CN215181027U

CN215181027U - 一种光学组件及光模块

Info

Publication number: CN215181027U
Application number: CN202121099528.0U
Authority: CN
Inventors: 秦思凯; 洪肇凯; 夏兴胜; 敬良才
Original assignee: Fujian ZK Litecore Ltd
Current assignee: Fujian ZK Litecore Ltd
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2021-12-14
Anticipated expiration: 2031-05-21

Abstract

本实用新型涉及一种光学组件，包括光学平台、置于光学平台内部的多个陶瓷插芯、多个陶瓷套筒、多个前盖、多个磁环和多个隔离器，光学平台一端具有多个按照一定的规则排列的通孔，每个通孔内部通过胶水将陶瓷插芯、陶瓷套筒、前盖、磁环和对应波长的隔离器粘接在一起，形成一个光接口，多个光接口组成光接口阵列。在光学平台内部集成多个光接口，可以有效缩减光发射通道之间的间距，从而大幅减小光发射组件的体积，缓解模块布局压力，实现在一块电路板上同时布局光发射组件和光接收组件；该光学组件由于集成度高，体积小，还可应用于8通道光模块中，为8通道的光模块提供了一种解决方案，并将波导型波分复用器的应用范围从4通道拓宽到8通道。

Description

一种光学组件及光模块

技术领域

本实用新型涉及一种光学组件及光模块，涉及光通信技术领域。

背景技术

随着光模块的需求往高密度、小型化方向发展，光模块的体积越来越小，而通道数和光接口却逐渐增多，正在由4通道往8通道过渡。如何在有限的空间内实现4通道或者8通道的波分复用或者并行传输，给模块布局带来了很多困难。

目前，对于多波长合波的技术方案通常有如下三种：波导型、滤光片型和偏振合波型。由于波导型合波方案可以通过光纤将波分复用光学组件和光发射子器件连接，将发射光组件的耦合和合波过程分来，从而简化耦合工艺，被很多光模块厂商采用，如专利CN107479150B公开的一种四通道粗波分复用QSFP光模块。但是传统的方案是采用几个分立的光发射子器件通过光纤分别跟波分复用芯片的输入端口连接，这些分立的光发射子器件体积较大，最多只能实现4个通道的合波或者并行传输，并且往往需要增加一块电路板来布置光接收组件或者其他电学元件，增加了模块成本。

实用新型内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光学组件及光模块。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种光学组件，包括光学平台、置于光学平台内部的多个陶瓷插芯、多个陶瓷套筒、多个前盖、多个磁环和多个隔离器，光学平台一端具有多个按照一定的规则排列的通孔，每个通孔内部通过胶水将陶瓷插芯、陶瓷套筒、前盖、磁环和对应波长的隔离器粘接在一起，形成一个光接口，多个光接口组成光接口阵列。

优选的，光学平台的通孔均分为4段，每段的内径分别与对应前盖、陶瓷套筒、陶瓷插芯、磁环的外径匹配。

优选的，前盖和陶瓷套筒的对应通孔段内径一样，陶瓷插芯和磁环的对应通孔段内径一样；前盖、陶瓷套筒、陶瓷插芯和磁环分别与光学平台的通孔对应的部位用胶水沿轴向从左往右依次粘接固定，其中陶瓷插芯一部分嵌在陶瓷套筒内。

优选的，前盖左侧内边沿做5°-20°倒角，以便于外部陶瓷插芯和所述光接口连接。

优选的，陶瓷插芯右端面研磨4°-10°角，隔离器通过胶水粘接在该面中心，从而使隔离器右端面与通光面呈相同的角度，减少反射；光学平台还设有PCB粘接面、LD粘接面、mPD和透镜粘接面；光学平台一端具有4个水平等高等间距排列的通孔。

优选的，隔离器与磁环粘接固定，且隔离器本身切割4°-10°角，从而使隔离器右端面与垂直通光面呈一定的角度，减少反射；光学平台还设有PCB粘接面、LD粘接面、mPD和透镜和转折棱镜粘接面；光学平台的通孔有8个，分成上下2排交错排列，每排的4个通孔水平等高等间距。

一种光模块，包括光学组件、MUX组件、1块PCB、4个LD、 4个LD基板、4个mPD、1个mPD基板、4个透镜；LD和LD基板共晶后用胶水粘贴在光学平台的LD粘接面，分别和光学组件4个光接口的中心对准；mPD基板用胶水粘接在mPD和透镜粘接面；mPD用胶水粘在mPD基板上，分别和4个LD对应；MUX组件的4个输入端的陶瓷插芯分别插入到所述光学组件的4个光接口，1个输出端连接有LC适配器，用于和其它模块连通；PCB通过胶水粘贴在光学平台的PCB粘接面；LD和mPD通过金丝键合和PCB进行电气连接，从而实现发光和发光功率监控的功能；透镜将LD发出的光聚焦耦合到光学组件的光接口中，再输入到MUX中，从而实现4个波长的合波；该光模块还包括光接收组件，该光接收组件包括1个TIA、1个4通道的PD阵列和1个DeMUX组件；TIA和PD阵列用胶水直接粘在PCB上，并通过金丝键合实现PD和TIA、TIA和PCB的电气互连；DeMUX耦合对准后也直接用胶水粘接在PCB上；该光模块还包括壳体和盘纤架，盘纤架通过合理的光纤缠绕方式将MUX的光纤固定在壳体内。

一种光模块，包括光学组件、MPO16光学连接组件、1块PCB、8个LD、 8个LD基板、8个mPD、1个mPD基板、4个透镜一、4个透镜二和4个转折棱镜；LD和LD基板共晶后用胶水粘贴在光学平台的LD粘接面，分别和光学组件的8个光接口对应；mPD基板用胶水粘接在光学平台的mPD和透镜和转折棱镜粘接面，并靠近LD；mPD用胶水粘在mPD基板上，分别和8个LD对应；转折棱镜用胶水粘接在光学平台的mPD和透镜和转折棱镜粘接面，靠近光接口，并且和上面的4个光接口一一对应；MPO16光学连接组件的8个Tx连接光纤的陶瓷插芯分别插入到所述光学组件的8个光接口；PCB通过胶水粘贴在光学平台的PCB粘接面；LD和mPD通过金丝键合和PCB实现电气互连；透镜一将LD发出的光聚焦耦合到光学组件的下面4个光接口中；透镜二将另外4个LD发出的光聚焦，再通过转折棱镜，耦合到光学组件的上面4个光接口中；该光模块还包括壳体和光接收组件，该光接收组件包括2个TIA、2个4通道的PD阵列，并和光发射组件共用MPO16光学连接组件；TIA和PD阵列用胶水直接粘在PCB上，并通过金丝键合实现PD和TIA、TIA和PCB的电气互连；MPO16光学连接组件的光纤阵列耦合对准后也直接用胶水粘接在PCB上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：在光学平台内部集成多个光接口，可以有效缩减光发射通道之间的间距，从而大幅减小光发射组件的体积，缓解模块布局压力，实现在一块电路板上同时布局光发射组件和光接收组件；该光学组件由于集成度高，体积小，还可应用于8通道光模块中，为8通道的光模块提供了一种解决方案，并将波导型波分复用器的应用范围从4通道拓宽到8通道。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中光学组件爆炸示意图。

图2是本实用新型实施例1中光学组件内部剖面图。

图3是本实用新型实施例2中光学组件示意图。

图4是本实用新型实施例2中光学组件内部剖面图

图5是采用本实用新型实施例1的光模块示意图。

图6是图5的A局部放大视图。

图7是图5中光学组件的光路示意图。

图8是采用本实用新型实施例2的光模块正面示意图。

图9是图8的B局部放大视图。

图10是图8中光学组件的光路示意图。

图11是采用本实用新型实施例2的光模块反面示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1~11所示，本实施例提供了一种光学组件，包括光学平台1、置于光学平台内部的多个陶瓷插芯4、多个陶瓷套筒3、多个前盖2、多个磁环6和多个隔离器5，光学平台一端具有多个按照一定的规则排列的通孔7，每个通孔内部通过胶水将陶瓷插芯、陶瓷套筒、前盖、磁环和对应波长的隔离器粘接在一起，形成一个光接口，多个光接口组成光接口阵列。

在本实用新型实施例中，光学平台的通孔均分为4段，每段的内径分别与对应前盖、陶瓷套筒、陶瓷插芯、磁环的外径匹配。

在本实用新型实施例中，前盖和陶瓷套筒的对应通孔段内径一样，陶瓷插芯和磁环的对应通孔段内径一样；前盖、陶瓷套筒、陶瓷插芯和磁环分别与光学平台的通孔对应的部位用胶水沿轴向从左往右依次粘接固定，其中陶瓷插芯一部分嵌在陶瓷套筒内，一部分和光学平台通孔内对应的部位粘接。

在本实用新型实施例中，前盖左侧内边沿12做5°-20°倒角，以便于外部陶瓷插芯和所述光接口连接。隔离器为磁光型隔离器。

在本实用新型实施例1中，陶瓷插芯右端面11研磨4°-10°角，隔离器通过胶水粘接在该面中心，从而使隔离器右端面14与通光面呈相同的角度，减少反射；光学平台还设有PCB粘接面8、LD粘接面9、mPD和透镜粘接面10；光学平台一端具有4个水平等高等间距排列的通孔。一种光模块，包括光学组件24、MUX组件25、1块PCB26、4个LD27、 4个LD基板28、4个mPD29、1个mPD基板30、4个透镜31；LD和LD基板共晶后用胶水粘贴在光学平台的LD粘接面，分别和光学组件4个光接口的中心对准；mPD基板用胶水粘接在mPD和透镜粘接面；mPD用胶水粘在mPD基板上，分别和4个LD对应；MUX组件的4个输入端的陶瓷插芯分别插入到所述光学组件的4个光接口，1个输出端连接有LC适配器33，用于和其它模块连通；PCB通过胶水粘贴在光学平台的PCB粘接面；LD和mPD通过金丝键合和PCB进行电气连接，从而实现发光和发光功率监控的功能；透镜将LD发出的光聚焦耦合到光学组件的光接口中，再输入到MUX中，从而实现4个波长的合波；该光模块还包括光接收组件，该光接收组件包括1个TIA34、1个4通道的PD阵列35和1个DeMUX组件36；TIA和PD阵列用胶水直接粘在PCB上，并通过金丝键合实现PD和TIA、TIA和PCB的电气互连；DeMUX耦合对准后也直接用胶水粘接在PCB上；该光模块还包括壳体和盘纤架，盘纤架通过合理的光纤缠绕方式将MUX的光纤固定在壳体内。一种光模块的工作方法，光学组件在光模块中的主要作用是实现电信号到光信号的转化，4个LD粘接在光学组件的LD粘接面，通过金丝键合的方式和PCB进行电气互连，PCB给LD提供电流使其发光，将电信号转换成光信号，其光束发散并大致呈现高斯分布；4个mPD 粘接在光学组件的mPD和透镜粘接面靠近LD的一侧，其光敏面朝上，并位于LD出光口偏下位置，由于LD出光发散，其小部分出光37会照到mPD光敏面上，将光信号转换成电信号，并通过金丝键合与PCB进行电气连接，从而实现对LD的发光功率监控；LD的绝大部分出光38将通过透镜聚焦耦合到所述光学组件的光接口，再输入到MUX中，实现4个波长的合波，最后通过MUX组件的LC适配器输出光模块，和其它模块连通。光接收组件的工作原理如下：其它模块输出的带有4路信号的光通过LC接口输入到该光模块，DeMUX将这4路信号光分开，分别输入到对应的PD，PD将光信号转换成电信号，通过TIA放大成电压信号输入到PCB。该光模块通过采用该光学组件，有效缩减了光发射通道之间的间距，从而大幅减小光发射组件的体积，缓解模块布局压力，实现在一块电路板上同时布局光发射组件和光接收组件。

在本实用新型实施例2中，隔离器与磁环粘接固定，且隔离器本身切割4°-10°角，从而使隔离器右端面与垂直通光面呈一定的角度，减少反射；光学平台还设有PCB粘接面、LD粘接面、mPD和透镜和转折棱镜粘接面13；光学平台的通孔有8个，分成上下2排交错排列，每排的4个通孔水平等高等间距。一种光模块，包括光学组件、MPO16光学连接组件40、1块PCB、8个LD、 8个LD基板、8个mPD、1个mPD基板、4个透镜一46、4个透镜二47和4个转折棱镜48；LD和LD基板共晶后用胶水粘贴在光学平台的LD粘接面，分别和光学组件的8个光接口对应；mPD基板用胶水粘接在光学平台的mPD和透镜和转折棱镜粘接面，并靠近LD；mPD用胶水粘在mPD基板上，分别和8个LD对应；转折棱镜用胶水粘接在光学平台的mPD和透镜和转折棱镜粘接面，靠近光接口，并且和上面的4个光接口一一对应；MPO16光学连接组件的8个Tx连接光纤的陶瓷插芯分别插入到所述光学组件的8个光接口；PCB通过胶水粘贴在光学平台的PCB粘接面；LD和mPD通过金丝键合和PCB实现电气互连；透镜一将LD发出的光聚焦耦合到光学组件的下面4个光接口中；透镜二将另外4个LD发出的光聚焦，再通过转折棱镜，耦合到光学组件的上面4个光接口中；该光模块还包括壳体和光接收组件，该光接收组件包括2个TIA、2个4通道的PD阵列，并和光发射组件共用MPO16光学连接组件；TIA和PD阵列用胶水直接粘在PCB上，并通过金丝键合实现PD和TIA、TIA和PCB的电气互连；MPO16光学连接组件的光纤阵列55耦合对准后也直接用胶水粘接在PCB上。一种光模块的工作方法，光学组件在光模块中的主要作用是实现电信号到光信号的转化；为了压缩光发射组件的体积，这8个通道的光接口不在同一水平高度，而是上下两排交错排列；上排光接口需要用一个转折棱镜来调整光路，所以工作距离要比下排光接口的工作距离长，需要选用两种不同焦距的透镜；下排的4个光接口选用透镜一；上排的4个光接口选用透镜二，其焦距比透镜一长；透镜一将对应的LD出光直接聚焦耦合到对应的下排光接口中，如实施例1；透镜二将对应的LD出光聚焦，然后经过转折棱镜，转折棱镜的两个面51与水平方向呈45°角，并且镀反射膜，将透镜二聚焦过来的光束偏折一段位移，然后经过隔离器，耦合到对应的上排光接口的陶瓷插芯中，再通过MPO16光学连接组件输出光模块，和其它模块连通。光接收组件的工作原理如下：其它模块输出的光通过MPO16光学连接组件的MT接口输入到该光模块，MPO16光学连接组件的光纤阵列前端研磨41-45°角，分别将输入光信号反射到对应的PD，PD将光信号转换成电信号，通过TIA放大成电压信号输入到PCB。该光模块通过采用该光学组件，进一步缩减了光发射通道之间的间距，大幅减小光发射组件的体积，成功应用于8通道光模块。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims

1.一种光学组件，包括光学平台、置于光学平台内部的多个陶瓷插芯、多个陶瓷套筒、多个前盖、多个磁环和多个隔离器，其特征在于：光学平台一端具有多个按照一定的规则排列的通孔，每个通孔内部通过胶水将陶瓷插芯、陶瓷套筒、前盖、磁环和对应波长的隔离器粘接在一起，形成一个光接口，多个光接口组成光接口阵列。

2.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于：光学平台的通孔均分为4段，每段的内径分别与对应前盖、陶瓷套筒、陶瓷插芯、磁环的外径匹配。

3.根据权利要求2所述的光学组件，其特征在于：前盖和陶瓷套筒的对应通孔段内径一样，陶瓷插芯和磁环的对应通孔段内径一样；前盖、陶瓷套筒、陶瓷插芯和磁环分别与光学平台的通孔对应的部位用胶水沿轴向从左往右依次粘接固定，其中陶瓷插芯一部分嵌在陶瓷套筒内。

4.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于：前盖左侧内边沿做5°-20°倒角，以便于外部陶瓷插芯和所述光接口连接。

5.根据权利要求1-4任一所述的光学组件，其特征在于：陶瓷插芯右端面研磨4°-10°角，隔离器通过胶水粘接在该面中心，从而使隔离器右端面与通光面呈相同的角度，减少反射；光学平台还设有PCB粘接面、LD粘接面、mPD和透镜粘接面；光学平台一端具有4个水平等高等间距排列的通孔。

6.根据权利要求1-4任一所述的光学组件，其特征在于：隔离器与磁环粘接固定，且隔离器本身切割4°-10°角，从而使隔离器右端面与垂直通光面呈一定的角度，减少反射；光学平台还设有PCB粘接面、LD粘接面、mPD和透镜和转折棱镜粘接面；光学平台的通孔有8个，分成上下2排交错排列，每排的4个通孔水平等高等间距。

7.一种采用如权利要求5所述的光学组件的光模块，其特征在于：包括光学组件、MUX组件、1块PCB、4个LD、 4个LD基板、4个mPD、1个mPD基板、4个透镜；LD和LD基板共晶后用胶水粘贴在光学平台的LD粘接面，分别和光学组件4个光接口的中心对准；mPD基板用胶水粘接在mPD和透镜粘接面；mPD用胶水粘在mPD基板上，分别和4个LD对应；MUX组件的4个输入端的陶瓷插芯分别插入到所述光学组件的4个光接口，1个输出端连接有LC适配器，用于和其它模块连通；PCB通过胶水粘贴在光学平台的PCB粘接面；LD和mPD通过金丝键合和PCB进行电气连接，从而实现发光和发光功率监控的功能；透镜将LD发出的光聚焦耦合到光学组件的光接口中，再输入到MUX中，从而实现4个波长的合波；该光模块还包括光接收组件，该光接收组件包括1个TIA、1个4通道的PD阵列和1个DeMUX组件；TIA和PD阵列用胶水直接粘在PCB上，并通过金丝键合实现PD和TIA、TIA和PCB的电气互连；DeMUX耦合对准后也直接用胶水粘接在PCB上；该光模块还包括壳体和盘纤架，盘纤架通过合理的光纤缠绕方式将MUX的光纤固定在壳体内。

8.一种采用如权利要求6所述的光学组件的光模块，其特征在于：包括光学组件、MPO16光学连接组件、1块PCB、8个LD、 8个LD基板、8个mPD、1个mPD基板、4个透镜一、4个透镜二和4个转折棱镜；LD和LD基板共晶后用胶水粘贴在光学平台的LD粘接面，分别和光学组件的8个光接口对应；mPD基板用胶水粘接在光学平台的mPD和透镜和转折棱镜粘接面，并靠近LD；mPD用胶水粘在mPD基板上，分别和8个LD对应；转折棱镜用胶水粘接在光学平台的mPD和透镜和转折棱镜粘接面，靠近光接口，并且和上面的4个光接口一一对应；MPO16光学连接组件的8个Tx连接光纤的陶瓷插芯分别插入到所述光学组件的8个光接口；PCB通过胶水粘贴在光学平台的PCB粘接面；LD和mPD通过金丝键合和PCB实现电气互连；透镜一将LD发出的光聚焦耦合到光学组件的下面4个光接口中；透镜二将另外4个LD发出的光聚焦，再通过转折棱镜，耦合到光学组件的上面4个光接口中；该光模块还包括壳体和光接收组件，该光接收组件包括2个TIA、2个4通道的PD阵列，并和光发射组件共用MPO16光学连接组件；TIA和PD阵列用胶水直接粘在PCB上，并通过金丝键合实现PD和TIA、TIA和PCB的电气互连；MPO16光学连接组件的光纤阵列耦合对准后也直接用胶水粘接在PCB上。