CN210222306U - 一种能够提高饱和性能的光接收器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种能够提高饱和性能的光接收器件，包括：四路汇聚透镜、分束器、管壳、球透镜、球透镜套筒和适配器，所述四路汇聚透镜通过所述分束器设置于所述管壳内，所述球透镜通过所述球透镜套筒设置于所述管壳的一端，所述适配器设置于所述球透镜套筒远离所述管壳的一端。本实用新型通过设置球透镜及其对应的球透镜套筒，能够使得光接收器件的饱和性能得到很大的提升，进而能够有效改善100G光接收器件的饱和性能，使其成本和性能均能够满足光接收产品的设计和生产需求。

Description

一种能够提高饱和性能的光接收器件

技术领域

本实用新型涉及一种光接收器件，尤其涉及一种能够提高饱和性能的光接收器件。

背景技术

100G以太网解决方案于2010年问世，受到成本高昂的光模块和需求的限制，100G出货量增长缓慢。到2016-2017年，随着100G模块工艺成熟和成本降低，随着移动互联网、高清视频、云计算、数据中心和大数据等新兴业务的带宽需求增长，100G迎来爆炸式增长，光模块厂商正努力满足市场需求。现阶段，光模块和器件供应商的重点是增加100G产能和降低成本，并保证产品高性能。

100G光接收器件需要用透镜将光汇聚到接收光电二极管光敏面上，从而产生光生载流子形成光电流。100G接收器件饱和要求非常高，但是因为PIN光电二极管的特性，高温情况下，单点能接收的光强度下降导致产品耦合难度大，最终配合各种PIN光电二极管，测试都出现高温饱和不达标现象。前端起准直作用的透镜配合四路汇聚透镜使得最终的四束光汇聚到四个接收PD的光敏面，产品结构比较复杂，汇聚透镜的容差非常小只有几个微米，耦合难度比较大。PD为光电二极管。

现有技术中，100G ROSA产品PD耦合响应曲线如图4所示，此图4是用ZEMAX仿真软件给出的，用的准直透镜是一款非球透镜；图4中实线描述的是PD的响应曲线，可以看到在光传输方向z方向上有一段相当长的距离，PD都能耦合到最佳，接收到100%的入射光；图4中虚线的曲线描述的是PD光敏面上光斑随z方向的变化。

由图4可以看出，现有技术中，随着z向距离的变化光斑会变化，存在一个汇聚最小的光斑，光斑只有0.6um；在这个最小光斑z位置两侧光斑都会增大，距离最小光斑位置越远，PD光敏面上光斑越大，这就给PD耦合带了很大的麻烦，响应度可以耦合到最大，但是饱和没办法控制。产品最终耦合的位置若是停在最小光斑处，PD光敏面上承受的单点光强度就会很大，高温灵敏度就会很差。现有技术中，也有通过lens离焦低速产品可以解决饱和问题，但是这种方式对于光模块的高速产品光敏面比较小，离焦不好控制，效果不好，而且非球价格高。因此，成本高和性能不佳都对光接收产品的设计和生产带来了很大的困扰。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是需要提供一种能够有效提高饱和性能的光接收器件。

对此，本实用新型提供一种能够提高饱和性能的光接收器件，包括：四路汇聚透镜、分束器、管壳、球透镜、球透镜套筒和适配器，所述四路汇聚透镜通过所述分束器设置于所述管壳内，所述球透镜通过所述球透镜套筒设置于所述管壳的一端，所述适配器设置于所述球透镜套筒远离所述管壳的一端。

本实用新型的进一步改进在于，所述球透镜套筒内设置有卡扣孔，所述球透镜通过所述卡扣孔设置于所述球透镜套筒内。

本实用新型的进一步改进在于，所述卡扣孔靠近所述适配器的一端设置有卡扣台阶。

本实用新型的进一步改进在于，所述卡扣孔的长度小于所述球透镜的直径。

本实用新型的进一步改进在于，还包括热沉，所述管壳上设置有容纳槽，所述热沉设置于所述容纳槽内，所述四路汇聚透镜和分束器分别设置于所述热沉上。

本实用新型的进一步改进在于，所述四路汇聚透镜设置于所述分束器远离所述球透镜套筒的一端。

本实用新型的进一步改进在于，还包括光电二极管，所述光电二极管设置于所述四路汇聚透镜远离所述分束器的一端。

本实用新型的进一步改进在于，还包括反射棱镜，所述光电二极管通过所述反射棱镜设置于所述热沉上。

本实用新型的进一步改进在于，所述球透镜的安装高度与所述分束器的入射光口相匹配。

本实用新型的进一步改进在于，还包括调节环，所述适配器通过所述调节环与所述球透镜套筒相连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过设置球透镜及其对应的球透镜套筒，能够使得光接收器件的饱和性能得到很大的提升，进而能够有效改善100G 光接收器件（如ROSA光接收次组件）的饱和性能，使其成本和性能均能够满足光接收产品的设计和生产需求。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的局部剖面结构示意图；

图2是本实用新型一种实施例的爆炸结构示意图；

图3是本实用新型一种实施例的发光二极管的光敏面光斑变化的曲线示意图；

图4是现有技术的发光二极管的光敏面光斑变化的曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，本例提供一种能够提高饱和性能的光接收器件，包括：四路汇聚透镜505、分束器506、管壳501、球透镜508、球透镜套筒507和适配器510，所述四路汇聚透镜505通过所述分束器506设置于所述管壳501内，所述球透镜508通过所述球透镜套筒507设置于所述管壳501的一端，所述适配器510设置于所述球透镜套筒507远离所述管壳501的一端。

本例所述光接收器件优选为高速光接收器件，在此高速接收器件中，光由适配器510进入光纤，经过所述球透镜508变为平行光，到达所述分束器506的入射光口，经由所述分束器506分为四路波长间隔固定的光，再经过四路汇聚透镜505汇聚到光电二极管504的光敏面上，由光电二极管504完成光电转换。四路汇聚透镜505为用于实现思路汇聚的聚透镜；所述球透镜套筒507为用于设置所述球透镜508的安装套筒。

如图1所示，本例所述球透镜套筒507内设置有卡扣孔5071，所述球透镜508通过所述卡扣孔5071设置于所述球透镜套筒507内；所述卡扣孔5071指的是具有卡扣固定功能的通孔，用于容纳所述球透镜508，并实现卡扣和固定作用。优选的，本例所述卡扣孔5071靠近所述适配器510的一端设置有卡扣台阶5072，所述卡扣台阶5072为凸出的台阶构件，便于卡扣和固定所述球透镜508。

更进一步的，如图1所示，本例所述卡扣孔5071的长度小于所述球透镜508的直径。也就是说，所述球透镜套筒507的内部卡扣孔5071（通孔）在靠近所述适配器510的一端设置有卡扣台阶5072，使得所述球透镜508被限位住，而且所述球透镜508的球面有一部分能突出到所述球透镜套筒507的外部（因为所述卡扣孔5071的长度小于所述球透镜508的直径），这样的结构设计使得所述球透镜508到所述适配器510插芯的距离也能满足产品的需求，而且在理论设计上所述球透镜508到插芯的距离也比非球的距离短。

如图2所示，本例还包括热沉502、反射棱镜503、光电二极管504和调节环509，所述管壳501上设置有容纳槽5011，所述热沉502设置于所述容纳槽5011内，所述四路汇聚透镜505和分束器506分别设置于所述热沉502上；所述光电二极管504通过所述反射棱镜503设置于所述热沉502上，所述光电二极管504设置于所述四路汇聚透镜505远离所述分束器506的一端。所述适配器510通过所述调节环509与所述球透镜套筒507相连接。

本例所述四路汇聚透镜505设置于所述分束器506远离所述球透镜套筒507的一端。所述球透镜508的安装高度与所述分束器506的入射光口相匹配，便于实现光的入射。

为解决100G 接收器件光饱和问题，经过光学模拟，本例采用了所述球透镜508搭配所述四路汇聚透镜505，使得在PIN光电二极管光敏面上的最小光斑增大，接收到的光分散在PIN PD光敏面上比较大的范围，使得PIN PD单点不会承受太大强度的光，高温灵敏度得到很好的改善。图3是本例所述光电二极管504光敏面光斑随z距离变化的曲线。从图3可以看出，本例所述光电二极管504光敏面上的最小光斑由原来的0.6um变成了5.7um，最小光斑增大了10倍。Lens为镜片，PD为光电二极管504，PIN PD为在掺杂浓度很高的P型和N型之间，加进一个接近本征材料的I区，形成PIN结构的一种应用广泛的半导体光电探测器的光电二极管。

此外，为了搭配所述球透镜508，本例采用了相配套的球透镜套筒507，即所述球透镜套筒507的在靠近所述适配器510的一端设置有卡扣台阶5072，使得所述球透镜508被限位住，而且所述球透镜508的球面有一部分能突出到所述球透镜套筒507的外部（因为所述卡扣孔5071的长度小于所述球透镜508的直径），这样的结构设计使得所述球透镜508到所述适配器510插芯的距离也能满足产品的需求，而且在理论设计上所述球透镜508到插芯的距离也比非球的距离短。

本例通过实验对比了现有技术中100G光接收器件的饱和测试数据和本例的100G光接收器件的饱和测试数据，如下表所示。

从上表的对比数据中可以看出，与现有技术相比，本例的饱和性能得到很大改善。

综上所述，本例通过设置球透镜508及其对应的球透镜套筒507，能够使得光接收器件的饱和性能得到很大的提升，进而能够有效改善100G 光接收器件（如ROSA光接收次组件）的饱和性能，使其成本和性能均能够满足光接收产品的设计和生产需求。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种能够提高饱和性能的光接收器件，其特征在于，包括：四路汇聚透镜、分束器、管壳、球透镜、球透镜套筒和适配器，所述四路汇聚透镜通过所述分束器设置于所述管壳内，所述球透镜通过所述球透镜套筒设置于所述管壳的一端，所述适配器设置于所述球透镜套筒远离所述管壳的一端。

2.根据权利要求1所述的能够提高饱和性能的光接收器件，其特征在于，所述球透镜套筒内设置有卡扣孔，所述球透镜通过所述卡扣孔设置于所述球透镜套筒内。

3.根据权利要求2所述的能够提高饱和性能的光接收器件，其特征在于，所述卡扣孔靠近所述适配器的一端设置有卡扣台阶。

4.根据权利要求2所述的能够提高饱和性能的光接收器件，其特征在于，所述卡扣孔的长度小于所述球透镜的直径。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的能够提高饱和性能的光接收器件，其特征在于，还包括热沉，所述管壳上设置有容纳槽，所述热沉设置于所述容纳槽内，所述四路汇聚透镜和分束器分别设置于所述热沉上。

6.根据权利要求5所述的能够提高饱和性能的光接收器件，其特征在于，所述四路汇聚透镜设置于所述分束器远离所述球透镜套筒的一端。

7.根据权利要求5所述的能够提高饱和性能的光接收器件，其特征在于，还包括光电二极管，所述光电二极管设置于所述四路汇聚透镜远离所述分束器的一端。

8.根据权利要求7所述的能够提高饱和性能的光接收器件，其特征在于，还包括反射棱镜，所述光电二极管通过所述反射棱镜设置于所述热沉上。

9.根据权利要求1至4任意一项所述的能够提高饱和性能的光接收器件，其特征在于，所述球透镜的安装高度与所述分束器的入射光口相匹配。

10.根据权利要求1至4任意一项所述的能够提高饱和性能的光接收器件，其特征在于，还包括调节环，所述适配器通过所述调节环与所述球透镜套筒相连接。

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