CN212846055U - 一种光学耦合器件及光模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光通信技术领域，具体涉及一种光学耦合器件及光模块。该光学耦合器件包括至少一激光器、至少一光电探测器、载体、器件本体、至少一准直透镜结构和至少一与准直透镜结构对应的聚焦透镜结构，其中，所述激光器和光电探测器均设置在载体上；所述器件本体设有第一光学反射面、第二光学反射面、第三光学反射面和光学全透射面；所述激光器发射的多束光经所述准直透镜结构进行准直后，依次经第一光学反射面和第二光学反射面反射，一部分光束经光学全透射面全透射，入射至光电探测器进行光功率监测，另一部分光束经第三光学反射面反射，并经聚焦透镜结构聚焦后输出。本实用新型的光学耦合器件及光模块工艺简单，操作方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及光通信技术领域，具体涉及一种光学耦合器件及光模块。
背景技术
光模块(opticalmodule)由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分。光模块的作用就是光发送单元把电信号转换成光信号，通过传送后，光接收单元再把光信号转换成电信号。
光学耦合器件是光模块中的重要器件，能实现分光的功能。现有的光学耦合器件中，使用分光膜片对光束进行分光，激光器发射的光束经过分光膜片分为两束具有不同光能量的光束，一束进入光纤中传输通信，另一束传输至光电探测器上进行光功率的监测。该方案需要以有源方式即通过监测光功率的方式调节设置合适分光比的分光膜片，从而使光学耦合器件达到所需要的分光效果，制作工艺复杂，可靠性差，且人力成本高，生产效率低。另外，激光器和光电探测器分离设置，在使用和对激光器及光电探测器进行散热时操作不方便。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种光学耦合器件及光模块，解决现有光学耦合器件制作工艺复杂，可靠性差，且人力成本高，生产效率低，以及使用激光器和光电探测器操作不方便的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种光学耦合器件，包括至少一激光器、至少一光电探测器、载体、器件本体、至少一准直透镜结构和至少一与准直透镜结构对应的聚焦透镜结构，其中，
所述激光器和光电探测器均设置在载体上；
所述器件本体设有第一光学反射面、第二光学反射面、第三光学反射面和光学全透射面；
所述激光器发射的多束光经所述准直透镜结构进行准直后，依次经第一光学反射面和第二光学反射面反射，一部分光束经光学全透射面全透射，入射至光电探测器进行光功率监测，另一部分光束经第三光学反射面反射，并经聚焦透镜结构聚焦后输出。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述第三光学反射面与光学全透射面的延伸面之间的夹角为42°～48°。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述准直透镜结构准直后的光束与第一光学反射面之间的夹角为42°～48°。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述第一光学反射面反射的光束与第二光学反射面之间的夹角为为42°～48°。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述器件本体还设有凹槽，所述准直透镜结构、第三光学反射面和光学全反射面均设于凹槽的内壁面上，且所述准直透镜结构所在端面与第三光学反射面齐平。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述器件本体还设有两端脚，所述载体设于两端脚之间，且位置与凹槽的位置相对应。
本实用新型的更进一步优选方案是：多个所述准直透镜结构呈阵列分布设置在器件本体的一端面上，多个所述聚焦透镜结构呈阵列分布设置在器件本体的另一端面上。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述器件本体的材质为PEI材质。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述光学耦合器件还包括电路板，所述载体和器件本体均设置在电路板上。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种光模块，包括光接收单元和如上述任一所述的光学耦合器件，所述光学耦合器件的聚焦透镜结构聚焦后输出的光束耦合至光接收单元。
本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，通过设置至少一激光器、至少一光电探测器、载体、器件本体、至少一准直透镜结构和至少一与准直透镜结构对应的聚焦透镜结构，并在器件本体上设置第一光学反射面、第二光学反射面、第三光学反射面和光学全透射面，激光器发射的多束光经所述准直透镜结构进行准直后，依次经第一光学反射面和第二光学反射面反射，一部分光束经光学全透射面全透射输出，入射至光电探测器进行光功率监测，另一部分光束经第三光学反射面反射，并经聚焦透镜结构聚焦后输出，利用第三光学反射面和光学全透射面的巧妙设置，实现光束的分光，以无源方式实现通光比例的调节，达到不同的分光效果，无需设置分光膜片，工艺简单，大大降低人力成本，提高生产效率，且可靠性较高，生产一致性重复性较强，以及，将发射光束的激光器和监测光功率的光电探测器均设置在载体上，在移动时操作方便，且便于通过载体对激光器和光电探测器一同进行散热。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型的光学耦合器件(未放置激光器和光电探测器状态)的立体结构示意图；
图2是本实用新型的光学耦合器件(未放置激光器和光电探测器状态)另一角度的立体结构示意图；
图3是本实用新型的光学耦合器件的立体结构示意图；
图4是本实用新型的光学耦合器件的光路设计示意图。
具体实施方式
现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。
如图3和图4所示，本实用新型提供一种光学耦合器件的优选实施例。
参考图1至图4，所述光学耦合器件包括至少一激光器10、至少一光电探测器20、载体30、器件本体40、至少一准直透镜结构50和至少一与准直透镜结构50对应的聚焦透镜结构60，其中，所述激光器10和光电探测器20均设置在载体30上；所述器件本体40设有第一光学反射面41、第二光学反射面42、第三光学反射面43和光学全透射面44；所述激光器10发射的多束光经所述准直透镜结构50进行准直后，依次经第一光学反射面41和第二光学反射面42反射，一部分光束经光学全透射面44全透射，入射至光电探测器20进行光功率监测，另一部分光束经第三光学反射面43反射，并经聚焦透镜结构60聚焦后输出。
通过在器件本体40上设置第三光学反射面43和光学全透射面44，经第二光学反射面42反射的光束，一部分光束经光学全透射面44全透射输出，入射至光电探测器20进行光功率监测，另一部分光束经第三光学反射面43反射，并经聚焦透镜结构60聚焦后输出，利用第三光学反射面43和光学全透射面44的巧妙设置，实现光束的分光，以无源方式实现通光比例的调节，达到不同的分光效果，无需设置分光膜片，工艺简单，大大降低人力成本，提高生产效率，可靠性较高，生产一致性重复性较强，且该光学耦合器件为一体式结构，加工方便，以及，将发射光束的激光器10和监测光功率的光电探测器20均设置在载体30上，在移动时操作方便，且便于通过载体30对激光器10和光电探测器20一同进行散热。
其中，器件本体40的材质为PEI材质，当然，在其他实施例中，器件本体40也可以采用可进行光通信的材质，如陶瓷、石英等。
本实施例中，所述准直透镜结构50可以是由一准直透镜构成，也可以是由多个准直透镜组合而成，可对激光器10发射的发散激光束进行准直。另外，所述准直透镜结构50准直后的光束与第一光学反射面41之间的夹角为42°～48°，优选地，准直透镜结构50准直后的光束与第一光学反射面41之间的夹角为45°，第一光学反射面41能实现光束的全反射，且45°的角度方便加工第一光学反射面41。当然，在其他实施例中，准直后的光束与第一光学反射面41的夹角也可以是43°，46°等在42°～48°之间的夹角。所述第一光学反射面41反射的光束与第二光学反射面42之间的夹角为42°～48°，优选地，第一光学反射面41反射的光束与第二光学反射面42之间的夹角为45°，第二光学反射面42能实现光束的全反射，且45°的角度方便加工第二光学反射面42。在其他实施例中，第一光学反射面41反射的光束与第二光学反射面42之间的夹角也可以是43°，46°等在42°～48°之间的夹角。所述第三光学反射面43与光学全透射面44的延伸面之间的夹角为42°～48°，优选地，第三光学反射面43与光学全透射面44的延伸面之间的夹角为45°，第三光学反射面43能实现光束的全反射，且第二光学反射面42发射的一部分光束垂直进入光学全透射面44，从光学全透射面44全透射输出。
进一步地，所述聚焦透镜结构60可以是由一聚焦透镜构成，也可以是由多个聚焦透镜组合而成，可对第三光学反射面43反射的光束进行聚焦后输出，并耦合进入外部光纤中传输。
进一步地，该光学耦合器件中准直透镜结构50的数量可以是一个，两个或两个以上，对应的聚焦透镜结构60也设置一个，两个或两个以上，以及，激光器10和光电探测器20的数量设置也与准直透镜结构50的数量对应。当准直透镜结构50和聚焦透镜结构60均设置一个时，光学耦合器件为单通道的器件，当准直透镜结构50和聚焦透镜结构60均设置多个时，可将多个所述准直透镜结构50呈阵列分布设置在器件本体40的一端面上，多个所述聚焦透镜结构60呈阵列分布设置在器件本体40的另一端面上，光学耦合器件形成阵列透镜形式的光学耦合器件，同时满足多通道的光传输应用，可应用在10G、40G、100G、200G和400G通信速率的单通道和多通道的光模块产品中。
参考图3和图4，所述光学耦合器件还包括电路板70，所述载体30和器件本体40均设置在电路板70上且激光器10可采用激光器芯片，光电探测器20可采用背光探测器芯片，占用空间小。将激光器10和光电探测器20通过载体30设置在电路板70上，工作可靠性高。光学耦合器件设置在电路板70上进行装配，该应用封装方式称之为COB(Chiponboard)封装方式，装配应用方便，封装设计简单，成本低。在进行上述封装时，可直接根据电路板70上激光器10和光电探测器20的位置，将该光学耦合器件进行无源贴装在电路板70上，就能完成光路耦合传输，同时实现发射光功率的实时监控上报，在生产应用过程中，这种无源贴装方式具有工艺简单，可靠性高，生产一致性和重复性较强的优点。若激光器10和光电探测器20的贴片精度不高，生产线对激光器10和光电探测器20的装配误差较大，则可采用有源耦合工艺把该光学耦合器件装配于所应用的光路中。在该光学耦合器件中，可在器件本体40设置凹槽45，将所述准直透镜结构50、第三光学反射面43和光学全透射面44均设于凹槽45的内壁面上，且所述准直透镜结构50所在端面与第三光学反射面43齐平。另外，所述器件本体40还设有两端脚46，所述载体30设于两端脚46之间，且位置与凹槽45的位置相对应。在装配时，激光器10和光电探测器20置于凹槽45中，与准直透镜结构50和光学全透射面44配合使用，整体占用空间小，有利于器件的小型化。
参考图4，本实用新型的光模块的光路传输具体为：激光器芯片发射的发散激光束经过准直透镜结构50进行准直，沿竖直向上方向输入光学耦合器件的器件本体40内部进行传输，经过第一光学反射面41全反射后，准直激光束变成了沿水平方向传输，传输至第二光学反射面42，经过第二光学反射面42的全反射，准直激光束变成了沿竖直向下方向传输，一部分准直激光束入射至光学全透射面44并全透射输出，入射至背光探测器芯片，进行光功率的监测，实现发射光功率的实时监控上报，另一部分激光束入射至第三光学反射面43，经第三光学反射面43发生全反射，变成了沿水平方向继续在该光学耦合器件内部传输，直至到达聚焦透镜结构60后，准直激光束被聚焦并耦合进入外部光纤中传输。该光学耦合器件在完成光路耦合传输的同时，也实现发射光功率实时监控的功能，为需要进行发射光功率实时监控技术要求的光模块产品，提供了器件封装方面的解决方案。
本实用新型提供一种光模块的优选实施例。
所述光模块包括光接收单元和如上述所述的光学耦合器件，所述光学耦合器件的聚焦透镜结构60聚焦后输出的光束耦合至光接收单元。光模块中，通过在器件本体40上设置第三光学反射面43和光学全透射面44，经第二光学反射面42反射的光束，一部分光束经光学全透射面44全透射输出，入射至光电探测器20进行光功率监测，另一部分光束经第三光学反射面43反射，并经聚焦透镜结构60聚焦后输出，耦合至光接收单元，利用第三光学反射面43和光学全透射面44的巧妙设置，实现光束的分光，以无源方式实现通光比例的调节，达到不同的分光效果，无需设置分光膜片，工艺简单，大大降低人力成本，提高生产效率，可靠性较高，生产一致性重复性较强，且该光学耦合器件为一体式结构，加工方便，以及，将发射光束的激光器10和监测光功率的光电探测器20均设置在载体30上，在移动时操作方便，且便于通过载体30对激光器10和光电探测器20一同进行散热。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种光学耦合器件，其特征在于，包括至少一激光器、至少一光电探测器、载体、器件本体、至少一准直透镜结构和至少一与准直透镜结构对应的聚焦透镜结构，其中，
所述激光器和光电探测器均设置在载体上；
所述器件本体设有第一光学反射面、第二光学反射面、第三光学反射面和光学全透射面；
所述激光器发射的多束光经所述准直透镜结构进行准直后，依次经第一光学反射面和第二光学反射面反射，一部分光束经光学全透射面全透射，入射至光电探测器进行光功率监测，另一部分光束经第三光学反射面反射，并经聚焦透镜结构聚焦后输出。
2.根据权利要求1所述的光学耦合器件，其特征在于，所述第三光学反射面与光学全透射面的延伸面之间的夹角为42°～48°。
3.根据权利要求1所述的光学耦合器件，其特征在于，所述准直透镜结构准直后的光束与第一光学反射面之间的夹角为42°～48°。
4.根据权利要求1所述的光学耦合器件，其特征在于，所述第一光学反射面反射的光束与第二光学反射面之间的夹角为为42°～48°。
5.根据权利要求1-4任一所述的光学耦合器件，其特征在于，所述器件本体还设有凹槽，所述准直透镜结构、第三光学反射面和光学全透射面均设于凹槽的内壁面上，且所述准直透镜结构所在端面与第三光学反射面齐平。
6.根据权利要求5所述的光学耦合器件，其特征在于，所述器件本体还设有两端脚，所述载体设于两端脚之间，且位置与凹槽的位置相对应。
7.根据权利要求1所述的光学耦合器件，其特征在于，多个所述准直透镜结构呈阵列分布设置在器件本体的一端面上，多个所述聚焦透镜结构呈阵列分布设置在器件本体的另一端面上。
8.根据权利要求1所述的光学耦合器件，其特征在于，所述器件本体的材质为PEI材质。
9.根据权利要求1所述的光学耦合器件，其特征在于，所述光学耦合器件还包括电路板，所述载体和器件本体均设置在电路板上。
10.一种光模块，其特征在于，包括光接收单元和如权利要求1-9任一所述的光学耦合器件，所述光学耦合器件的聚焦透镜结构聚焦后输出的光束耦合至光接收单元。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021820221.0U CN212846055U (zh) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 一种光学耦合器件及光模块 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021820221.0U CN212846055U (zh) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 一种光学耦合器件及光模块 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212846055U true CN212846055U (zh) | 2021-03-30 |
Family
ID=75141482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202021820221.0U Active CN212846055U (zh) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 一种光学耦合器件及光模块 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN212846055U (zh) |
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2020
- 2020-08-25 CN CN202021820221.0U patent/CN212846055U/zh active Active
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