CN211603627U - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光模块，包括电路板与光发射器件，光发射器件包括：TO管座；TO管帽，罩设于TO管座上；金属凸台，设有底部平台、顶部平台及垂直于TO管座的侧面平台，底部平台固定于TO管座上，侧面平台靠近顶部平台的一侧设有凹槽，凹槽的侧壁连接顶部平台、与侧面平台呈阶梯状设置；激光器，设置在侧面平台上，用于发射信号光束；透镜，设置在凹槽的侧壁上，用于对激光器发射的信号光束进行会聚；光电二极管，设置在TO管座的表面上，用于检测激光器发射光束的光功率。本申请将透镜设置于TO管座上，与TO管帽分离，解决了传统TO管帽因封焊精度差造成的光路偏移，实现了透镜相对激光器的光学高精度对准，大大提高了光路耦合效率。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

光模块主要用于光电、电光转换，其发射端将电信号转换为光信号并通过光纤传输出去，其接收端将接收到的光信号转换为电信号。目前光模块的封装形式主要包括TO(Transistor-Outline，同轴)封装和COB(Chip on Board，板上芯片)封装。

光模块的核心器件是激光器LD和光电二极管PD，其中，激光器的作用是将电信号转化为光信号，将光信号耦合进入光纤方可实现对信号的传输。将激光器发出的总光强的百分之几能够耦合进入光纤定义为耦合效率，光模块封装的耦合效率非常关键，直接影响光信号传输性能及生产良率。在传统同轴TO封装中，透镜通常集成在TO管帽中，激光器发出的发射光经过TO管帽上的透镜转为会聚光，将激光耦合到光纤中或其他光学器件中。

但是，这种同轴TO封装方式，TO管帽焊接到TO管座上时，由于封焊机的精度一般只能做到30～50um，TO管帽中的透镜与TO管座中的激光器在焊接后有偏移，无法保证透镜与激光器同轴，如此会影响光路的耦合效率。

实用新型内容

本申请提供了一种光模块，以解决目前TO封装的光模块易因TO管帽的封帽精度引起光路耦合效率波动的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例公开了一种光模块，包括：

电路板；

光发射器件，通过管脚与所述电路板电连接，用于发射光束；

其中，所述光发射器件包括：

TO管座，带有多个管脚；

TO管帽，罩设于所述TO管座上，且所述TO管帽上设有透光的光窗，用于透过所述光束；

金属凸台，设置有底部平台、顶部平台及连接所述底部平台与所述顶部平台的侧面平台，所述底部平台固定于所述TO管座的表面上，所述侧面平台垂直于所述TO管座，所述侧面平台靠近所述顶部平台的一侧设有凹槽，所述凹槽的侧壁连接所述顶部平台、且与所述侧面平台呈阶梯状设置；

激光器，设置在所述金属凸台的侧面平台上，位于所述TO管座与所述凹槽之间，与所述管脚电气连接，用于发射信号光束，且所述激光器的出光方向与所述TO管帽的透光方向一致；

透镜，设置在所述凹槽的侧壁上，其中心轴线与所述激光器的中心轴线相重合，用于对所述激光器发射的信号光束进行会聚；

光电二极管，设置在所述激光器背向所述透镜的一侧，位于所述TO管座的表面上，与所述管脚电气连接，用于检测所述激光器发射光束的光功率。

第二方面，本申请实施例还公开了一种光模块，包括：

电路板；

光发射器件，通过管脚与所述电路板电连接，用于发射光束；

其中，所述光发射器件包括：

TO管座，带有多个管脚；

TO管帽，罩设于所述TO管座上，且所述TO管帽上设有透光的光窗，用于透过所述光束；

制冷器，设置在所述TO管座的表面上，用于调节所述光发射器件的热量；

金属底座，设置有底部平台、顶部平台及连接所述底部平台与顶部平台的侧面平台，所述底部平台固定于所述制冷器的表面上，所述侧面平台垂直于所述底部平台；所述侧面平台靠近所述顶部平台的一侧设有凹槽，所述凹槽的侧壁连接所述顶部平台、且与所述侧面平台呈阶梯状设置；

激光器，设置在所述金属底座的侧面平台上，位于所述底部平台与所述凹槽之间，与所述管脚电气连接，用于发射信号光束，且所述激光器的出光方向与所述TO管帽的透光方向一致；

透镜，设置在所述凹槽的侧壁上，其中心轴线与所述激光器的中心轴线相重合，用于对所述激光器发射的信号光束进行会聚；

光电二极管，设置在所述激光器背向所述透镜的一侧，位于所述底部平台上，与所述管脚电气连接，用于检测所述激光器发射光束的光功率。

本申请提供的光模块将光发射器件的透镜内置于TO管座上，而不是设置在TO管帽上，即将TO管帽与透镜分成两个单独的零件，将透镜直接组装到TO管座上，如此可避免因TO管帽封焊精度差造成的透镜与激光器在焊接后有偏移；另外，TO管座上设置有金属凸台，金属凸台设置有底部平台、顶部平台及连接底部平台与顶部平台的侧面平台，侧面平台上靠近顶部平台的一侧设有凹槽，凹槽的侧壁连接顶部平台、且与侧面平台呈阶梯状设置，该光发射器件中的激光器设置在金属凸台的侧面平台上，位于TO管座与凹槽之间，发射与TO管帽透光方向一致的信号光束，透镜设置在激光器发射光束的光路上，其设置在凹槽的侧壁上，且中心轴线与激光器的中心轴线相重合，以对激光器发射的信号光束进行会聚，如直接对信号光束进行会聚，并将会聚后的光束耦合至外部光纤或其他光学器件中。本申请将透镜内置于 TO管座上，设置于激光器的上方，可根据激光器的发射光路对透镜进行精确定位，实现透镜相对激光器的光学高精度对准，而不会受到TO管帽封焊精度的影响；另外，缩小了透镜与激光器的距离，可缩小光束的光斑，从而可大大提高管路的耦合效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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的附图。

图1为光通信终端连接关系示意图；

图2为光网络终端结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种光模块的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种光模块的分解结构示意图；

图5为本申请实施例中激光器TO的结构图；

图6为本申请实施例中激光器TO的分解结构示意图；

图7为本申请实施例中激光器TO的另一角度分解结构示意图；

图8为本申请实施例中激光器TO的局部分解结构示意图；

图9为本申请实施例中激光器TO的另一角度局部分解结构示意图；

图10为本申请实施例中激光器TO的剖视图；

图11为本申请实施例中另一激光器TO的结构图；

图12为本申请实施例中激光器TO的单透镜光路示意图；

图13为本申请实施例中激光器TO的双透镜光路示意图；

图14为在本申请实施例的激光器TO在CPON产品上的一种实施案例。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

光纤通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导等信息传输设备中传输，利用光在光纤/光波导中的无源传输特性可以实现低成本、低损耗的信息传输；而计算机等信息处理设备使用的是电信号，为了在光纤/光波导等信息传输设备与计算机等信息处理设备之间建立信息连接，就需要实现电信号与光信号的相互转换。

光模块在光纤通信技术领域中实现上述光、电信号的相互转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过其内部电路板上的金手指实现与外部上位机之间的电连接，主要的电连接包括供电、I2C信号、数据信息以及接地等；采用金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的主流连接方式，以此为基础，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。

图1为光通信终端连接关系示意图。如图1所示，光通信终端的连接主要包括光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接。

光纤101的一端连接远端服务器，网线103的一端连接本地信息处理设备，本地信息处理设备与远端服务器的连接由光纤101与网线103的连接完成；而光纤101与网线103之间的连接由具有光模块200的光网络终端100完成。

光模块200的光口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200 的电口对外接入光网络终端100中，与光网络终端100建立双向的电信号连接；在光模块内部实现光信号与电信号的相互转换，从而实现在光纤与光网络终端之间建立信息连接。具体地，来自光纤的光信号由光模块转换为电信号后输入至光网络终端100中，来自光网络终端 100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。

光网络终端具有光模块接口102，用于接入光模块200，与光模块200建立双向的电信号连接；光网络终端具有网线接口104，用于接入网线103，与网线103建立双向的电信号连接；光模块200与网线103之间通过光网络终端100建立连接。具体地，光网络终端将来自光模块的信号传递给网线，将来自网线的信号传递给光模块，光网络终端作为光模块的上位机监控光模块的工作。

至此，远端服务器通过光纤、光模块、光网络终端及网线，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。

常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络终端是光模块的上位机，向光模块提供数据信号，并接收来自光模块的数据信号，常见的光模块上位机还有光线路终端等。

图2为光网络终端结构示意图。如图2所示，在光网络终端100中具有电路板105，在电路板105的表面设置笼子106；在笼子106内部设置有电连接器，用于接入金手指等光模块电口；在笼子106上设置有散热器107，散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。

光模块200插入光网络终端100中，具体为光模块的电口插入笼子106内部的电连接器，光模块的光口与光纤101连接。

笼子106位于电路板上，将电路板上的电连接器包裹在笼子中，从而使笼子内部设置有电连接器；光模块插入笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量传导给笼子106，然后通过笼子上的散热器107进行扩散。

图3为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本申请实施例提供光模块分解结构示意图。如图3、图4所示，本申请实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体 202、解锁部件203、电路板300及光收发组件400。

上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口的包裹腔体；包裹腔体的外轮廓一般呈现方形体。具体地，下壳体202包括主板以及位于主板两侧、与主板垂直设置的两个侧板；上壳体包括盖板，盖板盖合在上壳体的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳体还可以包括位于盖板两侧、与盖板垂直设置的两个侧壁，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体201盖合在下壳体202上。

两个开口具体可以是在同一方向的两端开口(204、205)，也可以是在不同方向上的两处开口；其中一个开口为电口204，电路板的金手指从电口204伸出，插入光网络终端等上位机中；另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接光模块内部的光收发组件400；电路板300、光收发组件400等光电器件位于包裹腔体中。

采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、光收发组件400等器件安装到壳体中，由上壳体、下壳体形成模块最外层的封装保护壳体；上壳体及下壳体一般采用金属材料，利用实现电磁屏蔽以及散热，一般不会将光模块的壳体做成一体部件，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽部件无法安装，也不利于生产自动化。

解锁部件203位于包裹腔体/下壳体202的外壁，用于实现光模块与上位机之间的固定连接，或解除光模块与上位机之间的固定连接。

解锁部件203具有与上位机笼子匹配的卡合部件；拉动解锁部件的末端可以在使解锁部件在外壁的表面相对移动；光模块插入上位机的笼子里，由解锁部件的卡合部件将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁部件，解锁部件的卡合部件随之移动，进而改变卡合部件与上位机的连接关系，以解除光模块与上位机的卡合关系，从而可以将光模块从上位机的笼子里抽出。

电路板300上设置有电路走线、电子元件(如电容、电阻、三极管、MOS管)及芯片(如MCU、激光驱动芯片、限幅放大芯片、时钟数据恢复CDR、电源管理芯片、数据处理芯片DSP)等。

电路板300通过电路走线将光模块中的用电器件按照电路设计连接在一起，以实现供电、电信号传输及接地等电功能。

电路板一般为硬性电路板，硬性电路板由于其相对坚硬的材质，还可以实现承载作用，如硬性电路板可以平稳的承载芯片；当光收发组件位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳的承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中，具体地，在硬性电路板一侧末端表面形成金属引脚/金手指，用于与电连接器连接；这些都是柔性电路板不便于实现的。

部分光模块中也会使用柔性电路板，作为硬性电路板的补充；柔性电路板一般与硬性电路板配合使用，如硬性电路板与光收发组件之间可以采用柔性电路板连接。

光收发组件包括光发射器件及光接收器件两部分，分别用于实现光信号的发射与光信号的接收。光发射器件一般包括光发射器、透镜与光探测器，且透镜与光探测器分别位于光发射器的不同侧，光发射器的正反两侧分别发射光束，透镜用于会聚光发射器正面发射的光束，使得光发射器射出的光束为会聚光，以方便耦合至外部光纤；光探测器用于接收光发射器反面发射的光束，以检测光发射器的光功率。具体地，光发射器发出的光经透镜会聚后进入光纤中，同时光探测器检测光发射器的发光功率，以保证光发射器发射光功率的恒定性。

附图5为本申请实施例提供的一种光发射器件的结构示意图，附图6为本申请实施例提供的一种光发射器件的分解示意图，附图7为本申请实施例提供的一种光发射器件的另一角度的分解示意图。如图5、图6、图7所示，光发射器件采用同轴TO封装，光发射器为激光器4022，光探测器为光电二极管4024，还包括TO管座402及罩设TO管座402的TO管帽401，激光器4022、透镜4023、光电二极管4024等光电器件放置在TO管座402的表面，TO管帽 401上具有用于光通过的光窗，TO管座402与TO管帽401将激光器4022、透镜4023、光电二极管4024等光电器件封装在密封腔体内。

TO管座402带有多个管脚403，管脚403穿过TO管座402并突出于TO管座402的表面，且管脚403由玻璃包裹，以实现管脚403与TO管座402之间的绝缘。光电器件被密封于TO 管座402与TO管帽401之间，其通过穿过TO管座402的管脚403与外部建立电气连接。

附图8为本申请实施例提供的一种光发射器件的局部分解示意图，图9为本申请实施例提供的一种光发射器件的另一角度的局部分解示意图。如图8、图9所示，TO管座402上设置有金属凸台4021，该金属凸台4021用于承载激光器4022与透镜4023。金属凸台设置有底部平台、顶部平台及连接底部平台与顶部平台的侧面平台，底部平台固定于TO管座402的表面上，侧面平台垂直于TO管座402；侧面平台靠近顶部平台的一侧设有凹槽4026，凹槽4026 的侧壁连接顶部平台、且与侧面平台呈阶梯状设置。

激光器4022包括激光器芯片与激光器陶瓷热沉，激光器芯片使用金锡焊料焊接在激光器陶瓷热沉上，激光器陶瓷热沉使用银胶粘贴于金属凸台4021的侧面平台上，且激光器4022 位于TO管座402与凹槽4026之间，用于发射信号光束，且激光器4022的出光方向与TO管帽401的透光方向一致。激光器4022固定于金属凸台4021的侧面平台上后，其正负极需要通过金线(图中为示出)与相应管脚403电气连接，以实现激光器4022正极和激光器负极与外部单独的电气连接。

透镜4023设置在金属凸台4021的凹槽4026的侧壁上，即位于激光器4022的上方，且透镜4023所在凹槽4026的侧壁与侧面平台呈阶梯状设置，可使得透镜4023的中心轴线与激光器4022的中心轴线相重合，用于对激光器4022发射的信号光束进行会聚，如直接对激光器4022发射的信号光束进行会聚，会聚后的光束通过TO管帽401的光窗耦合至外部光纤中。

将透镜4023固定于金属凸台4021的凹槽4026时，需要确定透镜4023的位置，而透镜 4023的位置可由透镜的光学参数如焦距及激光器4022的位置而决定，如透镜4023与激光器 4022发光面的距离可为透镜4023的焦距，可根据透镜4023的焦距与激光器4022的位置来确定透镜4023的位置，从而将透镜4023固定于激光器4022的上方。

固定透镜4023时，可通过无源方式即使用高精度贴片机将透镜4023固定于金属凸台4021 的凹槽4026上，也可通过有源耦合的方式将透镜4023与激光器4022的相对位置对准，以实现透镜4023相对激光器4022的光学高精度对准。

透镜4023与金属凸台4021的凹槽4026之间使用胶水固定，即透镜4023使用胶水粘贴于凹槽4026平行于金属凸台4021侧面平台的侧壁上，且保证透镜4023的中心轴线与激光器4022的中心轴线相重合，使得激光器4022发射的信号光束全部进入透镜4023中。本示例中，胶水包括但不限于银胶、UV胶、环氧胶、UV环氧胶等。

TO管座402与金属凸台4021之间可为独立结构，即金属凸台4021使用胶水垂直固定于 TO管座402上，以支撑激光器4022与透镜4023；TO管座402与金属凸台4021之间也可为一体式结构，即金属凸台4021与TO管座402一体成型，通过金属凸台4021来支撑激光器4022与透镜4023。

本示例中，将透镜4023由TO管帽401内置于TO管座402上，缩小了透镜4023与激光器4022之间的距离，如此可减小透镜4023的焦距等光学参数。由于激光光斑大小随透镜焦距线性增加，在透镜4023焦距减小的情况下，穿过透镜4023的激光光斑也随之缩小，能量更加集中，从而提高了激光耦合效率。

光电二极管4024设置在激光器4022背向透镜4023的一侧，位于TO管座402的表面上，与TO管座402上的相应管脚403电气连接。即光电二极管4024与透镜4023分别位于激光器 4022的不同侧，透镜4023位于激光器4022正面发射光束的光路上，光电二极管4024位于激光器4022背面发射光束的光路上。也就是说，激光器4022相对的两侧均能发射光束，其正面发射光束的出光方向与TO管帽401的透光方向一致，如激光器4022的正面发射主光轴垂直于TO管座402的光束，光束经由透镜4023进行会聚；而其背面发射光束的出光方向与 TO管帽401的透光方向一致，如激光器4022的正面发射主光轴垂直于TO管座402的光束，光束进入光电二极管4024，通过光电二极管4024来检测激光器4022背面发射光束的光功率，由此来检测激光器4022正面发射光束的光功率大小。

检测到激光器4022正面发射光束的光功率大小后，可对激光器4022进行动态调节，如光电二极管4024检测到光功率变大，则激光器4022发射光功率变大，可通过控制激光器驱动电路减小加给激光器的驱动电力与，来使激光器4022发光变小；如光电二极管4024检测到光功率变小，则激光器4022发射光功率变小，可通过控制激光器驱动电路增加激光器的驱动电流，来使激光器4022发光变小，从而保证激光器发光功率的恒定。

附图10为本申请实施例提供的一种光发射器件的剖面示意图。如图10所示，TO管座402 上与金属凸台4021的侧面平台连接处设有向下倾斜的斜座，光电二极管4024用银胶粘贴于 PD陶瓷热沉4025上，PD陶瓷热沉4025用胶水粘贴在TO管座402的斜座上，之后将光电二极管4024使用金线键合的方式与TO管座402上的相应管脚403进行电气连接，以实现光电二极管4024的光功率监控功能。

本申请将原本设置在TO管帽401上的透镜内置于TO管座402上，为确保激光器是气密封装，在TO管帽401的光窗处设置平面玻璃404，该平面玻璃404与TO管帽401的光窗通过玻璃焊料进行固定，从而实现了TO管帽401与TO管座402的气密封装。且平面玻璃404 不会对信号光束起到会聚的作用，即透镜4023射出的光束直接透过平面玻璃404，不会对光束产生会聚等作用。

光模块的激光器目前有两种类型，一种是DML(Directly Modulated Laser，直调激光器)，另一种是EML(Electlro-absorption Modulated Laser，电吸收调制激光器)，EML为电吸收调制器EAM与DFB激光器的集成器件，比DML的效果要好，功耗也大。相比于DML，EML增加了制冷器、金属底座、热敏电阻(图中未标注)、电容(图中未标注)等。

附图11为本申请实施例提供的另一种光发射器件的结构示意图1。如图11所示，光发射器件还包括制冷器4027，该制冷器4027一般使用银胶粘贴于TO管座402上，用于对激光器4022、光电二极管4024等光电器件进行散热。即激光器4022、透镜4023、光电二极管4024等光电器件设置在制冷器4027上，光电二极管4024作为主动散热器件，激光器4022、光电二极管4024等光电器件产生的热量通过该制冷器4027传递到TO管座402进行散热。

为方便设置激光器4022、光电二极管4024等光电器件，制冷器4027上设置有金属底座 4028，该金属底座4028使用银胶粘贴于制冷器4027上，而激光器4022、透镜4023、光电二极管4024等光电器件使用胶水粘贴于金属底座4028上。本示例中，金属底座4028的材料包括但不限于钨铜、可筏合金、SPCC(Steel Plate Cold rolled Commercial，冷轧碳钢)、铜等，便于将光电器件产生的热量传递至制冷器4027进行散热。

本示例中，金属底座4028设置有底部平台、顶部平台及连接底部平台与顶部平台的侧面平台，底部平台固定于制冷器4027的表面上，侧面平台垂直于制冷器4027的底部平台；侧面平台靠近顶部平台的一侧设有凹槽，凹槽的侧壁连接顶部平台、且与侧面平台呈阶梯状设置。

激光器4022包括激光器芯片与激光器陶瓷热沉，激光器芯片可使用金锡焊料焊接在激光器陶瓷热沉上，然后将激光器陶瓷热沉与激光器芯片一起使用银胶粘贴于金属底座4028的侧面平台上，并保证激光器4022的出光方向与TO管帽401的透光方向一致，如激光器4022发射光束的主光轴垂直于TO管帽401。

透镜4023使用胶水粘贴于金属底座4028凹槽的侧壁上，位于激光器4022正面发射光束的光路上，其中心轴线与激光器4022的中心轴线相重合，用于对激光器4022发射的信号光束进行会聚，且透镜4023与激光器4022发光面的距离可为透镜4023的焦距。

光电二极管4024用银胶粘贴在PD陶瓷热沉上，PD陶瓷热沉用胶水粘贴于金属底座4028 的底部平台上，且位于激光器4022背面发射光束的光路上，即光电二极管4024设置在激光器4022背向透镜4023的一侧，用于检测激光器4022背面发出光束的光功率。

本示例中，金属底座4028还设置有倾斜向下的斜面，斜面分别连接底部平台与侧面平台，光电二极管4024固定在该斜面上，以方便接收激光器4022背面发射的光束。

固定于金属底座4028上的激光器4022与光电二极管4024分别使用金线键合的方式与 TO管座402上相应的TO管脚403电气连接，以分别实现激光器4022、光电二极管4024与外部的电气连接。

本示例中，粘贴于金属底座4028侧面平台上的激光器4022发射与TO管帽401透光方向一致的信号光束，该信号光束经由透镜4023进行会聚，会聚后的光束直接透过TO管帽401 上的平面玻璃404。透镜4023可为会聚透镜，直接对信号光束进行会聚耦合；也可为准直透镜，将信号光束转换为准直光束。

附图12为本申请实施例提供的一种激光器发射光束的光路示意图。如图12所示，透镜 4023可为点对点会聚透镜，激光器4022发射与TO管帽401透光方向一致的信号光束，如发射主光轴垂直于TO管座402的信号光束，该信号光束经由点对点会聚透镜转换为会聚光，会聚光透过平面玻璃404耦合至外部光纤101中，实现了将激光耦合到光纤的目的。

附图13为本申请实施例提供的另一种激光器发射光束的光路示意图。如图13所示，透镜4023也可为准直透镜，激光器4022发射与TO管帽401透光方向一致的信号光束，如发射主光轴垂直于TO管座402的信号光束，该信号光束经由准直透镜转换为准直光束，准直光束透过平面玻璃404射出。可在TO管帽401与外部光纤101之间设置一相应的会聚透镜500，经由会聚透镜500将准直光束转换为会聚光束，并将会聚光束耦合至外部光纤101中，实现了将激光耦合到光纤的目的。

本示例中，透镜4023的材料主要有玻璃、硅及塑料PEI(Polyetherimide，聚醚酰亚胺) 等。

附图14为本申请实施例提供的一种光发射器件应用在CPON产品上的结构示意图。如图 14所示，透镜4023为准直透镜时，可将该光发射器件应用于复杂的光组件设计中，1577nm 带EML激光器TO56与1490nmDML激光器TO56均采用本申请的透镜组装在TO管座中，两个激光器分别发射主光轴垂直TO管座的光束，光束经准直透镜转换为准直光束，并由TO管帽射出，且射出的两束准直光束相互垂直。

射出的两束准直光束(1577nm光束与1490nm光束)通过滤光片1(透1577nm反1490nm) 时，1577nm光束可直接通过该滤光片1；1490nm光束经滤光片1进行反射，由垂直于1577nm 光束转换为平行于1577nm光束的光束，即1577nm准直光束与1490准直光束通过滤光片1后合成一束光束；然后合成光束经过隔离器，再经过滤光片2(透1577nm、1490nm)与滤光片 3(透1577nm、1490nm)后，再经过会聚透镜将1577nm和1490nm的准直光束会聚耦合至光纤中。

同时，光纤发出1310nm和1270nm两种波长的激光，两种激光经过会聚透镜后将发散光束转换为准直光束，1310nm与1270nm的准直光束经过滤光片3(透1310nm，反1270nm)时， 1310nm的准直光束直接透过该滤光片3，而滤光片3将1270nm的准直光束反射至滤光片4(反 1270nm)，滤光片4将1270nm的准直光束反射至1270nm接收TO46，最终会聚到TO46的光电二极管的光敏面上。

而透过滤光片3的1310nm的准直光束再经过滤光片2(反1310nm)，滤光片2将1310nm 的准直光束反射到内有光电二极管的TO46中，TO46的管帽上设有会聚透镜，最终将1310nm 准直光束会聚到光电二极管的光敏面上。

本申请实施例提供的光模块中的光发射器件采用TO封装，其包括TO管座及罩设TO管座的TO管帽，在TO管座的表面放置有激光器、透镜、光电二极管等光电器件，TO管座上设有多个管脚，激光器的正负极分别使用金线键合的方式与TO管座上相应的管脚进行电气连接，以产生与TO管帽透光方向一致的信号光束；透镜设置在激光器的上方，用于对激光器发射的信号光束进行会聚，如将激光器发射的发散光转换为会聚光，或将激光器发射的发散光转换为准直光，且透镜的中心轴线与激光器的中心轴线相重合，实现了透镜相对激光器的光学高精度对准，提高了耦合效率；光电二极管设置在TO管座上，位于激光器背面发射信号光束的光路上，其使用金线键合的方式与TO管座上相应的管脚进行电气连接，以检测激光器发射光束的光功率，可根据检测到激光器的光功率来对激光器进行动态调节，以保证激光器发光功率的恒定；TO管帽的光窗处设有平窗玻璃，TO管帽与TO管座进行电容焊以实现气密封装，满足了激光器的可靠性需求。

本申请实施例提供的光模块将透镜内置于TO管座上，相对于将透镜设置在TO管帽上，如此减小了激光器与透镜的距离，减小了透镜的焦距，缩小了透过透镜的光束光斑大小，提高了耦合效率，其解决了传统TO管帽因封焊精度差造成的光路偏移，减小了光纤耦合效率波动，进一步提高了耦合效率。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里实用新型的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

电路板；

光发射器件，通过管脚与所述电路板电连接，用于发射光束；

其中，所述光发射器件包括：

TO管座，带有多个管脚；

TO管帽，罩设于所述TO管座上，且所述TO管帽上设有透光的光窗，用于透过所述光束；

金属凸台，设置有底部平台、顶部平台及连接所述底部平台与所述顶部平台的侧面平台，所述底部平台固定于所述TO管座的表面上，所述侧面平台垂直于所述TO管座，所述侧面平台靠近所述顶部平台的一侧设有凹槽，所述凹槽的侧壁连接所述顶部平台、且与所述侧面平台呈阶梯状设置；

激光器，设置在所述金属凸台的侧面平台上，位于所述TO管座与所述凹槽之间，与所述管脚电气连接，用于发射信号光束，且所述激光器的出光方向与所述TO管帽的透光方向一致；

透镜，设置在所述凹槽的侧壁上，其中心轴线与所述激光器的中心轴线相重合，用于对所述激光器发射的信号光束进行会聚；

光电二极管，设置在所述激光器背向所述透镜的一侧，位于所述TO管座的表面上，与所述管脚电气连接，用于检测所述激光器发射光束的光功率。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述激光器包括激光器芯片与激光器热沉，所述激光器热沉设置在所述金属凸台的侧面平台上，所述激光器芯片设置在所述激光器热沉上，且激光器芯片的发光方向与所述TO管帽的透光方向一致。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述透镜与所述激光器发光面的距离为所述透镜的焦距。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述金属凸台与所述TO管座为一体式结构。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述TO管座上与所述侧面平台连接处设有向下倾斜的斜座，所述光电二极管固定于所述斜座上。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光窗处设有平面玻璃，所述透镜射出的光束直接透过所述平面玻璃。

7.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述透镜为会聚透镜，用于将所述激光器发射的信号光束会聚耦合至外部光纤。

8.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述透镜为准直透镜，用于将所述激光器发射的信号光束转换为准直光束。

9.一种光模块，其特征在于，包括：

电路板；

光发射器件，通过管脚与所述电路板电连接，用于发射光束；

其中，所述光发射器件包括：

TO管座，带有多个管脚；

TO管帽，罩设于所述TO管座上，且所述TO管帽上设有透光的光窗，用于透过所述光束；

制冷器，设置在所述TO管座的表面上，用于调节所述光发射器件的热量；

金属底座，设置有底部平台、顶部平台及连接所述底部平台与顶部平台的侧面平台，所述底部平台固定于所述制冷器的表面上，所述侧面平台垂直于所述底部平台；所述侧面平台靠近所述顶部平台的一侧设有凹槽，所述凹槽的侧壁连接所述顶部平台、且与所述侧面平台呈阶梯状设置；

激光器，设置在所述金属底座的侧面平台上，位于所述底部平台与所述凹槽之间，与所述管脚电气连接，用于发射信号光束，且所述激光器的出光方向与所述TO管帽的透光方向一致；

透镜，设置在所述凹槽的侧壁上，其中心轴线与所述激光器的中心轴线相重合，用于对所述激光器发射的信号光束进行会聚；

光电二极管，设置在所述激光器背向所述透镜的一侧，位于所述底部平台上，与所述管脚电气连接，用于检测所述激光器发射光束的光功率。

10.根据权利要求9所述的光模块，其特征在于，所述金属底座还设置有斜面，所述斜面分别连接所述底部平台与所述侧面平台，所述光电二极管设置在所述斜面上。

Images