CN213091948U - 一种用于光引擎的光学封装结构及光引擎 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种用于光引擎的光学封装结构及光引擎，其中，用于光引擎的光学封装结构，位于电路板上，包括至少两个光源芯片、与光源芯片相同数量的光学透镜和适配器、以及波分复用组件，至少两个光源芯片采用陶质基板上芯片贴装于电路板；每个光学透镜位于一个光源芯片和一个适配器之间，且三者位于同一直线上；适配器与波分复用组件连接；波分复用组件与适配器和外部光接收模块连接。本实用新型提出的用于光引擎的光学封装结构，仅有光源芯片与光学透镜的一次耦合，降低耦合损耗，提高了耦合效率；光源芯片采用陶质基板上芯片贴装于电路板，没有软带焊接形成的与电路板间的断层，提高了高频性能。

Description

一种用于光引擎的光学封装结构及光引擎

技术领域

本实用新型涉及光器件技术领域，特别涉及一种用于光引擎的光学封装结构及光引擎。

背景技术

下一代数据通讯除了对通讯宽带和传输速率提出了新的要求以外，还对相应设备的价格和能耗提出了比较高要求。作为主要光互联接口，新一代低能耗、低价格、高带宽密度的光电收发模块成为目前厂商研发的重点。作为光电信号收发和转换的关键模块，光引擎技术则是重中之重。

以100G CWDM4 QSFP28光引擎的光学封装结构为例，现有技术中的光学封装结构技术大体可以分为Mux(准直-汇聚)耦合封装和TO38激光器软带焊接封装两种封装结构方式。Mux(准直-汇聚)耦合封装基于光源芯片出光后一次准直耦合进入Mux，再由透镜二次耦合为汇聚光进入LC适配器，可以达到光束传输目的，但经过两次耦合后该光引擎的整体耦合效率会降低；TO38激光器软带焊接封装采用4个TO38型TOSA(光发射组件)通过软带焊接，再通过AWG(阵列波导)直接进入LC适配器，可以达到光束传输目的，但软带焊接的方式使得软带与电路板连接处存在断层，从而极大影响了该光引擎的高频性能。

实用新型内容

鉴于上述问题，有必要提出一种用于光引擎的光学封装结构以解决或部分解决上述问题，本实用新型提出的技术方案如下：

第一方面，本实用新型提出了一种用于光引擎的光学封装结构，位于电路板上，包括至少两个光源芯片、与光源芯片相同数量的光学透镜、与光源芯片相同数量的适配器、波分复用组件，其中：

至少两个光源芯片，采用陶质基板上芯片贴装于所述电路板，每个光源芯片与一个光学透镜、一个适配器位于同一直线上，用于提供不同波段的可以传播的光束；

每个所述光学透镜，位于一个光源芯片和一个适配器之间，以将所述光源芯片发出的光束整合成汇聚光束后入射至对应的适配器中；

适配器，与所述波分复用组件连接，用于给不同波段的汇聚光束传播提供固定通道，并将汇聚光束导入波分复用组件中；

波分复用组件，与所述适配器连接，用于将不同波段的汇聚光束整合叠加出射至外部光接收模块。

进一步的，所述适配器包括壳体、陶瓷套筒、光纤插芯，陶瓷套筒内嵌于壳体中，光纤插芯内嵌于所述陶瓷套筒中并延伸至所述壳体。

进一步的，所述壳体与电路板接触的部分为平面。

进一步的，所述壳体为长方体。

进一步的，所述壳体的光束出射端设置有LC插口，所述LC插口用于与所述波分复用组件连接。

进一步的，所述陶瓷套筒采用开口陶瓷套筒，所述开口陶瓷套筒开有一缺口，其截面呈C形。

进一步的，所述波分复用组件包括LC插针、插拔适配器，所述LC插针与所述适配器连接，所述插拔适配器与外部光接收模块连接。

第二方面，本实用新型提出了一种光引擎，包括上面所述的用于光引擎的光学封装结构

基于上述技术方案，本实用新型较现有技术而言的有益效果为：

本实用新型提出了一种用于光引擎的光学封装结构，位于电路板上，包括至少两个光源芯片、与光源芯片相同数量的光学透镜、与光源芯片相同数量的适配器、波分复用组件，至少两个光源芯片，采用陶质基板上芯片贴装于所述电路板，每个光源芯片与一个光学透镜、一个适配器位于同一直线上，用于提供不同波段的可以传播的光束；每个所述光学透镜，位于一个光源芯片和一个适配器之间，以将所述光源芯片发出的光束整合成汇聚光束后入射至对应的适配器中；适配器，与所述波分复用组件连接，用于给不同波段的汇聚光束传播提供固定通道，并将汇聚光束导入波分复用组件中；波分复用组件，与所述适配器连接，用于将不同波段的汇聚光束整合叠加出射至外部光接收模块。

本实用新型提出的用于光引擎的光学封装结构，光源芯片出光后与光学透镜耦合，通过适配器并行进入波分复用组件，然后波分复用组件通过光纤连接外部光接收模块形成传输，整个封装只有一次耦合，相比于Mux(准直-汇聚)耦合封装，减少了一次耦合，降低了耦合损耗，提高了耦合效率；另外，光源芯片采用陶质基板上芯片贴装，取代了软带焊接光源芯片直接粘在电路板上，与电路板间不存在断层，提高了光引擎的高频性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例一中，用于光引擎的光学封装结构的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一中，适配器的剖面结构示意图；

图3是本实用新型实施例一中，适配器的立体结构示意图；

图4是本实用新型实施例一中，开口陶瓷套筒的截面示意图；

图5是本实用新型实施例一中，波分复用组件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型以100G CWDM4 QSFP28光引擎为例，对光引擎的封装结构进行说明。

实施例一

本实施例提出了一种用于光引擎的光学封装结构，如图1所示，位于电路板00上，包括四个光源芯片10、四个光学透镜20、四个适配器30、波分复用组件40，其中：

四个光源芯片10，采用陶质基板上芯片贴装(Chip On Ceramic，简称COC)于所述电路板00，每个光源芯片10与一个光学透镜20、一个适配器30位于同一直线上，用于提供不同波段的可以传播的光束，例如四个波段分别为1271nm、1291nm、1311nm、1331nm。

四个光学透镜20，每个光学透镜20位于一个光源芯片10和一个适配器30之间，以将所述光源芯片10发出的光束整合成汇聚光束后入射至对应的适配器30中。

四个适配器30，与所述波分复用组件40连接，用于给汇聚光束传播提供固定通道，并将汇聚光束导入波分复用组件40中。

波分复用组件40，与所述四个适配器30连接，用于将不同波段的汇聚光束整合叠加出射至外部光接收模块。该波分复用组件40可以采用阵列波导光栅复用器(AWG.MUX)。

本实用新型提出的用于光引擎的光学封装结构，光源芯片10出光后与光学透镜20耦合，通过适配器30并行进入波分复用组件40，然后经过波分复用组件40与外部光接收模块连接形成传输，整个封装只有一次耦合，相比于Mux(准直-汇聚)耦合封装，减少了一次耦合，降低了耦合损耗，提高了耦合效率；另外，光源芯片10采用陶质基板上芯片贴装，使得光源芯片10直接粘在电路板上，不用软带焊接，与电路板间不存在断层，提高了光引擎的高频性能。

在一些实施例中，如图2所示，所述适配器30包括壳体31、陶瓷套筒32、光纤插芯33，陶瓷套筒32内嵌于壳体31中，光纤插芯33内嵌于所述陶瓷套筒32中并延伸至所述壳体31。

在一些实施例中，壳体31与电路板接触的部分为平面，方便适配器30放置于电路板上，不需要另外支架对适配器30固定。壳体31的上部可以弧形，弓形等，壳体31也可以是长方体，考虑到壳体31采用长方体时体积最小且便于加工，因此，壳体31优选采用长方体。

在一些实施例中，陶瓷套筒32优选采用开口陶瓷套筒，如图4所示，开口陶瓷套筒开有一出缺口，其截面呈C形。开口陶瓷套筒有一定的伸缩性，对零部件之间的加工公差、对接同心度偏差要求不高，提高陶瓷套筒32的适向性，可以避免因零部件之间的加工公差、对接同心度偏差导致的光束光斑变大、能量不集中的问题，可以较好地满足对光束的要求。

在一些实施例中，如图2所示，在高速通信光引擎中，优选的，壳体31的光束出射端设置有LC插口34，所述LC插口34与所述波分复用组件40连接。LC插口34即小型矩形塑料插拔式插口。

在一些实施例中，如图5所示，所述波分复用组件40包括LC插针41、插拔适配器42，所述LC插针41与所述适配器30连接，所述插拔适配器42与外部光接收模块连接。

为了便于理解，下面对本实施例公开的光引擎的光学封装结构的具体使用方法做具体说明：

步骤S101：在电路板上，按预先设置的坐标依次贴装好四个不同波段的光源芯片10，完成焊线供电发光；

步骤S102：按坐标固化四个适配器30；

步骤S103：调节四个光学透镜20耦合，使汇聚光入射至各自对应的适配器30；

步骤S104：波分复用组件40一端的LC插针41插入适配器30，另一端的插拔式适配器通过光纤连接外部的光功率计，耦合四个波段达到目标值，固化所有光学透镜20；

步骤S105：将适配器30与波分复用组件40的LC插针41连接的端口进行固化，优选的采用紫外光照射固化胶水；

步骤S106：将波分复用组件40的插拔式适配器与光功率计断开连接，然后通过光纤连接外部光接收模块形成传输。

实施例二

本实施例提出了一种光引擎，包括实施例一所述的用于光引擎的光学封装结构，以及电路板上的电阻、电容、电感、滤波器、寄存器等电子元器件。该光引擎可以适用于100GCWDM4 QSFP28或40G CWDM4 QSFP28等应用于CWDM光纤链路(Coarse Wavelength DivisionMultiplexing，粗波分复用)的多种光模块。

本实施例提出的光引擎，使用了实施例一所述的用于光引擎的光学封装结构，相比于Mux(准直-汇聚)耦合封装，减少了一次耦合，降低了耦合损耗，提高了耦合效率；另外，光源芯片10采用陶质基板上芯片贴装，使得光源芯片10直接粘在电路板上，不用软带焊接，与电路板间不存在断层，提高了光引擎的高频性能。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本实用新型处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本实用新型单独的优选实施方案。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式级似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

Claims (8)

1.一种用于光引擎的光学封装结构，位于电路板上，其特征在于，包括至少两个光源芯片、与光源芯片相同数量的光学透镜、与光源芯片相同数量的适配器、波分复用组件，其中：

至少两个光源芯片，采用陶质基板上芯片贴装于所述电路板，每个光源芯片与一个光学透镜、一个适配器位于同一直线上，用于提供不同波段的可以传播的光束；

每个所述光学透镜，位于一个光源芯片和一个适配器之间，以将所述光源芯片发出的光束整合成汇聚光束后入射至对应的适配器中；

适配器，与所述波分复用组件连接，用于给不同波段的汇聚光束传播提供固定通道，并将汇聚光束导入波分复用组件中；

波分复用组件，与所述适配器连接，用于将不同波段的汇聚光束整合叠加出射至外部光接收模块。

2.如权利要求1所述的一种用于光引擎的光学封装结构，其特征在于，所述适配器包括壳体、陶瓷套筒、光纤插芯，陶瓷套筒内嵌于壳体中，光纤插芯内嵌于所述陶瓷套筒中并延伸至所述壳体。

3.如权利要求2所述的一种用于光引擎的光学封装结构，其特征在于，所述壳体与电路板接触的部分为平面。

4.如权利要求3所述的一种用于光引擎的光学封装结构，其特征在于，所述壳体为长方体。

5.如权利要求2所述的一种用于光引擎的光学封装结构，其特征在于，所述壳体的光束出射端设置有LC插口，所述LC插口用于与所述波分复用组件连接。

6.如权利要求2所述的一种用于光引擎的光学封装结构，其特征在于，所述陶瓷套筒采用开口陶瓷套筒，所述开口陶瓷套筒开有一缺口，其截面呈C形。

7.如权利要求1所述的一种用于光引擎的光学封装结构，其特征在于，所述波分复用组件包括LC插针、插拔适配器，所述LC插针与所述适配器连接，所述插拔适配器与外部光接收模块连接。

8.一种光引擎，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的用于光引擎的光学封装结构。

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