CN213338117U - 一种高耦合效率的光发射接收一体器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光传输领域，特别涉及一种高耦合效率的光发射接收一体器件，包括基座、位于基座内的45度滤光片，以及安装在基座上的适配器插芯、光发射激光器、光接收激光器，光接收激光器与适配器插芯两者以同心紧配方式固定在基座两侧且两者之间呈直行光路，45度滤光片位于光接收激光器与适配器插芯两者之间的光轴上且适配器插芯发出的光束可透过45度滤光片直接射入至光接收激光器；光发射激光器的光轴与适配器插芯的光轴垂直耦合，并经45度滤光片反射入适配器插芯。本实用新型通过器件结构设计，可在确保接收端耦合良率的情况下，降低生产成本和产品生产周期。

Description

一种高耦合效率的光发射接收一体器件

技术领域

本实用新型涉及光传输领域，特别涉及一种高耦合效率的光发射接收一体器件。

背景技术

随着日益增长的网络信息高速传输和存储，包括无源光网络和数据中心的高速发展，同时国家政策大力推广5G网络，信息化时代的到来，使得越来越多投资商投资光模块和光器件，行业竞争日益激烈，而在这个竞争激烈的市场环境下，产品质量和成本显得尤为重要。

单纤双向(Bi-Directional)在光器件中是一个比较成熟的产品，包括无源光网络的EPON、GPON或10G PON，还有数据中心的点对点光发射接收一体器件(Bi-DirectionalOptical Sub-Assembly)，这些器件都有一个共性，发射端由光发射激光器TO-can工作发出的激光透过45度滤光片，传输到适配器插芯光口经过插芯传输出去，完成电光转换，此发射光路是直行的；接收端由给定大小固定光源依次经过45度滤光片反射、0度滤光片、光接收激光器TO-can的cap lens到达光接收TO-can中的PD完成光电转换，此光路需要折90度角。

光发射接收一体器件(Bi-Directional Optical Sub-Assembly)结构主要包括光发射激光器TO-can、光接收激光器TO-can、隔离器、金属基座、调节环、适配器、45度滤光片和0度滤光片，调节环主要为调节激光器功率要求，光发射激光器TO-can可以通过耦合功率、调节环调节后焊接，现有chip厂商提供的光发射激光器TO-can，都可以满足产品应用规格要求并留有比较大的余量。这个产品结构，主要有以下三个问题：1、因结构设计，只有将光发射激光器TO-can耦合焊接好，才能做光接收激光器TO-can耦合，生产工艺单一； 2、由于光发射激光器TO-can功率差异，发射耦合离焦高度不同，适配器插芯与45度滤光片的距离不统一，使得光接收激光器TO-can耦合效率低，如接收耦合程序设置加大Z轴找光范围，容易造成光接收激光器TO-can的cap lens撞到0度滤光片，提高产品的不良比例； 3、接收光口提供固定大小光源，经过适配器插芯、45度滤光片反射和0度滤光片透射，中间传输过程损耗后到达光敏面光源也有偏小，降低接收端的耦合良率。

对比单收单发光器件，单发光器件(Transmitting Optical Sub-Assembly)与收发一体的光发射端良率基本无差异，光路都是直行；但单收光器件(ReceivingOpticalSub-Assembly)因光路直不需要经过45度滤光片90度反射，良率可以达到99.5％以上，而收发一体的光接收端由于耦合效率低、传输过程损耗问题，一次直通率很少能达到90％以上良率。

为提高生产工艺的灵活性，降低生产成本和提高产品质量，有必要研发光发射接收一体器件的新型结构。

实用新型内容

本实用新型为解决或部分解决现有技术的不足之处，而提供一种光发射接收一体器件，其目的是在确保接收端耦合良率的情况下，降低生产成本和产品生产周期。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种高耦合效率的光发射接收一体器件，包括基座、位于基座内的45度滤光片，以及安装在基座上的适配器插芯、光发射激光器、光接收激光器，光接收激光器与适配器插芯两者以同心紧配方式固定在基座两侧且两者之间呈直行光路，45度滤光片位于光接收激光器与适配器插芯两者之间的光轴上且适配器插芯发出的光束可透过45度滤光片直接射入至光接收激光器，所述适配器插芯的芯径为1-200um；光发射激光器的光轴与适配器插芯的光轴垂直耦合，并经45度滤光片反射入适配器插芯。

采用上述结构，(1)发射端可通过耦合、离焦调节到要求规格功率完成焊接，光路折 45度滤光片90度反射出去，发射端耦合效率不变；(2)接收端为直行光路，透过45度滤光片，类似单收光器件(Receiving Optical Sub-Assembly)，可大大提高接收端的耦合良率和效率；(3)通过光路优化可去掉0掉滤光片，减小生产工序，降低生产成本和提高生产效率。

进一步地，为便于装配，光接收激光器与适配器插芯两者之间的光轴具体为水平设置。

进一步地，为使光发射接收一体器件体积小巧，光发射激光器采用为TO-can封装结构。在此基础上，设置封焊管体封焊于光发射激光器上，封焊所形成组件经调节环组装至基座，如此，可通过调节环实现发射端激光器功率调节。

同样，光接收激光器为TO-can封装结构。

进一步地，还包括隔离器，隔离器位于光发射激光器与45度滤光片之间的光轴上。

进一步地，45度滤光片置于基座内部中央，隔离器设于基座内部的光发射激光器与45 度滤光片之间的光轴上，反射光经过45度滤光片反射后，由隔离器隔离，避免反射光影响发射端眼图，保证传输质量。

进一步地，基座的材质采用为金属，以便与适配器插芯及光发射激光器焊接，提升产品稳固性能。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的台件。

图1示出了本实用新型的光发射接收一体器件的剖面图。

图2示出了本实用新型的光发射接收一体器件的光路图。

图3示出了本实用新型的光发射接收一体器件的爆炸图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为提高生产工艺的灵活性，降低生产成本和提高产品质量，本实施例的光发射接收一体器件通过如图1及图3所示的结构设计，采用倒装耦合发射端TO-can和接收端TO的工艺来生产，具体地，适配器插芯1的芯径为1-200um，其压配固定在金属基座2右侧，光轴水平设置，45度滤光片3置于金属基座2内部中央且位于适配器插芯1的光轴上；光发射激光器5采用TO-can封装，封焊管体6封焊于光发射激光器5上后，经调节环7组装至金属基座2的顶部，光发射激光器5的光轴与适配器插芯1的光轴垂直耦合，并可经45度滤光片3 反射入适配器插芯1，隔离器4设于金属基座2内部且位于光发射激光器5与45度滤光片3 之间的光轴上，工作时，发射端光路如图2中的A所示，光发射激光器5发射的光经过隔离器4、45度滤光片3反射到适配器插芯1完成电光转换功能；见图1，光接收激光器8也采用TO-can封装，其以与适配器插芯1同心紧配方式固定在金属基座2左侧，以确保光接收激光器8的光轴与适配器插芯1的光轴重叠，使适配器插芯1发出的光束可透过45度滤光片3直接射入至光接收激光器8，工作时，接收端光路如图2中的B所示，给定大小固定光源经过适配器光口、透过45度滤光片后不经反射地直接抵达光接收激光器8，完成光电转换功能。

此结构，(1)发射光经过隔离器4和45度滤光片3反射到适配器插芯1，因发射端可通过功率和焦距调节，耦合到要求功率后焊接，故发射端耦合良率可保证；(2)反射光经过45度滤光片3反射后，由隔离器4隔离，避免反射光影响发射端眼图，保证传输质量； (3)接收端为直行光路，透过45度滤光片3，类似单收光器件(Receiving Optical Sub-Assembly)，可大大提高接收端的耦合良率和效率，实现产品质量与成本的双重优势； (4)适配器插芯1端面反射回来的部分串扰光被45度滤光片3阻挡无法透射到达光接收激光器8，不会造成接收端误码干扰，接收端无需0度滤光片即可满足模块与产品应用要求，降低了生产成本和产品生产周期。

对于上述结构，以下述组装方法进行生产制造：

步骤S1.采用点胶工艺，将隔离器4和45度滤光片3贴到金属基座2对应的滤光片槽和隔离器孔，其中隔离器孔位于光发射激光器与45度滤光片3之间；

步骤S2.使用封焊机台，将封焊管体6封焊到光发射激光器5，完成封焊管体6和光发射激光器5的组装；

步骤S3.使用压配机台，将适配器插芯1对准45度滤光片3压配到组装好隔离器4和45度滤光片3的金属基座2，完成适配器插芯1和金属基座2的组装；

步骤S4.使用焊接机台，使适配器插芯1和金属基座2完成焊接固定；

步骤S5.使用耦合焊接机台，将封焊好封焊管体6的光发射激光器5，以垂直于适配器插芯光轴的方式耦合焊接到金属基座2，完成发射端的耦合焊接；

步骤S6.使用接收耦合机台，以UV胶预固定工艺，将光接收激光器8以与适配器插芯同心紧配的方式耦合到金属基座2，完成整体装配。

见本实施例图1的结构可知，由于发射端与接收端互不干涉，故可按照生产工艺灵活变更生产顺序，具体地，本实施例的组装方法采用倒装耦合发射端和接收端的工艺来生产，可较之现有实现很大程度上的生产效率提高。

需要说明的是：

本实施例中，适配器插芯1与光接收激光器8可调换位置，光发射激光器5可变换设置于金属基座2底部，同样达到相同技术效果。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种高耦合效率的光发射接收一体器件，包括基座、位于基座内的45度滤光片，以及安装在基座上的适配器插芯、光发射激光器、光接收激光器，其特征在于：

光接收激光器与适配器插芯两者以同心紧配方式固定在基座两侧且两者之间呈直行光路，45度滤光片位于光接收激光器与适配器插芯两者之间的光轴上且适配器插芯发出的光束可透过45度滤光片直接射入至光接收激光器，所述适配器插芯的芯径为1-200um；

光发射激光器的光轴与适配器插芯的光轴垂直耦合，并经45度滤光片反射入适配器插芯。

2.如权利要求1所述的一种高耦合效率的光发射接收一体器件，其特征在于：光接收激光器与适配器插芯两者之间的光轴具体为水平设置。

3.如权利要求1所述的一种高耦合效率的光发射接收一体器件，其特征在于：光发射激光器为TO-can封装结构。

4.如权利要求3所述的一种高耦合效率的光发射接收一体器件，其特征在于：还包括封焊管体、调节环，封焊管体封焊于光发射激光器上所形成组件经调节环组装至基座。

5.如权利要求3所述的一种高耦合效率的光发射接收一体器件，其特征在于：光接收激光器为TO-can封装结构。

6.如权利要求1所述的一种高耦合效率的光发射接收一体器件，其特征在于：还包括隔离器，隔离器位于光发射激光器与45度滤光片之间的光轴上。

7.如权利要求6所述的一种高耦合效率的光发射接收一体器件，其特征在于：45度滤光片置于基座内部中央，隔离器设于基座内部的光发射激光器与45度滤光片之间的光轴上。

8.如权利要求1所述的一种高耦合效率的光发射接收一体器件，其特征在于：基座的材质为金属。

Images