参阅图2和图4，所述光接收单元包括用于将光信号转换为电信号的PD阵列50以及用于将所述PD阵列50输出的电信号放大整形的TIA阵列51，所述PD阵列50位于所述反射镜7的下方，所述TIA阵列51与所述PD阵列50位于同一平面内，且位于所述光解复用单元4的下方。在本实施例中，光接收单元由PD(光接收)阵列和TIA阵列51组成，在传统的光接收组件中，二者依次设置于上述“一字型”排布形式的最尾端。而经过上述光折返后，PD阵列50可以设于反射镜7的下方，TIA(跨阻放大器)阵列可以设于光解复用单元4的下方，因此可以利用安装腔室内的高度空间，给PCB布板预留更多的空间。

作为本实用新型实施例的优化方案，请参阅图2和图4，本光接收组件还包括用于汇聚多路所述第二平行光的的汇聚透镜阵列6，所述汇聚透镜阵列6位于所述反射镜7的下方，且所述汇聚透镜阵列6的阵列方向与所述光发射单元的光轴(光线射出的方向)之间的夹角和所述反射镜7与所述光发射单元的光轴(光线射出的方向)之间的夹角相等。在本实施例中，采用汇聚透镜阵列6可以将多路光信号汇聚成多个小的光斑，以便于送至PD阵列50。

作为本实用新型实施例的优化方案，所述光接收单元粘接于所述基板2上；所述基板2包括PCB板、带有FPC板的软硬结合板或粘贴有FPC板的金属板。在本实施例中，基板2选用的种类有很多，本实施例也不对此进行限定。

实施例二：

本实用新型实施例提供一种光模块，包括外壳，光发射组件以及上述的一种多路波分复用光接收组件，所述光发射组件以及所述多路波分复用光接收组件均设于所述外壳上。在本实施例中，采用上述的多路波分复用光接收组件，通过将光解复用单元分解的光信号折返回去，并将光接收单元整体布局在反射镜的下方，从而有效地缩短了光接收单元的长度，从而不会改变现有的外壳尺寸，而该反射性的光解复用单元与常规的透射性的光解复用单元的结构类似且制作工艺相同，不会增加工艺复杂性。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种多路波分复用光接收组件，包括壳体和安装于所述壳体底部的基板，所述壳体和所述基板围合形成安装腔室，其特征在于，还包括：

光发射单元，用于发送具有多个波长光信号的第一平行光，

光解复用单元，用于将所述第一平行光分解为具有单一波长的多路第二平行光，且将各所述第二平行光反射回所述光发射单元的出光口处，

反射镜，用于反射所述光发射单元的出光口处的各所述第二平行光，

光接收单元，用于接收并处理所述反射镜反射来的各所述第二平行光，且位于所述光解复用器的下方；

所述光发射单元、所述光解复用单元、所述反射镜以及所述光接收单元均设于所述安装腔室内，且所述光发射单元、所述光解复用单元以及所述反射镜均固定在所述壳体上，所述光接收单元安装在所述基板上。

2.如权利要求1所述的多路波分复用光接收组件，其特征在于：所述光解复用单元包括具有互相平行的第一倾斜面和第二倾斜面的多面体结构，所述第一倾斜面和所述第二倾斜面均沿所述光接收单元至所述反射镜方向倾斜，且倾斜方向远离所述光发射单元，所述第一倾斜面靠近所述光发射单元的出光口；所述第一倾斜面具有供所述第一平行光进入的进光位以及依次排布的多个滤光片，多个所述滤光片与多个所述第二平行光一一对应，且每一所述滤光片仅供与其对应的所述第二平行光透射；所述第二倾斜面具有用于反射所述进光位透射来的第一平行光至所述第一倾斜面的第一全反射膜。

3.如权利要求2所述的多路波分复用光接收组件，其特征在于：所述第一全反射膜反射的所述第一平行光与所述光发射单元发射的所述第一平行光之间的夹角大于0°且小于90°。

4.如权利要求2所述的多路波分复用光接收组件，其特征在于：所述多面体结构还具有均与所述第一平行光平行的第一平行面和第二平行面，所述第二平行面靠近所述光接收单元。

5.如权利要求2所述的多路波分复用光接收组件，其特征在于：所述进光位处安设有增透型滤光片。

6.如权利要求1所述的多路波分复用光接收组件，其特征在于：所述光发射单元包括用于发射具有多个波长的光信号的光纤适配器以及用于将所述光纤适配器的端面发送的光信号准直成所述第一平行光的准直透镜。

7.如权利要求1所述的一种多路波分复用光接收组件，其特征在于：所述反射镜镀有第二全反射膜。

8.如权利要求1所述的多路波分复用光接收组件，其特征在于：所述光接收单元包括用于将光信号转换为电信号的PD阵列以及用于将所述PD阵列输出的电信号放大整形的TIA阵列，所述PD阵列位于所述反射镜的下方，所述TIA阵列与所述PD阵列位于同一平面内，且位于所述光解复用单元的下方。

9.如权利要求1所述的多路波分复用光接收组件，其特征在于：还包括用于汇聚多路所述第二平行光的汇聚透镜阵列，所述汇聚透镜阵列位于所述反射镜的下方，且所述汇聚透镜阵列的阵列方向与所述光发射单元的光轴之间的夹角和所述反射镜与所述光发射单元的光轴之间的夹角相等。

10.一种光模块，包括外壳，其特征在于：还包括光发射组件以及如权利要求1-9任一所述的多路波分复用光接收组件，所述光发射组件以及所述多路波分复用光接收组件均设于所述外壳上。