CN220933237U - 基于光通信cob bidi的单纤双向光路模块及其加工模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光通信COB BIDI的单纤双向光路模块及加工模具，分别设置在发射端、接收端以实现双向传输的激光器Vcsel、光电二极管PD，构建发射端、接收端双向传输光路的光纤，还包括：一体式透镜组件；与Vcsel、PD相配合的两个准直透镜；设置在透镜组件与光纤之间的汇聚透镜；所述透镜组件上设置有可供发射光波长穿过，接收光波长不能穿过的功能性反射膜。本发明提供一种基于光通信COB BIDI的单纤双向光路模块及加工模具，利用在双向传输的光路中TX、RX的波长不同的特点，设置了可供发射光波长穿过，但接收光波长不能穿过的功能性反射膜，进而通过一体成型的透镜组件，实现出射和接收光的分光效果，具有结构简单，易于实现、制备成本可控的效果。

Description

基于光通信COB BIDI的单纤双向光路模块及其加工模具

技术领域

本发明涉及光耦合设备领域。更具体地说，本发明涉及一种基于光通信COB BIDI的单纤双向光路模块及其加工模具。

背景技术

在光通讯COB(Chip on Board)单纤双向光路BIDI进行产品耦合时，由于与常规BOSA产品不同，采用Vcsel垂直腔面发射激光器而不是DFB这样的边发光激光器，需要把Vcsel光转折方向后再进行发射、接收的分光处理。通常的做法是将PEI lens制作出特定的角度改变Vcsel方向，再采用特定表面镀膜的膜片(使波长1透射，波长2反射)进行收/发端的分光。但现有结构中该光路通常是沿receptacle前后方向放置Vcsel和PD，其与模块金手指的距离不相同，即光芯片(Vcsel、PD)与电芯片(Driver、TIA)之间的高速线走线RF+、RF-难以保证长度一致，对信号传输不利，表现在模块性能上则会出现眼图质量下降，灵敏度降低，一致性差等问题。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于光通信COB BIDI的单纤双向光路模块，包括分别设置在发射端、接收端以实现双向传输的激光器Vcsel、光电二极管PD，构建发射端、接收端双向传输光路的光纤，还包括：

对Vcsel、PD、光纤进行封装的一体式透镜组件；

在空间上分别与Vcsel、PD相配合的两个准直透镜；

设置在透镜组件与光纤之间，以将合并的Vcsel、PD光路耦合至光纤中的汇聚透镜；

其中，所述透镜组件上设置有可供发射光波长穿过，但接收光波长不能穿过的功能性反射膜。

优选的是，在发射端，所述透镜组件被配置为包括：

与Vcsel、PD的垂直光路相配合的初始反射机构；

将经初始反射机构反射的Vcsel发射光路进行中转反射的二次反射机构；

将Vcsel发射光路以及PD接收光路在空间上进行合并的三次反射机构；

在接收端，Vcsel、PD与发射端初始反射机构相配合的位置上呈相反设置。

优选的是，所述初始反射机构被配置为包括：一块或两块第一反射面；

所述二次反射机构被配置为包括：一块或两块第二反射面；

所述三次反射机构被配置为包括：

对不同波长的发射光、接收光进行合并处理的第三反射面；

对经过第三反射面的发射光、接收光进行折射，以在空间上与光纤相对应的第四反射面；

其中，所述功能性反射膜被配置为在第三反射面上。

一种单纤双向光路模块的加工模具，所述模具内具有与透镜组件结构相配合的型腔。

本发明至少包括以下有益效果：本发明利用在双向传输的光路中TX、RX的波长不同的特点，设置了可供发射光波长穿过，但接收光波长不能穿过的功能性反射膜，进而通过一体成型的透镜组件，实现出射和接收光的分光效果，具有结构简单，易于实现、制备成本可控的效果。

具体来说，本方案通过将Vcsel和PD的放置位置设置成一致，使得其与模块金手指的距离具有一致性，即Driver或TIA每一个的高速线RF+、RF-走线也具有一致性。另外对于多通道产品每个通道的距离都一致，故能保证信号传输、眼图质量、灵敏度的性能，一致性更好。

本发明通过设计不同位置的多个透镜反射面，使收、发端光路可用于COB BIDI产品的使用，而更进一步地本方案对多通道产品也可适用，可通过增加透镜上的曲面数量、改MT接头的方式来满足，具有更为广泛的适用性。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的透镜组件耦合在COB上的示意图；

图2为本发明方案二透镜组件的主视示意图；

图3为本发明方案二透镜组件的上视示意图；

图4为本发明方案一的光路侧视剖面示意图；

图5为本发明方案一的光路上视示意图；

图6为本发明方案一的发射端光路示意图；

图7为本发明方案一的接收端光路示意图

图8为本发明方案二透镜组件的主视示意图；

图9为本发明方案二透镜组件的侧视示意图；

图10为本发明方案二透镜组件的上视示意图；

图11为本发明方案二的光路侧视剖面示意图；

图12为本发明方案二的光路上视示意图；

图13为本发明方案二的发射端光路示意图；

图14为本发明方案二的接收端光路示意图；

图15为本发明方案二的另一种替换例在光路上视示意图；

图16为本发明方案二的另一种替换例的发射端光路示意图；

图17为本发明方案二的另一种替换例的接收端光路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1-7示出了根据本发明的一种基于光通信COB BIDI的单纤双向光路模块的实现形式，其中包括分别设置在发射端、接收端以实现双向传输的激光器Vcsel 1、光电二极管PD 2，构建发射端、接收端双向传输光路的光纤3，在本方案中Vcsel和PD为沿PCBA前后向贴片后进行耦合，增加设计灵活性，还包括：

对Vcsel、PD、光纤进行封装的一体式透镜组件4，透镜组件材质可为PEI材料或者其他可透光材料，透镜组件基于利用收、发端的波长不同，来设计产品光路，使其满足COBBIDI产品需要；

在空间上分别与Vcsel、PD相配合的两个准直透镜5；

设置在透镜组件与光纤之间，以将合并的Vcsel、PD光路耦合至光纤中的汇聚透镜6；

其中，所述透镜组件上设置有可供发射光波长穿过，但接收光波长不能穿过的功能性反射膜。

进一步地，在发射端，所述透镜组件被配置为包括：

与Vcsel、PD的垂直光路相配合的初始反射机构410；

将经初始反射机构反射的Vcsel发射光路进行中转反射的二次反射机构420；

将Vcsel发射光路以及PD接收光路在空间上进行合并的三次反射机构430；

在接收端，Vcsel、PD与发射端初始反射机构相配合的位置上呈相反设置，在本方案中，通过设计不同位置的透镜反射面，使收、发端光路可用于COB BIDI产品的使用，而更进一步地本方案对多通道产品也可适用，可通过增加透镜上的曲面数量、改MT接头的方式来满足。

如图2、图6-7，方案一，所述初始反射机构被配置为包括：一块第一反射面411；

所述二次反射机构被配置为包括：一块第二反射面421；

所述三次反射机构被配置为包括：

对不同波长的发射光、接收光进行合并处理的第三反射面431；

对经过第三反射面的发射光、接收光进行折射，以在空间上与光纤相对应的第四反射面432；

其中，所述功能性反射膜被配置为在第三反射面上，在这种方案中，Vcsel与PD先共用一个第一反射面进行偏转光路，然后通过第二反射面、第三反射面、第四反射面进行反射、折射后进入光纤中。Vcsel和PD光路在第三反射面处分离光路，第三反射面根据TX、RX不同波长进行镀膜，或者使用镀膜后的玻片粘贴在此处均可。

以图6的发射端为例，在实际的应用中，Vcsel发光在第三反射面处反射，PD收光在第三反射面处透射；

以图7的接收端为例，在实际的应用中，Vcsel发光在第三反射面处透射，PD收光在第三反射面处反射。

进一步地，在方案一中，可以通过对各反射面的角度进行限定，以对达到对其结构的限定，进而保证光传输效果满足需要：

1、第一反射面411，其与光轴方向呈45度角进行设置；

2、第二反射面421，其与光轴方向呈64.5度+/-45°进行设置(该角度与第三反射面431进行面联动变化)；

3、第三反射面431其与光束呈71度+/-45°进行设置(该角度与第一反射面411面联动变化)

4、第四反射面432，其与光束成71度+/-45°进行设置(即第四反射面432面与第三反射面431在空间上平行设置)。

如图8-14，方案二，所述初始反射机构被配置为包括两块，即第一反射面Ⅰ412，第一反射面Ⅱ413；

所述二次反射机构被配置为包括两块，即第二反射面Ⅰ422、第二反射面Ⅱ423；

所述三次反射机构被配置为包括：

对不同波长的发射光、接收光进行合并处理的第三反射面Ⅰ433；

对经过第三反射面的发射光、接收光进行折射，以在空间上与光纤相对应的第四反射面Ⅰ434；

其中，所述功能性反射膜被配置为在第三反射面上，在这种方案中，Vcsel与PD分别通过第一反射面Ⅰ412，第一反射面Ⅱ413进行偏转光路，然后通过第二反射面Ⅰ422、第二反射面Ⅱ423、第三反射面Ⅰ433、第四反射面Ⅰ434进行反射、折射后进入光纤中。Vcsel和PD光路在第三反射面处分离光路，第三反射面根据TX、RX不同波长进行镀膜，或者使用镀膜后的玻片粘贴在此处均可。

以图13的发射端为例，在实际的应用中，Vcsel发光在第三反射面Ⅰ433处反射，PD收光在第三反射面Ⅰ433处透射；

以图14的接收端为例，在实际的应用中，Vcsel发光在第三反射面Ⅰ433处透射，PD收光在第三反射面Ⅰ433处反射。

在实际的应用中，方案二也可以根据需要做适应性的调整，其结构如图15-17，将第二反射面Ⅱ423的位置做适应性调整，以使一体式透镜组件4结构可根据需要做适应性变换。

一种单纤双向光路模块的应用方法，在发射端，Vcsel发出的光通过准直透镜准直成平行光，经第一反射面、第二反射面进行两次反射后，在第三反射面处与PD光路合并，再经第四反射面折射后，通过汇聚透镜将光汇聚到发射端光纤中；

在接收端，光纤接收发射端输出的光，依次通过汇聚透镜、第四反射面、第三反射面、第二反射面、第一反射面、准直透镜输出至PD端，在本方案中，通过设计不同位置的多个透镜反射面，使收、发端光路可用于COB BIDI产品的使用，而更进一步地本方案对多通道产品也可适用，可通过增加透镜上的曲面数量、改MT接头的方式来满足，具有更为广泛的适用性。

一种制备透镜组件的模具，所述模具内具有与透镜组件结构相配合的型腔，在实际的应用中，模具的材质被配置为采用PEI塑料或其它可透光材料，将材料熔融后注入模具的型腔中，就能得到一体成型的透镜组件，在空间上其可以将多个反射用透镜进行一体化制备，对透镜在空间上的分布位置进行固定，后期在进行光耦合时，只需要将模块与外部的激光器、光纤等进行整体上的位置调整就能满足要求，不需要在对各反射用的透镜位置进行单独定位调整，可以节约工时，同时保证耦合效果的一致性，各反射面是通过设置功能反射膜以实现。

以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种基于光通信COB BIDI的单纤双向光路模块，包括分别设置在发射端、接收端以实现双向传输的激光器Vcsel、光电二极管PD，构建发射端、接收端双向传输光路的光纤，其特征在于，还包括：

对Vcsel、PD、光纤进行封装的一体式透镜组件；

在空间上分别与Vcsel、PD相配合的两个准直透镜；

设置在透镜组件与光纤之间，以将合并的Vcsel、PD光路耦合至光纤中的汇聚透镜；

其中，所述透镜组件上设置有可供发射光波长穿过，但接收光波长不能穿过的功能性反射膜。

2.如权利要求1所述的基于光通信COB BIDI的单纤双向光路模块，其特征在于，在发射端，所述透镜组件被配置为包括：

与Vcsel、PD的垂直光路相配合的初始反射机构；

将经初始反射机构反射的Vcsel发射光路进行中转反射的二次反射机构；

将Vcsel发射光路以及PD接收光路在空间上进行合并的三次反射机构；

在接收端，Vcsel、PD与发射端初始反射机构相配合的位置上呈相反设置。

3.如权利要求2所述的基于光通信COB BIDI的单纤双向光路模块，其特征在于，所述初始反射机构被配置为包括：一块或两块第一反射面；

所述二次反射机构被配置为包括：一块或两块第二反射面；

所述三次反射机构被配置为包括：

对不同波长的发射光、接收光进行合并处理的第三反射面；

对经过第三反射面的发射光、接收光进行折射，以在空间上与光纤相对应的第四反射面；

其中，所述功能性反射膜被配置为在第三反射面上。

4.一种如权利要求3所述单纤双向光路模块的加工模具，其特征在于，所述模具内具有与透镜组件结构相配合的型腔。