CN107193089A - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种光模块，具体通过在光模块中的光复用组件、用于固定光复用组件的底座上设计环形凸起结构，并将上述环形凸起作为控制光复用组件贴装后胶水在光复用组件底部的粘接面积的结构。这样，在光复用组件贴装时，即使使用较大量的胶水，也能很好地控制胶水在光复用组件上的粘接面积，从而可以有效控制胶水固化后给光复用组件带来的残余应力的大小，避免对光偏振方向的影响，确保光模块中的光发射器输出光功率的稳定性。

Description

一种光模块

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

光收发一体模块，简称光模块，是光通讯领域设备中的一种标准模块。一个标准光模块通常包括光发射器、光接收器、微处理器和激光驱动器等器件；其中，光发射器包括激光器、隔离器、光纤适配器以及将激光器发出的光耦合进光纤适配器的光无源组件，用于将电信号转换成光信号。进一步的，在高速数据通信领域中，为确保数据能够长距离高速传输，目前普遍采用的解决方案是将多路不同波长的光信号复用成一路光信号在单根光纤中进行传输。为实现多个波长光信号复用，通常在光发射器中设置一个基于薄膜滤波片（ThinFilm Filter，TFF）技术的光复用组件。

图1为现有技术中的一种光发射器的光路图。如图1所示，该光发射器依次包括四个不同波长的激光器70、四个准直透镜60、一个光复用组件50、一个位移棱镜40、一个隔离器30、一个聚焦透镜20和一个适配器10，上述元器件通常采用有源或无源耦合的方式通过胶水直接固定在底座80上。图2是图1中的光复用组件50的基本结构示意图。如图2所示，该光复用组件50包括一个斜方棱镜501，在斜方棱镜501中靠近准直透镜60的侧壁上设置有四个TFF，在靠近位移棱镜40的侧壁上与TFF1相对的位置镀有增透膜503，其它位置镀有高反膜502。利用该光复用组件50，第一激光器701的光束经第一准直透镜601后，从TFF1处入射进入斜方棱镜501后直接从斜方棱镜501的增透膜503处出来；第二激光器702的光束经第二准直透镜602后，从TFF2处入射进入斜方棱镜501后被高反膜502反射至膜片TFF1，再经膜片TFF1反射后从斜方棱镜501的增透膜503处出来；同理，第三激光器703和第四激光器704的光束在斜方棱镜501中分别经高反膜502的两次和三次折返后从增透膜503处出来。这样，四个波长的光束经过光复用组件50后就汇聚成了一束光，汇聚后的光束经过位移棱镜40改变传输路径至隔离器30，最后经聚焦透镜20和适配器10耦合进入光纤中。

由于隔离器30只允许入射光中偏振方向和其光入射方向一致的光通过，所以，为保证隔离器30输出光功率的稳定性，就要求进入隔离器30之前的光具有固定的偏振方向。然而，发明人在实现本发明的过程中发现，由于光复用组件50是通过胶水固定在底座80上的，光复用组件50材料的热膨胀系数与上述胶水的热膨胀系数存在差异，上述热膨胀系数的差异会使贴装光复用组件50用的胶水固化后，给光复用组件50内部带来很大的残余应力。并且，上述残余应力的存在导致通过光复用组件50的光束的偏振方向发生改变，而当光束的偏振方向发生改变后，便会引起光束通过隔离器的光功率就会发生变化，进而导致光发射器输出光功率的变化，影响数据通信质量。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种光模块。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种光模块，包括底座，固定在底座上的多个激光器，及固定在底座上的将多个激光器所发射的多束激光合成为一束激光的光复用组件，及固定在底座上的接收光复用组件所合成的激光的隔离器，且隔离器的位置设置使得其光入射方向与激光器所发射激光的偏振方向相同；光复用组件底面设有环形凸起，光复用组件底面通过点在环形凸起内的胶水与底座实现粘接。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种光模块，包括底座，固定在底座上的多个激光器，及固定在底座上的将多个激光器所发射的多束激光合成为一束激光的光复用组件，及固定在底座上的接收光复用组件所合成的激光的隔离器，且隔离器的位置设置使得其光入射方向与激光器所发射激光的偏振方向相同；底座上设有环形凸起，光复用组件底面通过点在环形凸起内的胶水与底座实现粘接。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种光模块，在光复用组件与底座粘接的过程中，由于环形凸起的封闭性，限制了胶水的四处不规则流动，限制了粘接面积，使得胶水厚度分布比较均匀，有利于应力的均匀，避免了光复用组件的微变形及其带来的光处理效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种光发射器的光路图；

图2为图1中的光复用组件的基本结构示意图；

图3为本发明实施例提供的胶水不同粘接面积对应光束通过隔离器后光功率的衰减示意图；

图4为本发明实施例一提供的光模块中光复用组件的基本结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的光模块中另一光复用组件的基本结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的光模块中光复用组件的基本结构示意图；

图7为本发明实施例三提供的光模块中底座的基本结构示意图；

图8为本发明实施例三提供的光模块中另一种底座的基本结构示意图

图9为本发明实施例四提供的光模块中底座和光复用组件贴装前、后的基本结构示意图；

图10为本发明实施例四提供的光模块中底座的基本结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

隔离器是光模块领域的常用光学器件，其通过光的偏振原理，仅允许光单方向通过。一般地，隔离器主要包括两个偏振器和一个磁环，偏振器置于磁环前后两侧。入射光的偏振方向与第一个偏振器（又称起偏器）的偏振方向一致，即与隔离器的光入射方向一致，然后经过磁环后其偏振面被旋转45度，刚好与第二个偏振器（又称检偏器）的透光轴方向一致，于是光信号全部通过第二个偏振器。由光路引起的反射光先进入第二个偏振器，变成与第一个偏振器透光轴方向成45度夹角的线偏振光，再经过磁环后，偏振方向继续旋转45度，偏振面与第一个偏振器透光轴的夹角为90度，此时光的偏振方向与第一个偏振器的方向是垂直正交的，因而不能通过起偏器，起到了反向隔离的作用。

隔离器的工作原理限定了进入隔离器的光的偏振方向，所以实践中激光器发出光的偏振方向一般与隔离器的光入射方向相同，从而使激光器发出的光顺利通过隔离器。

在光模块的封装过程中，基于薄膜滤波片技术的光复用组件是通过胶水直接固定在光模块或发射器的底座上，现有技术中，在固定时胶水会覆盖整个光复用组件的底部区域。但是当胶水固化后，由于光复用组件材料的热膨胀系数与上述胶水的热膨胀系数以及底座材料的热膨胀系数均存在差异，会给光复用组件内部带来很大的残余应力，这个残余应力的存在导致通过光复用组件的光束的偏振方向发生改变，当光束的偏振方向发生改变后，光束通过隔离器后的光功率也就发生变化。因此，通常情况下光复用组件贴装胶水固化后就会出现光功率跌落的情况，有时候跌落后光功率甚至会超过光发射器所容许的范围。

另外，光模块中其它元器件贴装后也需要烘烤，每次烘烤后也会导致光复用组件内的残余应力再次发生变化，由于通过光复用组件的光束偏振方向会随着其内部残余应力的变化而变化，所以，会造成通过隔离器后的光功率，在模块的封装过程中不断的变化。进一步的，在不同的温度下，光复用组件内的残余应力也不相同，例如，光发射器在做高低温测试时，光束的偏振方向会发生不同的变化，这样会导致在高温和低温测得的光发射器输出光功率值也有所不同。

目前光模块设计者知晓到：使用基于薄膜滤波片技术的光复用组件进行合光，存在光发射器输出光功率衰落以及不稳定的问题，但并不知晓该问题是由光复用组件内部残余应力导致其输出的光束的偏振方向不断发生改变所造成的，所以通常会采用其它的成本较高的元器件替代基于薄膜滤波片技术的光复用组件，来解决光发射器输出光功率衰落和不稳定的问题。

针对上述问题，本发明实施例提供了一种光模块中的光复用组件和底座的结构设计、以及光模块的封装方法，上述结构设计和封装方法的基本原理是：通过控制控制光复用组件贴装后胶水在光复用组件底部的粘接面积，来控制胶水固化后给光复用组件带来的残余应力，以保证光功率输出的稳定性。

如图3所示，为本发明实施例提供的不同粘接面积对应的光束通过隔离器后光功率的衰减示意图。固化后胶水粘接光复用组件底面的面积分别为60%、80%以及95%，光束通过光复用组件后，通过不同旋转角度的隔离器后，对应输出光功率的衰减值，其中，设定胶水固化前，通过隔离器后光功率时对应的隔离器旋转角度为0°方向。

从图3可以看出，胶水在光复用组件底面上的粘接面积与光功率的衰减之间有着联系。在同型号的光复用组件、胶水以及同样的贴装工艺前提下，即胶水在光复用组件上的粘接面积越小，在胶水固化后，光功率衰减越小，通过光复用组件后的光的偏振方向变化最小，即对应光复用组件内部的残余应力越小。

具体地，胶水粘接面积为光复用组件底面面积的60%时，光束通过光复用组件后的偏振方向几乎未发生变化；同时，考虑到胶水固化后光复用组件在底座上的粘贴牢固强度的要求，最小的粘接面积限定为底座面积的20%。

针对上述研究数据，发明人提出一种限制胶水粘接面积的产品方案，即在光复用组件的底面上设置环形凸起。环形凸起在光复用组件底面上围成封闭的区域，在封闭区域内点胶，即可限制胶水向四处的不规则流动，限制了光复用组件底面与底座之间的粘接面积，胶水厚度分布比较均匀，有利于应力的均匀释放。通过设置环形凸起所封闭的区域面积，即可控制胶水在光复用组件底面上的粘接面积。

基于上述原理，以下将结合附图对本发明实施例的光复用组件和底座的结构设计、以及光模块的封装方法进行详细说明。

本发明实施例提供了一种光模块，该光模块包括：底座，固定在底座上的多个激光器，及固定在底座上的将多个激光器所发射的多束激光合成为一束激光的光复用组件，及固定在底座上的接收光复用组件所合成的激光的隔离器，且隔离器的位置设置使得其光入射方向与激光器所发射激光的偏振方向相同；光复用组件底面设有环形凸起，光复用组件底面通过点在环形凸起内的胶水与底座实现粘接。

在上述结构中，光模块中的底座可以是光模块的壳体，也可以是在壳体上铺设的基板或热沉等。

图4为本发明实施例一提供光模块中光复用组件的基本结构示意图。

其中，由于光复用组件的材质及加工工艺等因素，在实际生产中凸起504是与光复用组件采用一体成型的结构，当然理论上也可以是分离的结构。

如图4所示，该光复用组件的底面上设有环形凸起505，并且该环形凸起505所围成的正方形的封闭区域5051为点胶区域。需要说明的是，环形凸起505所围成的封闭区域的形成并不限于本发明实施例提供的正方形，还可以如图5所示设计为圆形，其中505A为环形凸起，5051A为点胶区域；当然其他诸如长方形、三角形以及不规则形等多种形状均可以。

环形凸起将光复用组件的底面围成一个封闭的点胶区域，用于容纳胶水，封闭的点胶区域限制了胶水在光复用组件底面的四处不规则流动，限制了光复用组件底面与底座之间的粘接面积，胶水厚度分布比较均匀，有利于应力的均匀释放，避免了光复用组件的微变形及其带来的光处理效果。

为了实现光复用组件与底座之间的牢固粘接，同时防止光功率的衰减，本发明实施例将环形凸起505所围成的封闭区域的面积设计为光复用组件的底面面积的20%～60%。

进一步地，光复用组件底面上的环形凸起可以是两个以上。单个环形凸起，由于整个光复用组件的重量由单点承担，会因受力过于集中而导致光复用组件贴歪斜、底部胶水不平整的问题，而通过设置两个以上的环形凸起，在粘接总面积不增加的前提下，通过多个支撑点均摊受力，使光复用组件在底座上贴装更平整。

进一步地，环形凸起呈点阵状分布。两个以上的环形凸起通过点阵状合理的分担光复用组件的重量，有利于光复用组件受力平衡。

图6为本发明实施例二提供的光模块中光复用组件的基本结构示意图。如图6所示，本发明实施例提供的光复用组件与实施例一中的光复用组件的区别在于，本发明实施例中的环形凸起由分立的环形凸起5061、环形凸起5062及环形凸起5063等三个环形凸起组成，将环形凸起5061、环形凸起5062及环形凸起5063各自围成的点胶区域进行加和，得到环形凸起的封闭区域。

具体地，环形凸起呈点阵状分布，以实现光复用组件受力平衡。

利用上述结构设计，通过控制环形凸起之间的位置分布、形状便可以控制光复用组件上的胶水的粘接面积，进而实现对胶水固化后，光复用组件内部残余应力的控制。

基于上述同样的原理，发明人提出另一种限制胶水粘接面积的产品方案，即在底座上设置环形凸起。环形凸起限制了底座上进行胶水粘接的封闭区域，在封闭区域内点胶，即可限制胶水向四处的不规则流动，限制了光复用组件底面与底座之间的粘接面积，胶水厚度分布比较均匀，有利于应力的均匀释放。通过设置环形凸起所封闭的区域面积，即可控制胶水在光复用组件底面上与底座之间的粘接面积。

本发明实施例还提供了在用于固定光复用组件的底座上设计控制光复用组件贴装胶水粘接面积的结构。

本发明实施例还提供了另一种光模块，包括底座，固定在底座上的多个激光器，及固定在底座上的将多个激光器所发射的多束激光合成为一束激光的光复用组件，及固定在底座上的接收光复用组件所合成的激光的隔离器，且隔离器的位置设置使得其光入射方向与激光器所发射激光的偏振方向相同；底座上设有环形凸起，光复用组件底面通过点在环形凸起内的胶水与底座实现粘接。

图7为本发明实施例三提供的光模块中底座的基本结构示意图，如图7所示，该底座中用于粘贴光复用组件的接触区开设有环形凸起801，所述环形凸起801所围成的区域802为胶水的覆盖区域，所述胶水用于将光复用组件固定在底座上。需要说明的是，环形凸起801所围成的封闭区域的形成并限于本发明实施例提供的正方形，还可以设计为圆形、长方形、三角形以及不规则形等多种形状，并且环形凸起801的数量也不限于本实施例提供的个数。

如图8所示，示出底座的另一种结构，其中底座上的环形凸起为圆形。

图9为本发明实施例四提供的光模块中底座和光复用组件贴装前、后的基本结构示意图。如图9所示，在光复用组件贴装时，在环形凸起801所围成的封闭区域802内点适量的胶水，封闭的点胶区域限制了胶水在底座上向四处的不规则流动，限制了光复用组件底面与底座之间的粘接面积，胶水厚度分布比较均匀，有利于应力的均匀释放，避免了光复用组件的微变形及其带来的光处理效果。

这样，当胶水固化后光复用组件内的残余应力便可得到很好的控制，尤其是可以避免覆盖到光复用组件通光面上的胶水对通过光面上应力的直接影响，进而可以有效控制胶水固化后给光复用组件带来的残余应力，从而可以减小通过光复用组件的出射光的偏振方向的改变，有效防止光发射器输出光功率发生大幅度的衰减的现象。

考虑到光复用组件内的残余应力随着胶水的粘接面积的减小而减小的规律，为使光复用组件的出射光的偏振方向完全摆脱其内部的残余应力影响，使得光发射器的各元器件贴装烘烤后以及光发射器件在不同温度的使用环境中，光发射器的出射光功率不再衰减变化问题；同时，结合现有使用的光复用组件、胶水、底座和底座的热膨胀系数差异规律，以及到胶水固化后光复用组件在底座上的粘贴牢固强度的要求，本发明实施例将底座上环形凸起801所围成的封闭区域802设计为光复用组件的底面面积的20%～60%。

当然，在底座上形成的环形凸起可以是两个以上，进一步地，两个以上的环形凸起在底座上呈点阵状分布。如图10所示，图10为本发明实施例四提供的光模块中底座的基本结构示意图，本实施例中的环形凸起为两个，通过设计环形凸起8021和环形凸起8022之间的位置分布、以及两个环形凸起封闭的区域面积等便可以实现光复用组件底部胶水粘接面积的控制，进而实现光复用组件内部残余应力的控制，具体地，环形凸起呈点阵状分布。

进一步的，该光复用组件通过覆盖在其底面上的胶水固定，并且胶水的面积为光复用组件底面面积的20%～60%。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、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发明的一般性原理并包括本发明未发明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，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (4)

1.一种光模块，其特征在于：

包括底座，固定在所述底座上的多个激光器，及

固定在所述底座上的将所述多个激光器所发射的多束激光合成为一束激光的光复用组件，及

固定在所述底座上的接收所述光复用组件所合成的激光的隔离器，且所述隔离器的位置设置使得其光入射方向与所述激光器所发射激光的偏振方向相同；所述光复用组件底面设有环形凸起，所述光复用组件底面通过点在所述环形凸起内的胶水与所述底座实现粘接。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述环形凸起所围成的区域的面积为所述光复用组件的底面面积的20%～60%。

3.一种光模块，其特征在于，

包括底座，固定在所述底座上的多个激光器，及

固定在所述底座上的将所述多个激光器所发射的多束激光合成为一束激光的光复用组件，及

固定在所述底座上的接收所述光复用组件所合成的激光的隔离器，且所述隔离器的位置设置使得其光入射方向与所述激光器所发射激光的偏振方向相同；

所述底座上设有环形凸起，所述光复用组件底面通过点在所述环形凸起内的胶水与所述底座实现粘接。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述环形凸起所围成的区域的面积为所述光复用组件的底面面积的20%～60%。