CN218350560U - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光模块，包括：电路板和光发射器件，其中，光发射器件包括：第三陶瓷基板，一端与电路板打线连接。光发射芯片，设置于第三陶瓷基板上方，用于发射信号光。第一透镜，设置于光发射芯片的出光光路上，用于将信号光转换为会聚光。第五基板，设置于第一透镜的上方，其下表面向下方凸起形成透镜承载部。光电探测器设置于透镜承载部的侧壁，接收光发射芯片的部分信号光，并将部分信号光转换为电信号。光电探测器的光敏面朝向光发射芯片的出光口设置；光电探测器的下表面高于光发射芯片的出光中心轴设置。光电探测器接收部分的光发射芯片发出的信号光，实现了对光发射芯片的光功率的直接监测，提高光功率监测的准确性。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

随着云计算、移动互联网、视频等新型业务和应用模式发展，光通信技术的发展进步变的愈加重要。而在光通信技术中，光模块是实现光电信号相互转换的工具，是光通信设备中的关键器件之一，并且随着光通信技术发展的需求光模块的传输速率不断提高。

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。通常为避免光功率过低或过高导致信号异常，设置有对发射端的光功率进行监测，及时调整出光光功率。

实用新型内容

本申请提供了一种光模块，以提高对光发射芯片的光功率的监测准确性。

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：

本申请实施例公开了一种光模块，包括：

电路板；

光发射器件，与所述电路板电连接，包括：

第三陶瓷基板，一端与所述电路板打线连接；

光发射芯片，设置于所述第三陶瓷基板上方，用于发射信号光；

第一透镜，设置于所述光发射芯片的出光光路上，用于将所述信号光转换为会聚光；

第五基板，设置于所述第一透镜的上方，其下表面向下方凸起形成透镜承载部；

光电探测器，设置于所述透镜承载部的侧壁，位于所述第一透镜与所述光发射芯片之间，接收所述光发射芯片的部分信号光，并将所述部分信号光转换为电信号；

所述光电探测器的光敏面朝向所述光发射芯片的出光口设置；

所述光电探测器的下表面高于所述光发射芯片的出光中心轴设置。

本申请的有益效果：

本申请公开了一种光模块，包括：电路板和光发射器件，其中，光发射器件包括：第三陶瓷基板，一端与所述电路板打线连接。光发射芯片，设置于所述第三陶瓷基板上方，用于发射信号光。第一透镜，设置于所述光发射芯片的出光光路上，用于将所述信号光转换为会聚光。第五基板，设置于所述第一透镜的上方，其下表面向下方凸起形成透镜承载部。光电探测器，设置于所述透镜承载部的侧壁，位于所述第一透镜与所述光发射芯片之间，接收所述光发射芯片的部分信号光，并将所述部分信号光转换为电信号。所述光电探测器的光敏面朝向所述光发射芯片的出光口设置；所述光电探测器的下表面高于所述光发射芯片的出光中心轴设置。光电探测器接收部分的光发射芯片发出的信号光，实现了对光发射芯片的光功率的直接监测，提高光功率监测的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本公开中的技术方案，下面将对本公开一些实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，以下描述中的附图可以视作示意图，并非对本公开实施例所涉及的产品的实际尺寸、方法的实际流程、信号的实际时序等的限制。

图1为根据一些实施例的一种光通信系统的连接关系图；

图2为根据一些实施例的一种光网络终端的结构图；

图3为根据一些实施例的一种光模块的结构图；

图4为根据一些实施例的一种光模块的分解图；

图5为本申请提供的一种光发射器件与电路板连接结构示意图；

图6为本申请提供的一种光发射器件与电路板拆分的结构示意图；

图7为本申请提供的一种光发射器件的剖面结构示意图；

图8为本申请提供的一种光发射器件的拆分局部结构示意图；

图9为本申请示例的一种光发射器件局部剖面结构示意图一；

图10为本申请实施例提供的一种光发射器件局部光路示意图一；

图11为本申请示例的一种光发射器件局部剖面结构示意图二；

图12为本申请实施例提供的一种光发射器件局部光路示意图二；

图13为本申请示例的一种光发射器件局部剖面结构示意图三；

图14为本申请实施例提供的一种光发射器件局部光路示意图三；

图15为本申请示例的一种光发射器件局部剖面结构示意图四；

图16为本申请实施例提供的一种光发射器件局部光路示意图四；

图17为本申请示例的一种光发射器件局部剖面结构示意图五；

图18为本申请实施例提供的一种光发射器件局部光路示意图五。

具体实施方式

下面将结合附图，对本公开一些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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

光通信系统中，使用光信号携带待传输的信息，并使携带有信息的光信号通过光纤或光波导等信息传输设备传输至计算机等信息处理设备，以完成信息的传输。由于光通过光纤或光波导传输时具有无源传输特性，因此可以实现低成本、低损耗的信息传输。此外，光纤或光波导等信息传输设备传输的信号是光信号，而计算机等信息处理设备能够识别和处理的信号是电信号，因此为了在光纤或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，需要实现电信号与光信号的相互转换。

光模块在光通信技术领域中实现上述光信号与电信号的相互转换功能。光模块包括光口和电口，光模块通过光口实现与光纤或光波导等信息传输设备的光通信，通过电口实现与光网络终端(例如，光猫)之间的电连接，电连接主要用于供电、I2C信号传输、数据信息传输以及接地等；光网络终端通过网线或无线保真技术(Wi-Fi)将电信号传输给计算机等信息处理设备。

图1为光通信系统的连接关系图。如图1所示，光通信系统包括远端服务器1000、本地信息处理设备2000、光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103。

光纤101的一端连接远端服务器1000，另一端通过光模块200与光网络终端100连接。光纤本身可支持远距离信号传输，例如数千米(6千米至8千米)的信号传输，在此基础上如果使用中继器，则理论上可以实现无限距离传输。因此在通常的光通信系统中，远端服务器1000与光网络终端100之间的距离通常可达到数千米、数十千米或数百千米。

网线103的一端连接本地信息处理设备2000，另一端连接光网络终端100。本地信息处理设备2000可以为以下设备中的任一种或几种：路由器、交换机、计算机、手机、平板电脑、电视机等。

远端服务器1000与光网络终端100之间的物理距离大于本地信息处理设备2000与光网络终端100之间的物理距离。本地信息处理设备2000与远端服务器1000之间的连接由光纤101与网线103完成；而光纤101与网线103之间的连接由光模块200和光网络终端100完成。

光模块200包括光口和电口，光口被配置为接入光纤101，从而使得光模块200与光纤101建立双向的光信号连接；电口被配置为接入光网络终端100中，从而使得光模块200与光网络终端100建立双向的电信号连接。光模块200实现光信号与电信号的相互转换，从而使得光纤101与光网络终端100之间建立信息连接。示例地，来自光纤101的光信号由光模块200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200转换为光信号输入至光纤101中。由于光模块200是实现光信号与电信号相互转换的工具，不具有处理数据的功能，在上述光电转换过程中，信息并未发生变化。

光网络终端100包括大致呈长方体的壳体(housing)，以及设置在壳体上的光模块接口102和网线接口104。光模块接口102被配置为接入光模块200，从而使得光网络终端100与光模块200建立双向的电信号连接；网线接口104被配置为接入网线103，从而使得光网络终端100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。示例地，光网络终端100将来自光模块200的电信号传递给网线103，将来自网线103的电信号传递给光模块200，因此光网络终端100作为光模块200的上位机，可以监控光模块200的工作。光模块200的上位机除光网络终端100之外还可以包括光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)等。

远端服务器1000通过光纤101、光模块200、光网络终端100及网线103，与本地信息处理设备2000之间建立了双向的信号传递通道。

图2为光网络终端的结构图，为了清楚地显示光模块200与光网络终端100的连接关系，图2仅示出了光网络终端100的与光模块200相关的结构。如图2所示，光网络终端100还包括设置于壳体内的电路板105，设置在电路板105表面的笼子106，设置在笼子106上的散热器107，以及设置在笼子106内部的电连接器。电连接器被配置为接入光模块200的电口；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的笼子106中，由笼子106固定光模块200，光模块200产生的热量传导给笼子106，然后通过散热器107进行扩散。光模块200插入笼子106中后，光模块200的电口与笼子106内部的电连接器连接，从而光模块200与光网络终端100建议双向的电信号连接。此外，光模块200的光口与光纤101连接，从而光模块200与光纤101建立双向的光信号连接。

图3为根据一些实施例的一种光模块的结构图。如图3所示，光模块200包括壳体(shell)，设置于壳体内的电路板300及光收发组件400。

壳体包括上壳体201和下壳体202，上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口的上述壳体；壳体的外轮廓一般呈现方形体。

在本公开的一些实施例中，下壳体202包括底板2021以及位于底板2021两侧、与底板2021垂直设置的两个下侧板2022；上壳体201包括盖板2011，盖板2011盖合在下壳体202的两个下侧板2022上，以形成上述壳体。

在一些实施例中，下壳体202包括底板2021以及位于底板2021两侧、与底板2021垂直设置的两个下侧板2022；上壳体201包括盖板2011以及位于盖板2011两侧、与盖板2011垂直设置的两个上侧板，由两个上侧板与两个下侧板2022结合，以实现上壳体201盖合在下壳体202上。

两个开口204和205的连线所在的方向可以与光模块200的长度方向一致，也可以与光模块200的长度方向不一致。例如，开口204位于光模块200的端部(图3的右端)，开口205也位于光模块200的端部(图3的左端)。或者，开口204位于光模块200的端部，而开口205则位于光模块200的侧部。开口204为电口，电路板300的金手指从电口204伸出，插入上位机(例如，光网络终端100)中；开口205为光口，被配置为接入外部光纤101，以使外部光纤101连接光模块200内部的光收发组件400。

采用上壳体201、下壳体202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201、下壳体202对这些器件形成封装保护。此外，在装配电路板300和光收发组件400等器件时，便于这些器件的定位部件、散热部件以及电磁屏蔽部件的部署，有利于自动化地实施生产。

在一些实施例中，上壳体201及下壳体202一般采用金属材料制成，利于实现电磁屏蔽以及散热。

在一些实施例中，光模块200还包括位于其壳体外部的解锁部件，解锁部件被配置为实现光模块200与上位机之间的固定连接，或解除光模块200与上位机之间的固定连接。

示例地，解锁部件位于下壳体202的两个下侧板2022的外壁上，具有与上位机笼子(例如，光网络终端100的笼子106)匹配的卡合部件。当光模块200插入上位机的笼子里，由解锁部件的卡合部件将光模块200固定在上位机的笼子里；拉动解锁部件时，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200与上位机的卡合关系，从而可以将光模块200从上位机的笼子里抽出。

电路板300包括电路走线、电子元件及芯片，通过电路走线将电子元件和芯片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功能。电子元件例如包括电容、电阻、三极管、金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，MOSFET)。芯片例如包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、激光驱动芯片、限幅放大器(limiting amplifier)、时钟数据恢复(Clock and Data Recovery，CDR)芯片、电源管理芯片、数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)芯片。

电路板300一般为硬性电路板，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地承载上述电子元件和芯片；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地承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中。

电路板300还包括形成在其端部表面的金手指，金手指由相互独立的多个引脚组成。电路板300插入笼子106中，由金手指与笼子106内的电连接器导通连接。金手指可以仅设置在电路板300一侧的表面(例如图4所示的上表面)，也可以设置在电路板300上下两侧的表面，以适应引脚数量需求大的场合。金手指被配置为与上位机建立电连接，以实现供电、接地、I2C信号传递、数据信号传递等。

当然，部分光模块中也会使用柔性电路板。柔性电路板一般与硬性电路板配合使用，以作为硬性电路板的补充。例如，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400包括光发射器件及光接收器件，光发射器件被配置为实现光信号的发射，光接收器件被配置为实现光信号的接收。示例地，光发射器件及光接收器件结合在一起，形成一体地光收发组件。

为了实现光发射器件与外部光纤之间的连接，在光发射器件的一端设有光纤适配器500，用于连接光发射器件和外部光纤。

图5为本申请提供的一种光发射器件与电路板连接结构示意图，图6为本申请提供的一种光发射器件与电路板拆分的结构示意图。如图5和图6中所示，在本申请的一些实施例中，电路板300设有发射通孔310，发射壳体410嵌入发射通孔310的内部，且电路板临近发射通孔的一侧设置有驱动引脚，通过打线与光发射芯片430、半导体制冷器连接。发射壳体410的一端设置光纤适配器500，光发射芯片430发出的信号光经透镜430后耦合至光纤适配器500内，经光纤适配器500传递至外部。

图7为本申请提供的一种光发射器件的剖面结构示意图，图8为本申请提供的一种光发射器件的拆分局部结构示意图。发射底座413的上方设置有第一金属陶瓷基板441，其上方设置有半导体制冷器440。第一金属陶瓷基板441设有制冷驱动电路，与电路板打线连接，用于驱动半导体制冷器440，对光发射器件进行温度调节。

半导体制冷器440的上方设置有第二陶瓷基板442，其上方设置有透镜420、第三金属陶瓷基板443，透镜420设置于第三金属陶瓷基板443与光纤插芯510之间，第三金属陶瓷基板443的上方设有光发射芯片430。光发射芯片430朝向光纤适配器方500向出射信号光，此时的信号光为发散光，经透镜后形成会聚光，会聚光再经过光纤适配器内的光隔离器后，会聚光的光斑位于光纤插芯510的端面处，经过光纤适配器传递至外部光纤。

在光模块中，通常设置有光电探测器450用于探测光发射芯片430发出的信号光的强度。光电探测器450与数据处理芯片电连接，数据处理芯片通过接收信号光的强度，调节对光发射芯片430的供电，以保证信号传输效率。

实施例一

图9为本申请示例的一种光发射器件局部剖面结构示意图一。图10为本申请实施例提供的一种光发射器件局部光路示意图一。如图9和图10中所示，为了实现光电探测器450对光发射芯片430发出的信号光的强度的探测，本申请提供的光发射器件包括：第三金属陶瓷基板443和设置于第三金属陶瓷基板443上表面的光发射芯片430，第一透镜设置于光发射芯片430的出光光路上。为实现对光发射芯片发出的信号光的光功率进行监测，在第一透镜与光发射芯片之间设置光电探测器450，实现光信号转换为电信号，并将电信号发送至MCU。MCU芯片接收电信号后根据电信号计算当前光功率，根据当前光功率与预设光功率阈值进行比对，调节光发射芯片的供电电压以实现对出光功率的调节。

为实现对光发射芯片的出光光功率的准确监测，光电探测器450设置于第一透镜与光发射芯片之间，位于第三金属陶瓷基板的上表面。光电探测器450的光敏面朝向上方设置，用于接收光发射芯片发出的部分信号光，对该部分信号光进行探测。

第一透镜为会聚透镜，接收光发射芯片发出的信号光后，将信号光会聚成一个光斑，发射光纤位于第一透镜的出光一侧，用于接收第一透镜会聚后的信号光。光发射芯片发出的信号光为发散光，部分被光电探测器450的光敏面接收，其他信号光经第一透镜会聚至发射光纤，经发射光纤传递出去。

在本申请示例中，第三金属陶瓷基板443和光发射芯片430之间设置有第四金属陶瓷基板444，以调节光发射芯片与光电探测器450之间的高度差。

为保证光电探测器450能够接收光发射芯片前出光光功率的5％～8％，光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离H为100～150μm，光电探测器450的右端与光发射芯片的出光口的水平距离L1为0.2～1.2mm。光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离过大，或光电探测器450的右端与光发射芯片的出光口的水平距离过大，将导致光电探测器450接收到的光较少，影响光电探测器450的探测准确率。光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离过小，或光电探测器450的右端与光发射芯片的出光口的水平距离过小，将导致光电探测器450对光发射芯片的出光口发射的信号光的遮挡过多，导致发射光纤的接收光功率较小，影响耦合效率。

光电探测器450的右端朝向光发射芯片的出光口。

为实现第一透镜对信号光的会聚作用，第一透镜的中心与光发射芯片的出光口的水平距离L2为2.5～5.5mm。第一透镜的中心与光发射芯片的出光口的水平距离过大或过小，将影响信号光的耦合效率。

在本申请实施例中，光发射芯片和光电探测器450的电路设置于第三陶瓷金属基板与第四金属陶瓷基板的表面，与电路板通过打线进行连接。

为了实现对发射光纤的定位，以及提高光的耦合效率，设有光纤适配器500，位于第一透镜的出光一侧。

为了提高光的耦合效率，在本申请示例中，光纤适配器、光发射芯片和第一透镜的中心轴在一条直线上。本申请实施例提供了一种光发射器件，包括：第三金属陶瓷基板443和设置于第三金属陶瓷基板443上表面的光发射芯片430，第一透镜设置于光发射芯片430的出光光路上。光电探测器450设置于第三金属陶瓷基板的上表面。光电探测器450的光敏面朝向上方设置，用于接收光发射芯片发出的部分信号光，对该部分信号光进行探测。第一透镜为会聚透镜，接收光发射芯片发出的信号光后，将信号光会聚成一个光斑，发射光纤位于第一透镜的出光一侧，用于接收第一透镜会聚后的信号光。光发射芯片发出的信号光为发散光，部分被光电探测器450的光敏面接收，其他信号光经第一透镜会聚至发射光纤，经发射光纤传递出去。

实施例二

图11为本申请示例的一种光发射器件局部剖面结构示意图二。图12为本申请实施例提供的一种光发射器件局部光路示意图二。如图11和图12中所示，为了实现光电探测器450对光发射芯片430发出的信号光的强度的探测，本申请提供的光发射器件包括：第三金属陶瓷基板443和设置于第三金属陶瓷基板443上表面的光发射芯片430，第二透镜421设置于光发射芯片430的出光光路上。第三透镜422设置于第二透镜421与光纤适配器500之间。

为实现对光发射芯片发出的信号光的光功率进行监测，在第二透镜与光发射芯片之间设置光电探测器450，实现光信号转换为电信号，并将电信号发送至MCU。MCU芯片接收电信号后根据电信号计算当前光功率，根据当前光功率与预设光功率阈值进行比对，调节光发射芯片的供电电压以实现对出光功率的调节。

为实现对光发射芯片的出光光功率的准确监测，光电探测器450设置于第二透镜与光发射芯片之间，位于第三金属陶瓷基板的上表面。光电探测器450的光敏面朝向上方设置，用于接收光发射芯片发出的部分信号光，对该部分信号光进行探测。

第二透镜为准直透镜，接收光发射芯片发出的信号光后，将信号光转换为准直信号光。第三透镜422设置于第二透镜421与光纤适配器500之间，第三透镜422为将准直信号光转换为会聚信号光。

光纤适配器500位于第三透镜的出光一侧，用于接收第三透镜会聚后的信号光。光发射芯片发出的信号光为发散光，部分被光电探测器450的光敏面接收，其他信号光经第二透镜准之后，再经过第三透镜会聚至光纤适配器500，经光纤适配器500的发射光纤传递出去。

在本申请示例中，第三金属陶瓷基板443和光发射芯片430之间设置有第四金属陶瓷基板444，以调节光发射芯片与光电探测器450之间的高度差。

为保证光电探测器450能够接收光发射芯片前出光光功率的5％～8％，光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离H为100～150μm，光电探测器450的右端与光发射芯片的出光口的水平距离L1为0.2～1.2mm。光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离过大，或光电探测器450的右端与光发射芯片的出光口的水平距离过大，将导致光电探测器450接收到的光较少，影响光电探测器450的探测准确率。光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离过小，或光电探测器450的右端与光发射芯片的出光口的水平距离过小，将导致光电探测器450对光发射芯片的出光口发射的信号光的遮挡过多，导致发射光纤的接收光功率较小，影响耦合效率。

第二透镜的中心与光发射芯片的出光口的水平距离L2为2.5～5.5mm。第二透镜的中心与光发射芯片的出光口的水平距离过大或过小，将影响信号光的耦合效率。

在本申请实施例中，光发射芯片和光电探测器450的电路设置于第三陶瓷金属基板与第四金属陶瓷基板的表面，与电路板通过打线进行连接。

为了实现对发射光纤的定位，以及提高光的耦合效率，设有光纤适配器500，位于第一透镜的出光一侧。

为了提高光的耦合效率，在本申请示例中，光纤适配器、光发射芯片、第二透镜和第三透镜的中心轴在一条直线上。

本申请实施例提供了一种光发射器件，包括：第三金属陶瓷基板443和设置于第三金属陶瓷基板443上表面的光发射芯片430，第二透镜设置于光发射芯片430的出光光路上。光电探测器450设置于第三金属陶瓷基板的上表面。光电探测器450的光敏面朝向上方设置，用于接收光发射芯片发出的部分信号光，对该部分信号光进行探测。第二透镜为准直透镜，接收光发射芯片发出的信号光后，将信号光转换为平行信号光。该平行信号光经过第三透镜后形成会聚信号光，发射光纤位于第三透镜的出光一侧，用于接收第三透镜会聚后的信号光。光发射芯片发出的信号光为发散光，部分被光电探测器450的光敏面接收，其他信号光经第二透镜、第三透镜后发射光纤，经发射光纤传递出去。

实施例三

图13为本申请示例的一种光发射器件局部剖面结构示意图三。图14为本申请实施例提供的一种光发射器件局部光路示意图三。如图13和图14中所示，为了实现光电探测器450对光发射芯片430发出的信号光的强度的探测，本申请提供的光发射器件包括：第三金属陶瓷基板443和设置于第三金属陶瓷基板443上表面的光发射芯片430，第一透镜设置于光发射芯片430的出光光路上。为实现对光发射芯片发出的信号光的光功率进行监测，在第一透镜与光发射芯片之间设置光电探测器450，实现光信号转换为电信号，并将电信号发送至MCU。MCU芯片接收电信号后根据电信号计算当前光功率，根据当前光功率与预设光功率阈值进行比对，调节光发射芯片的供电电压以实现对出光功率的调节。

为实现对光发射芯片的出光光功率的准确监测，光电探测器450设置于第一透镜与光发射芯片之间。在第一透镜的上表面设置第五基板445，第五基板的一端向下方凸起形成透镜承载部，光电探测器450设置于透镜承载部。

如图14中所示，光电探测器450的光敏面朝向光发射芯片的出光口方向设置，用于接收光发射芯片发出的部分信号光，对该部分信号光进行探测。

第一透镜为会聚透镜，接收光发射芯片发出的信号光后，将信号光会聚成一个光斑，光位于第一透镜的出光一侧，用于接收第一透镜会聚后的信号光。光发射芯片发出的信号光为发散光，部分被光电探测器450的光敏面接收，其他信号光经第一透镜会聚至发射光纤，经发射光纤传递出去。

在本申请示例中，第三金属陶瓷基板443和光发射芯片430之间设置有第四金属陶瓷基板444，以调节光发射芯片与光电探测器450之间的高度差。

为保证光电探测器450能够接收光发射芯片前出光光功率的5％～8％，光电探测器450的光敏面下端与光发射芯片的光轴的垂直距离H2为200～150μm，光电探测器450的光敏面与光发射芯片的出光口的水平距离L1为0.2～1.2mm。光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离过大，或光电探测器450的右端与光发射芯片的出光口的水平距离过大，将导致光电探测器450接收到的光较少，影响光电探测器450的探测准确率。光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离过小，或光电探测器450的右端与光发射芯片的出光口的水平距离过小，将导致光电探测器450对光发射芯片的出光口发射的信号光的遮挡过多，导致发射光纤的接收光功率较小，影响耦合效率。

为实现第一透镜对信号光的会聚作用，第一透镜的中心与光发射芯片的出光口的水平距离L2为2.5～5.5mm。第一透镜的中心与光发射芯片的出光口的水平距离过大或过小，将影响信号光的耦合效率。

在本申请实施例中，光发射芯片的电路设置于第三陶瓷金属基板与第四金属陶瓷基板的表面，与电路板通过打线进行连接。和光电探测器450的电路设置于第五基板表面，与电路板通过打线进行连接。

为了实现对发射光纤的定位，以及提高光的耦合效率，设有光纤适配器500，位于第一透镜的出光一侧。

为了提高光的耦合效率，在本申请示例中，光纤适配器、光发射芯片和第一透镜的中心轴在一条直线上。本申请实施例提供了一种光发射器件，包括：第三金属陶瓷基板443和设置于第三金属陶瓷基板443上表面的光发射芯片430，第一透镜设置于光发射芯片430的出光光路上。第一透镜的上方设置第五基板，其侧壁设置有光电探测器450，用于接收光发射芯片发出的部分信号光，对该部分信号光进行探测。第一透镜为会聚透镜，接收光发射芯片发出的信号光后，将信号光会聚成一个光斑，发射光纤位于第一透镜的出光一侧，用于接收第一透镜会聚后的信号光。光发射芯片发出的信号光为发散光，部分被光电探测器450的光敏面接收，其他信号光经第一透镜会聚至发射光纤，经发射光纤传递出去。

实施例四

图15为本申请示例的一种光发射器件局部剖面结构示意图四。图16为本申请实施例提供的一种光发射器件局部光路示意图四。如图15和图16中所示，为了实现光电探测器450对光发射芯片430发出的信号光的强度的探测，本申请提供的光发射器件包括：第三金属陶瓷基板443和设置于第三金属陶瓷基板443上表面的光发射芯片430，第一透镜设置于光发射芯片430的出光光路上。为实现对光发射芯片发出的信号光的光功率进行监测，在第一透镜与光发射芯片之间设置光电探测器450，实现光信号转换为电信号，并将电信号发送至MCU。MCU芯片接收电信号后根据电信号计算当前光功率，根据当前光功率与预设光功率阈值进行比对，调节光发射芯片的供电电压以实现对出光功率的调节。

为实现对光发射芯片的出光光功率的准确监测，光电探测器450设置于第一透镜与光发射芯片之间。在第一透镜的上表面设置第五基板，第五基板的一端向下方凸起形成透镜承载部，光电探测器450设置于透镜承载部。

如图15中所示，光电探测器450的光敏面朝向下方设置，用于接收光发射芯片发出的部分信号光，对该部分信号光进行探测。

第一透镜为会聚透镜，接收光发射芯片发出的信号光后，将信号光会聚成一个光斑，发射光纤位于第一透镜的出光一侧，用于接收第一透镜会聚后的信号光。光发射芯片发出的信号光为发散光，部分被光电探测器450的光敏面接收，其他信号光经第一透镜会聚至发射光纤，经发射光纤传递出去。

在本申请示例中，第三金属陶瓷基板443和光发射芯片430之间设置有第四金属陶瓷基板444，以调节光发射芯片与光电探测器450之间的高度差。

为保证光电探测器450能够接收光发射芯片前出光光功率的5％～8％，光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离H为100～150μm，光电探测器450的光敏面左端与光发射芯片的出光口的水平距离L1为0.2～1.5mm。光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离过大，或光电探测器450的右端与光发射芯片的出光口的水平距离过大，将导致光电探测器450接收到的光较少，影响光电探测器450的探测准确率。光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离过小，或光电探测器450的右端与光发射芯片的出光口的水平距离过小，将导致光电探测器450对光发射芯片的出光口发射的信号光的遮挡过多，导致发射光纤的接收光功率较小，影响耦合效率。

为实现第一透镜对信号光的会聚作用，第一透镜的中心与光发射芯片的出光口的水平距离L2为2.5～5.5mm。第一透镜的中心与光发射芯片的出光口的水平距离过大或过小，将影响信号光的耦合效率。

在本申请实施例中，光发射芯片和光电探测器450的电路设置于第三陶瓷金属基板与第四金属陶瓷基板的表面，与电路板通过打线进行连接。

为了实现对发射光纤的定位，以及提高光的耦合效率，设有光纤适配器500，位于第一透镜的出光一侧。

为了提高光的耦合效率，在本申请示例中，光纤适配器、光发射芯片和第一透镜的中心轴在一条直线上。本申请实施例提供了一种光发射器件，包括：第三金属陶瓷基板443和设置于第三金属陶瓷基板443上表面的光发射芯片430，第一透镜设置于光发射芯片430的出光光路上。第一透镜的上方设置第五基板，光电探测器450设置于第五基板的下表面，用于接收光发射芯片发出的部分信号光，对该部分信号光进行探测。第一透镜为会聚透镜，接收光发射芯片发出的信号光后，将信号光会聚成一个光斑，发射光纤位于第一透镜的出光一侧，用于接收第一透镜会聚后的信号光。光发射芯片发出的信号光为发散光，部分被光电探测器450的光敏面接收，其他信号光经第一透镜会聚至发射光纤，经发射光纤传递出去。

在本实施例中，第一透镜还可设置于分离第二透镜和第三透镜，其中第二透镜为准直透镜，第三透镜为会聚透镜，光电探测器450设置于第一透镜与光发射芯片之间。在第二透镜的上表面设置第五基板，第五基板的一端向下方凸起形成透镜承载部，光电探测器450设置于透镜承载部。

为保证光电探测器450能够接收光发射芯片前出光光功率的5％～8％，光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离H为100～150μm，光电探测器450的光敏面左端与光发射芯片的出光口的水平距离L1为0.2～1.5mm。光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离过大，或光电探测器450的右端与光发射芯片的出光口的水平距离过大，将导致光电探测器450接收到的光较少，影响光电探测器450的探测准确率。光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离过小，或光电探测器450的右端与光发射芯片的出光口的水平距离过小，将导致光电探测器450对光发射芯片的出光口发射的信号光的遮挡过多，导致发射光纤的接收光功率较小，影响耦合效率。

第二透镜的中心与光发射芯片的出光口的水平距离L2为2.5～5.5mm。第二透镜的中心与光发射芯片的出光口的水平距离过大或过小，将影响信号光的耦合效率。

实施例五

图17为本申请示例的一种光发射器件局部剖面结构示意图五。图18为本申请实施例提供的一种光发射器件局部光路示意图五。如图17和图18中所示，为了实现光电探测器450对光发射芯片430发出的信号光的强度的探测，本申请提供的光发射器件包括：第三金属陶瓷基板443和设置于第三金属陶瓷基板443上表面的光发射芯片430，第二透镜设置于光发射芯片430的出光光路上，将光发射芯片发出的信号光转换为平行光。第三透镜设置于第四透镜的出光一侧，将信号光会聚至光纤适配器500。为实现对光发射芯片发出的信号光的光功率进行监测，在第二透镜与光发射芯片之间设置光电探测器450，实现光信号转换为电信号，并将电信号发送至MCU。MCU芯片接收电信号后根据电信号计算当前光功率，根据当前光功率与预设光功率阈值进行比对，调节光发射芯片的供电电压以实现对出光功率的调节。

为实现对光发射芯片的出光光功率的准确监测，光电探测器450设置于第二透镜与光发射芯片之间。在第一透镜的上表面设置第五基板445，第五基板的一端向下方凸起形成透镜承载部，光电探测器450设置于透镜承载部。

如图17中所示，光电探测器450的光敏面朝向光发射芯片的出光口方向设置，用于接收光发射芯片发出的部分信号光，对该部分信号光进行探测。

第二透镜为准直透镜，接收光发射芯片发出的信号光后，将信号光转换为准直信号光。第三透镜422设置于第二透镜421与光纤适配器500之间，第三透镜422为将准直信号光转换为会聚信号光。

光纤适配器500位于第三透镜的出光一侧，用于接收第三透镜会聚后的信号光。光发射芯片发出的信号光为发散光，部分被光电探测器450的光敏面接收，其他信号光经第二透镜准之后，再经过第三透镜会聚至光纤适配器500，经光纤适配器500的发射光纤传递出去。

在本申请示例中，第三金属陶瓷基板443和光发射芯片430之间设置有第四金属陶瓷基板444，以调节光发射芯片与光电探测器450之间的高度差。

为保证光电探测器450能够接收光发射芯片前出光光功率的5％～8％，光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离H为100～150μm，光电探测器450的右端与光发射芯片的出光口的水平距离L1为0.2～1.2mm。光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离过大，或光电探测器450的右端与光发射芯片的出光口的水平距离过大，将导致光电探测器450接收到的光较少，影响光电探测器450的探测准确率。光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离过小，或光电探测器450的右端与光发射芯片的出光口的水平距离过小，将导致光电探测器450对光发射芯片的出光口发射的信号光的遮挡过多，导致发射光纤的接收光功率较小，影响耦合效率。

第二透镜的中心与光发射芯片的出光口的水平距离L2为2.5～5.5mm。第二透镜的中心与光发射芯片的出光口的水平距离过大或过小，将影响信号光的耦合效率。

在本申请实施例中，光发射芯片和光电探测器450的电路设置于第三陶瓷金属基板与第四金属陶瓷基板的表面，与电路板通过打线进行连接。

为了实现对发射光纤的定位，以及提高光的耦合效率，设有光纤适配器500，位于第一透镜的出光一侧。

为了提高光的耦合效率，在本申请示例中，光纤适配器、光发射芯片、第二透镜和第三透镜的中心轴在一条直线上。

在本申请的一些实施例中，光发射芯片、透镜以及光电探测器在下壳体的投影可设置于同一直线上。光电探测器在下壳体的投影也可位于光发射芯片、透镜在下壳体的投影的连线的一侧，光电探测器在下壳体的投影与第一下侧板距离大于光发射芯片与第一下侧板距离，也可光电探测器在下壳体的投影与第一下侧板距离大于光发射芯片与第一下侧板距离，光电探测器与第一下侧板的具体的距离大小，由透镜上反射膜的反射方向确定。

在本申请中，为实现对光功率的监测的准确性，光电探测器450能够接收光发射芯片前出光光功率的5％～8％，光电探测器450的光敏面与光发射芯片的光轴的垂直距离、光电探测器450的右端与光发射芯片的出光口的水平距离、透镜的中心与光发射芯片的出光口的水平距离可根据光发射芯片的出光参数进行设置。出光参数包括光强度、焦距等。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，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本申请的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、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，与所述电路板电连接，包括：

第三陶瓷基板，一端与所述电路板打线连接；

光发射芯片，设置于所述第三陶瓷基板上方，用于发射信号光；

第一透镜，设置于所述光发射芯片的出光光路上，用于将所述信号光转换为会聚光；

第五基板，设置于所述第一透镜的上方，其下表面向下方凸起形成透镜承载部；

光电探测器，设置于所述透镜承载部的侧壁，位于所述第一透镜与所述光发射芯片之间，接收所述光发射芯片的部分信号光，并将所述部分信号光转换为电信号；

所述光电探测器的光敏面朝向所述光发射芯片的出光口设置；

所述光电探测器的下表面高于所述光发射芯片的出光中心轴设置。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光电探测器的上表面与所述光发射芯片的出光中心轴之间的垂直距离为大于或等于200μm，且小于或等于500μm。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光电探测器临近所述光发射芯片的一侧，与所述光发射芯片的出光口的水平距离为0.2mm～1.5mm。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光电探测器临近所述光发射芯片的一侧，与所述第一透镜的中心的水平距离为2.5mm～5.5mm。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括：光纤适配器，设置于所述第一透镜的出光一侧，用于接收透过所述第一透镜的信号光。

6.一种光模块，其特征在于，包括：电路板；

光发射器件，与所述电路板电连接，包括：

第三陶瓷基板，一端与所述电路板打线连接；

光发射芯片，设置于所述第三陶瓷基板上方，用于发射信号光；

第二透镜，设置于所述光发射芯片的出光光路上，用于将所述信号光转换为平行光；

第三透镜，设置于所述第二透镜的出光光路上，用于将所述信号光由平行光转换为会聚光；

第五基板，设置于所述第二透镜的上方，其下表面向下方凸起形成透镜承载部；

光电探测器，设置于所述透镜承载部的下表面，位于所述第二透镜与所述光发射芯片之间，接收所述光发射芯片的部分信号光，并将所述部分信号光转换为电信号；

所述光电探测器的光敏面朝向下方设置，所述光电探测器的下表面高于所述光发射芯片的出光中心轴。

7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述光电探测器的上表面与所述光发射芯片的出光中心轴之间的垂直距离为大于或等于100μm，且小于或等于150μm。

8.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述光电探测器临近所述光发射芯片的一侧，与所述光发射芯片的出光口的水平距离为0.2mm～1.2mm。

9.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述光电探测器临近所述光发射芯片的一侧，与所述第二透镜的中心的水平距离为2.5mm～5.5mm。

10.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，还包括：光纤适配器，设置于所述第三透镜的出光一侧，用于接收透过所述第三透镜的信号光。

Images