CN107085270A - 一种单波长光收发集成模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单波长光收发集成模块，包括管壳及设于管壳内的制冷装置及金属光纤组件，所述金属光纤组件的光纤前端通过设于管壳上的开孔延伸至管壳外，其光纤后端固定于制冷装置上，所述制冷装置上设有光源发射装置、光源吸收装置、光电二极管探测电路，所述光源发射装置发射的光源通过准直透镜组射入金属光纤组件的后端，同时反射至光源吸收装置，所述光电二极管探测电路用于将光源吸收装置吸收的光进行光电转换并将其输出。本发明采用半导体制冷器结构，实现使光纤传感用光收发光路工作在一个恒定的温度上，提高光收发集成模块的温度性能。通过准直透镜组实现光路的聚焦，使光源能量实现最大化传输和接收，实现高效收发功能。

Description

一种单波长光收发集成模块
技术领域
本发明涉及光电混合集成电路和光纤传感领域，具体涉及一种单波长光收发集成模块。
背景技术
在光纤传感***中，其前端需要进行单一波长光源的发射和干涉光接收。目前经典的技术方案是将SLD光源、光探测器组件通过光耦合器实现分立安装连接。但是该经典方案光路制作复杂，光路***体积偏大，限制了其行业应用。随之光纤传感的快速发展，有必要探索实现将这部分***集成为一个模块。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单波长光收发集成模块，提高了整机的可靠性和组装便利性，降低光纤传感***的体积和重量。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种单波长光收发集成模块，包括管壳及设于管壳内的制冷装置及金属光纤组件，所述金属光纤组件的光纤前端通过设于管壳上的开孔延伸至管壳外，其光纤后端固定于制冷装置上，所述制冷装置上设有光源发射装置、光源吸收装置、光电二极管探测电路，所述光源发射装置发射的光源通过准直透镜组射入金属光纤组件的后端，同时反射至光源吸收装置，所述光电二极管探测电路用于将光源吸收装置吸收的光进行光电转换并将其输出。
所述准直透镜组包括设于金属光纤组件的光纤后端的第一透镜及设于光源发射装置输出端的第二透镜，所述第一透镜和第二透镜之间设有与其相对应的半反半透镜，所述半反半透镜与水平线的夹角为45度，所述半反半透镜的光线折射端设有第三透镜，所述第三透镜与光源吸收装置的呈相对设置。
所述光源吸收装置采用光电二极管芯片。
所述光源发射装置包括SLD光源载体及粘接于SLD光源载体上的SLD光源芯片，所述SLD光源载体粘接于所述制冷装置上。
所述制冷装置包括固定于管壳内的半导体制冷器、设于半导体制冷器上的金属热沉及设于金属热沉上的薄膜基板，所述光源发射装置、光源吸收装置、光电二极管探测电路均设于所述薄膜基板上。
所述金属光纤组件的光纤后端通过玻璃焊料焊接于薄膜基板上。
由上述技术方案可知，本发明采用半导体制冷器结构，实现使光纤传感用光收发光路工作在一个恒定的温度上，提高光收发集成模块的温度性能。通过半反半透镜实现单一波长光的分路传输，通过准直透镜组实现光路的聚焦，使光源能量实现最大化传输和接收，实现高效收发功能。单波长光收发集成模块实现目前光纤传感前端***中SLD光源、光探测器组件和光耦合器三个分立实现的功能，大大降低光纤传感***尺寸，减少了多个组装环节，提高了整机的可靠性和组装便利性。
附图说明
图1是本发明的单波长光收发集成模块侧视图；
图2是本发明的单波长光收发集成模块俯视图；
图3是本发明的光收发集成光路结构发射光路示意图；
图4是本发明的光收发集成光路结构接收光路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1、2所示，本实施例的单波长光收发集成模块，包括蝶形管壳1及设于管壳1内的制冷装置3及金属光纤组件2，金属光纤组件2的光纤前端通过设于管壳1上的开孔延伸至管壳1外，金属光纤组件2的光纤后端通玻璃焊料8焊接于薄膜基板33上。该制冷装置3由半导体制冷器31、金属热沉32和薄膜基板33组成，半导体制冷器31焊接于管壳1内，金属热沉32焊接在半导体制冷器31上，薄膜基板33焊接在金属热沉32上。该制冷装置3采用层叠设置，可使光收发光路的热量通过薄膜基板33和金属热沉32传导至半导体制冷器31，使光收发光路工作在一个恒定的温度上。
薄膜基板33上设有光源发射装置4、光源吸收装置5、光电二极管探测电路6，光源发射装置4发射的光源通过准直透镜组射入金属光纤组件2的后端，同时反射至光源吸收装置5，光电二极管探测电路6用于将光源吸收装置5吸收的光进行光电转换并将其输出，该光源吸收装置5采用光电二极管芯片。
本实施例的，光源发射装置4包括SLD光源载体41及粘接于SLD光源载体41上的SLD光源芯片42，SLD光源载体41粘接于所述制冷装置3上。准直透镜组包括设于金属光纤组件2的光纤后端的第一透镜71及设于光源发射装置4输出端的第二透镜72，第一透镜71和第二透镜72之间设有与其相对应的半反半透镜73，该半反半透镜73与水平线的夹角为45度，半反半透镜73的光线折射端设有第三透镜74，第三透镜74与光源吸收装置5的呈相对设置。
其中，SLD光源芯片42、第二透镜72、半反半透镜73、第一透镜71和光纤组件3高精度对准安装在管壳1的水平中轴线上，光电二极管芯片、第三透镜73和半反半透镜73高精度对准安装在管壳1的垂直轴线上。该半反半透镜73与水平成45°角安装，通过半反半透镜73进行分光传输，以实现单一波长的光收发功能。
如图3所示，光收发光路结构中发射光路传输路径，即SLD光源芯片8发出光入射到第二透镜72，聚焦后变成平行光入射到半反半透镜73，半反半透镜73镀有特定厚度的反射膜，可以让约50%的光透过，透过的光通过光纤组件端的第一透镜71入射到光纤传输出去，半反半透镜73反射的约50%的光反射到下端管壁方向予以舍弃。
如图4所示，光收发光路结构接收光路传输路径，即光纤传播回来的光经过第二透镜72后变成平行光入射到半反半透镜73，有约50%的光经过半反半透镜73反射到光电二极管端透镜12，然后聚焦后入射到光电二极管芯片5，被光电二极管芯片5吸收，并由后面的的光电二极管探测电路6进行光电转换通过管腿输出。透过半反半透镜73的约50%的光返回SLD光源芯片42予以舍弃。
本发明采用准直透镜组，实现了光源的发光、光束的分光传输和接收。成功用单一模块了实现了目前光纤传感经典方案中前端***SLD光源、光探测器组件、光耦合器三个分立器件实现的功能，大大降低光纤传感***尺寸，减少了多个组装环节，提高了整机的可靠性和组装便利性。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种单波长光收发集成模块，其特征在于：包括管壳（1）及设于管壳（1）内的制冷装置（3）及金属光纤组件（2），所述金属光纤组件（2）的光纤前端通过设于管壳（1）上的开孔延伸至管壳（1）外，其光纤后端固定于制冷装置（3）上，所述制冷装置（3）上设有光源发射装置（4）、光源吸收装置（5）、光电二极管探测电路（6），所述光源发射装置（4）发射的光源通过准直透镜组射入金属光纤组件（2）的后端，同时反射至光源吸收装置（5），所述光电二极管探测电路（6）用于将光源吸收装置（5）吸收的光进行光电转换并将其输出。
2.根据权利要求1所述的单波长光收发集成模块，其特征在于：所述准直透镜组包括设于金属光纤组件（2）的光纤后端的第一透镜（71）及设于光源发射装置（4）输出端的第二透镜（72），所述第一透镜（71）和第二透镜（72）之间设有与其相对应的半反半透镜（73），所述半反半透镜（73）与水平线的夹角为45度，所述半反半透镜（73）的光线折射端设有第三透镜（74），所述第三透镜（74）与光源吸收装置（5）的呈相对设置。
3.根据权利要求1所述的单波长光收发集成模块，其特征在于：所述光源吸收装置（5）采用光电二极管芯片。
4.根据权利要求1所述的单波长光收发集成模块，其特征在于：所述光源发射装置（4）包括SLD光源载体（41）及粘接于SLD光源载体（41）上的SLD光源芯片（42），所述SLD光源载体（41）粘接于所述制冷装置（3）上。
5.根据权利要求1所述的单波长光收发集成模块，其特征在于：所述制冷装置（3）包括固定于管壳（1）内的半导体制冷器（31）、设于半导体制冷器（31）上的金属热沉（32）及设于金属热沉（32）上的薄膜基板（33），所述光源发射装置（4）、光源吸收装置（5）、光电二极管探测电路（6）均设于所述薄膜基板（33）上。
6.根据权利要求5所述的单波长光收发集成模块，其特征在于：所述金属光纤组件（2）的光纤后端通过玻璃焊料（8）焊接于薄膜基板（33）上。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109100838A (zh) * 2018-09-03 2018-12-28 武汉电信器件有限公司 一种可控温的集成单纤双向器件
CN110176439A (zh) * 2019-05-29 2019-08-27 中国电子科技集团公司第四十三研究所 一种模块SiP结构及其制造方法
CN112379490A (zh) * 2020-11-16 2021-02-19 河北华美光电子有限公司 光模块
CN114046811A (zh) * 2021-12-02 2022-02-15 南京牧镭激光科技有限公司 光学集成化的光纤传感解调模块
TWI832546B (zh) * 2022-11-03 2024-02-11 新煒科技有限公司 晶片封裝模組

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06125115A (ja) * 1992-10-13 1994-05-06 Alps Electric Co Ltd 光送受信モジュール
JPH088818A (ja) * 1994-06-17 1996-01-12 Hitachi Cable Ltd 電子回路一体型光送受信モジュール
CN202735549U (zh) * 2012-06-27 2013-02-13 武汉光迅科技股份有限公司 一种收发一体器件
CN104319620A (zh) * 2014-10-11 2015-01-28 北京世维通科技发展有限公司 用于光发射组件的装置以及光发射组件
WO2015076469A1 (ko) * 2013-11-20 2015-05-28 주식회사 포벨 좁은 파장 간격의 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조
CN206848528U (zh) * 2017-06-20 2018-01-05 中国电子科技集团公司第四十三研究所 一种单波长光收发集成模块

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06125115A (ja) * 1992-10-13 1994-05-06 Alps Electric Co Ltd 光送受信モジュール
JPH088818A (ja) * 1994-06-17 1996-01-12 Hitachi Cable Ltd 電子回路一体型光送受信モジュール
CN202735549U (zh) * 2012-06-27 2013-02-13 武汉光迅科技股份有限公司 一种收发一体器件
WO2015076469A1 (ko) * 2013-11-20 2015-05-28 주식회사 포벨 좁은 파장 간격의 양방향 통신용 광모듈 패키지 구조
CN104319620A (zh) * 2014-10-11 2015-01-28 北京世维通科技发展有限公司 用于光发射组件的装置以及光发射组件
CN206848528U (zh) * 2017-06-20 2018-01-05 中国电子科技集团公司第四十三研究所 一种单波长光收发集成模块

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109100838A (zh) * 2018-09-03 2018-12-28 武汉电信器件有限公司 一种可控温的集成单纤双向器件
CN109100838B (zh) * 2018-09-03 2021-02-26 武汉电信器件有限公司 一种可控温的集成单纤双向器件
CN110176439A (zh) * 2019-05-29 2019-08-27 中国电子科技集团公司第四十三研究所 一种模块SiP结构及其制造方法
CN112379490A (zh) * 2020-11-16 2021-02-19 河北华美光电子有限公司 光模块
CN114046811A (zh) * 2021-12-02 2022-02-15 南京牧镭激光科技有限公司 光学集成化的光纤传感解调模块
TWI832546B (zh) * 2022-11-03 2024-02-11 新煒科技有限公司 晶片封裝模組

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