CN108490554A - 光接收次模块和光模块 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种光接收次模块和光模块，该光接收次模块，包括：底座、罩设在底座上的管帽、以及与管帽连接的支架，底座上设置有光敏元件，管帽上设置有聚光透镜，支架罩设在聚光透镜上，支架包括具有通孔的挡板，挡板上附着有准直透镜，聚光透镜与准直透镜之间设置有滤波件；入射到准直透镜上的光依次经过准直透镜、滤波件和聚光透镜，射入到光敏元件上。该光接收次模块中的各器件的位置固定，在安装光接收次模块时，不需要调整光接收次模块的X轴和Y轴角度，进而降低了光接收次模块的耦合工艺难度，减少耦合工时，提升了安装该光接收次模块的光模块的可制造性和生产效率，并且较小了光模块的体积。

Description

光接收次模块和光模块

技术领域

本发明实施例涉及光通信技术，尤其涉及一种光接收次模块和光模块。

背景技术

随着人类工作以及日常生活中对信息传递需求的迅猛提升，光纤通信网络中传输数据量急剧增大。随着容量的增加更多的频带资源被应用，此时整个光纤网络中存在越来越多相邻波段的光信号，而常规的光收发组件接收端容易受到临近间隔波长光信号的干扰，因此，窄波长间隔光收发组件的重要性日益凸显。

现有的光收发组件，包括发射TO、接收TO、适配器组件、圆方管体4、45度滤波片、外置凸透镜、滤波片、光阑和透镜支架等。其中，从适配器组件传输的接收光信号，经过45度滤波片的反射后，以发散光的形态，进入外置凸透镜。发散形态的光信号，经过外置凸透镜的折射，转为平行光。平行光形态下的光信号通过滤波片，滤除临近间隔波长的光信号，然后通过光阑，再入射到接收TO的TO帽上的透镜，由TO帽上的透镜将平行光汇聚到接收TO的光敏面上。

但是，现有的窄波长间隔光收发组件，为了使得平行光尽可能多地射入接收TO的光敏面上，在安装时，需要对接收TO进行X轴、Y轴、Z轴、X轴角度、Y轴角度的调整，对安装员工的要求高，工时长，生产效率低，较难以实现大批量生产。

发明内容

本发明实施例提供一种光接收次模块和光模块，以解决现有的窄波长间隔光收发组件生产效率低，较难以实现大批量生产的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种光接收次模块，包括：底座、罩设在底座上的管帽、以及与管帽连接的支架，所述底座上设置有光敏元件，所述管帽上设置有聚光透镜，所述支架罩设在所述聚光透镜上，所述支架包括具有通孔的挡板，所述挡板上附着有准直透镜，所述聚光透镜与所述准直透镜之间设置有滤波件；

入射到所述准直透镜上的光依次经过所述准直透镜、所述通孔、所述滤波件和所述聚光透镜，射入到所述光敏元件上。

第二方面，本发明实施例提供一种光模块，包括第一方面任一项所述的光接收次模块。

本发明实施例提供的光接收次模块和光模块，包括底座、罩设在底座上的管帽、以及与管帽连接的支架，底座上设置有光敏元件，管帽上设置有聚光透镜，支架罩设在聚光透镜上，支架远离所述管帽的一端具有第一通孔，第一通孔中设置有准直透镜，聚光透镜与准直透镜之间设置有滤波件，入射到准直透镜上的光依次经过准直透镜、滤波件和聚光透镜，射入到光敏元件上。即本实施例的光接收次模块，通过将准直透镜、滤波件、聚光透镜和光敏元件设置为一个整体，沿着光路方向，各器件之间的位置固定，这样在安装光接收次模块时，只需要调整光接收次模块的X轴、Y轴、Z轴三轴位置，以寻找光接收次模块与适配器组件之间的最佳耦合位置即可。同时，本实施例的光接收次模块与适配器组件之间的距离较短，在安装光接收次模块时不需要调整光接收次模块的X轴角度和Y轴角度，进而降低了光接收次模块的耦合工艺难度，减少耦合工时，提升了安装该光接收次模块的光模块的可制造性和生产效率，并且较小了光模块的体积。

附图说明

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例一提供的光接收次模块的***图；

图2为本发明实施例一提供的光接收次模块的装配图；

图3为本发明实施例一提供的光接收次模块的剖视图；

图4为安装有本实施例所述的光接收次模块的窄波长间隔光收发组件的装配图；

图5为图4所示的窄波长间隔光收发组件的***图；

图6为本实施例提供的光接收次模块中支架的剖视图；

图7为本实施例涉及的支架的另一结构示意图；

图8为本发明提供的光模块实施例的结构示意图。

附图标记说明：

1：窄波长间隔光收发组件；

2：发射TO；

4：圆方管体；

5：适配器组件；

100：光接收次模块；

110：底座；

120：管帽；

130：支架；

131：支架的腔体；

132：第一腔体；

133：第二腔体；

140：聚光透镜；

150：准直透镜；

160：滤波件；

170：挡板；

171：通孔；

180：光敏元件；

111：凹槽；

112：底部圆环；

113：顶部圆环；

114：板条；

200：光模块；

21：插头；

22：印刷电路板；

23：外壳。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的窄波长间隔光收发组件，在安装时，先将外置凸透镜和滤波片粘贴在透镜支架上，透镜支架再焊接到圆方管体上。耦合时，接收TO要将以平行光形态的光信号耦合到接收TO的光敏面上。

但是，由于受结构件尺寸、公差以及安装的影响，平行光不是垂直入射到接收TO中。为了将平行光汇聚到接收TO的光敏面上，接收TO需要调节X轴角度、Y轴角度，以对应平行光的角度。同时，由于45度滤波片与接收TO上的透镜之间的距离较远，使得光传输的线程也较长，这样会增大光线角度的偏移，因此，此时为了使平行光垂直入射到接收TO中，还需要调整接收TO的X轴角度、Y轴角度两轴角度。

由此可知，现有的窄波长间隔光收发组件，在安装接收TO时，需要进行五轴(X轴、Y轴、Z轴、X轴角度、Y轴角度)耦合，其过程复杂，常规的自动耦合设备无法满足要求，目前只能采用手动耦合，而熟练员工每小时仅能标准产出8只/每人。其对员工要求高，工时长，生产效率低，较难以实现大批量生产。

为了解决现有技术中的问题，本发明实施例提供的光接收次模块，将准直透镜、滤波件、聚光透镜和光敏元件制作成一个单独的器件，使得准直透镜与光敏元件之间的位置固定，这样在安装光接收次模块时，只需要调整光接收次模块的X轴、Y轴、Z轴的三轴位置，以耦合适配器组件所接收的光即可。

同时，本实施例中的光接收次模块当与适配器组件耦合时，距离适配器组件较近，适配器组件接收的光传输到光接收次模块上时，光传输的线程短，对应的光线角度的偏移量小，处于预设的误差范围内，此时不需要调整光接收次模块的X轴角度和Y轴角度，进而降低光接收次模块耦合时的工艺难度，减少工时，从而提升安装该光接收次模块的光模块的可制造性和生产效率，并且较小了光模块的体积。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明实施例一提供的光接收次模块的***图，图2为本发明实施例一提供的光接收次模块的装配图，图3为本发明实施例一提供的光接收次模块的剖视图。

如图1至图3所示，本实施例的光接收次模块100包括：底座110、罩设在底座110上的管帽120、以及与管帽120连接的支架130，所述底座110上设置有光敏元件180，所述管帽120上设置有聚光透镜140，所述支架130罩设在所述聚光透镜140上，所述支架130包括具有通孔171的挡板170，所述挡板170上附着有准直透镜150，所述聚光透镜140与所述准直透镜150之间设置有滤波件160。

其中，准直透镜150，用于将输入到所述准直透镜150上的发散光转换成平行光并通过挡板170上的通孔171出射到所述滤波件160。

滤波件160，用于对入射到滤波件160的平行光进行滤波，将预设波长的平行光出射到聚光透镜140，进而滤除临近间隔波长的光信号。

聚光透镜140，用于将入射到聚光透镜140上的预设波长的平行光转换成汇聚光射入光敏元件180上。

本实施例的光接收次模块100可以应用到ROSA(Receiver Optical Subassembly，光接收次组件)，或光收发组件中，用于将光信号转化成电信号(即O/E转换)，而上述ROSA或光收发组件可以安装在光模块中，构成光模块的一部分。

具体的，如图1至图3所示，本实施例的光接收次模块100包括底座110、管帽120、支架130、准直透镜150、滤波件160、聚光透镜140和光敏元件180，其中，底座110上设置有光敏元件180，管帽120罩设在底座110上，管帽120远离底座110的一端(记为管帽120的顶端)上设置聚光透镜140。支架130罩设在聚光透镜140上，且与管帽120连接。支架130上设置有挡板170，该挡板170上具有通孔171，该通孔171与支架130的腔体131连通，准直透镜150附着在该挡板170上，滤波件160设置在准透镜与聚光透镜140之间。

可选的，本实施例的支架130可以与管帽120的顶端连接，或者，支架130罩住管帽120的部分侧壁或全部侧壁，与管帽120的侧壁连接。

本实施例的准直透镜150粘接在该挡板170上。可选的，准直透镜150上设置有金属边框，这样准直透镜150可以焊接在挡板170上，本实施例对准直透镜150在该挡板170之间的固定方式不做限制，只要保证准直透镜150固定附着在挡板170中即可。

本实施例中，将准直透镜150附着在挡板170上，挡板170上的通孔171起到光阑的作用，可以防止准直透镜150输出的平行光入射到光敏元件180之外的地方，降低光的接收效率的问题产生。

滤波件160设置在准直透镜150和聚光透镜140之间，此时，滤波件160可以与准直透镜150接触或者与聚光透镜140接触；或者，滤波件160与准直透镜150或聚光透镜140之间具有间隙；或者，滤波件160与准直透镜150和聚光透镜140之间均具有间隙。

本实施例的光敏元件180具体设置在底座110靠近聚光透镜140的一面(记为底座110的内表面)上，例如光敏元件180粘接在底座110的内表面上，或者光敏元件180焊接在底座110的内表面上。

本实施例的光敏元件180可以为砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、砷化铟镓(InGaAs)等作为感光材料制成。例如利用有机金属气相沉积法(Metal-Organic Chemical VaporDeposition；MOCVD)等方式，使用上述感光材料制成光敏元件180。

光照射到光敏元件180上时，光敏元件180生成光电流，通过跨电阻的放大，生成电压信号输出，实现光信号到电信号的转换。

本实施例，在组装光接收次模块时，先将准直透镜150和滤波件160固定在支架130上，再将聚光透镜140安装在管帽120上，将底座110盖设在管帽120上，然后将安装有准直透镜150和滤波件160的支架130固定在安装有聚光透镜140和底座110的管帽120上。

这样，使得准直透镜150、滤波件160、聚光透镜140和光敏元件180组成一个整体，在安装时，由于其包括的器件数量少，可以减少各零件的叠加误差，进而提高了光接收次模块100的制造精度。这样沿着光路方向，进入准直透镜150的光，经过准直透镜150的准直、滤波件160的滤波和聚光透镜140的汇聚后，可以准确射入到光敏元件180上，而不需要调整光敏元件180与准直透镜150之间的位置角度。

可选的，本实施例的光接收次模块100还包括具有开口的圆方管体4，圆方管体4的方形侧壁具有开口，所述支架130和所述管帽120通过所述开口***所述圆方管体4中。

图4为安装有本实施例所述的光接收次模块的窄波长间隔光收发组件的装配图，图5为图4所示的窄波长间隔光收发组件的***图。

如图4和5所示，该窄波长间隔光收发组件1包括光接收次模块100、适配器组件5和发射TO2。其中，光接收次模块100中的圆方管体4包括第一开口、第二开口和第三开口，支架130和所述管帽120插设在第一开口端，适配器组件5插设在第二开口端，发射TO2插设在第三开口端。适配器组件5与外部的光纤连接，用于接收光纤中传输的光信号，并将光信号射入管壳中。

在一种示例中，若适配器组件5的出光口与准直透镜150的入光口正对，则适配器组件5可以将光直接入射到准直透镜150上。

在另一种示例中，若适配器组件5的出光口与准直透镜150的入光口不正对，此时为了使适配器组件5的出光口发出的光尽可能多地入射到光准直透镜150上，则在适配器组件5与准直透镜150之间设置反射镜(图中未示出)，该反射镜将适配器组件5的出光口发出的光发射到准直透镜150上。例如，如图4和5所示，适配器组件5与准直透镜150呈90°布置，此时，可以在适配器组件5与准直透镜150之间设置45度反射镜，置45度反射镜可以将适配器组件5的出光口发出的光发射到准直透镜150上。其中，本实施例对反射镜的设置角度不做限制，具体根据适配器组件5与准直透镜150的位置关系确定。

如图4和5所示的窄波长间隔光收发组件1，在安装图1至图3所示的光接收次模块100时，只需要调整光接收次模块100的X轴、Y轴、Z轴三轴，以寻找光接收次模块100与适配器组件5之间的最佳耦合位置即可。

同时，如图4和5所示，光接收次模块100与适配器组件5之间的距离较小，适配器组件5接收的光传输到光接收次模块100上时，光传输的线程短，对应的光线角度的偏移量小，处于预设的误差范围内。这样在安装光接收次模块100时，不需要调整光接收次模块100的X轴角度和Y轴角度，进而降低了光接收次模块100耦合时的工艺难度，减少光接收次模块100的安装工时，提升窄波长间隔光收发组件1的可制造性和生产效率。

同时，与现有技术中，将准直透镜150和滤波件160安装在接收TO管帽的外部的结构相比，本实施例的光接收次模块100的结构紧凑，体积小，进而较小了图4和图5所示的窄波长间隔光收发组件1的体积。

在实际使用时，如图4和图5所示，适配器组件5接收光纤传输的光信号，并将接收到的光信号以发散光的形态输入到光学次模块的内腔中。此时内腔中的发散光进入准直透镜150，准直透镜150将该发散光转换成平行光。平行光形态下的光信号通过挡板170上的通孔171后，入射到滤波件160上，该滤波件160滤除临近间隔波长的光信号。经过滤波件160过滤后的平行光进入聚光透镜140。聚光透镜140将该平行光进行汇聚，形成汇聚光，并将该汇聚光入射到光敏器件上。光敏元件180将入射到其上的光信号转换成电压信号，进而实现光信号到电信号的转换。

本发明实施例提供的光接收次模块，包括底座、罩设在底座上的管帽、以及与管帽连接的支架，底座上设置有光敏元件，管帽上设置有聚光透镜，支架罩设在聚光透镜上，支架包括具有通孔的挡板，挡板上附着有准直透镜，聚光透镜与准直透镜之间设置有滤波件，入射到准直透镜上的光依次经过准直透镜、滤波件和聚光透镜，射入到光敏元件上。即本实施例的光接收次模块，通过将准直透镜、滤波件、聚光透镜和光敏元件设置为一个整体，沿着光路方向，各器件之间的位置固定，其结构经凑。同时，本实施例的光接收次模块与适配器组件耦合时，与适配器组件之间的距离较短，在安装光接收次模块时不需要调整光接收次模块的X轴角度和Y轴角度，进而降低了光接收次模块的耦合工艺难度，减少耦合工时，提升了安装该光接收次模块的光模块的可制造性和生产效率，并且较小了光模块的体积。

继续参照图1和图3所示，为了提高了支架130与管帽120的连接可靠性，在管帽120的顶部设置有凹槽111，所述支架130的底端固定在所述凹槽111中。

具体的，将支架130的底端粘接或焊接在凹槽111中，方便对支架130进行定位，同时便于支架130与管帽120之间的连接，进而提高了支架130与管帽120之间的连接可靠性。

本实施例对凹槽111的具体形状不做限制，只要可以使支架130的底端固定在其中即可。

可选的，本实施例中凹槽111的形状与支架130的底端的形状适配，例如支架130的底端为圆形时，则凹槽111也为圆形凹槽，当支架130的底端为方形时，则凹槽111也为方形凹槽。

在一种可能的实现方式中，本实施例的凹槽111沿着所述聚光透镜140的外缘设置。此时，当支架130罩设在聚光透镜140上时，支架130的底端开口的形状和尺寸与聚光透镜140的形状和尺寸一致，支架130的腔体131起到光阑的作用，可以防止滤波件160输出的光入射到聚光透镜140之外的地方，进而提高了光接收次模块100的光接收效率。

图6为本实施例提供的光接收次模块中支架的剖视图。在上述实施例的基础上，如图3和图6所示，本实施例的支架130为两端具有开口的管柱，所述挡板170设置在所述管柱的内壁上。

具体的，如图6所示，本实施例的支架130为两端具有开口的中空管柱，挡板设置在管柱的内壁上，此时，挡板170将支架130的腔体131分成第一腔体132和第二腔体133，其中，第一腔体132和第二腔体133通过挡板170上的通孔171相互连通。此时准直透镜150位于第一腔体132中，且附着在挡板170上，聚光透镜140位于第二腔体133中。

其中，第一腔体132和第二腔体133的直径相同，或者，第一腔体132的直径大于第二腔体133的直径，或者第一腔体132的直径小于第二腔体133的直径，本实施例对此不做限制。

可选的，如图7所示，本实施例的支架130可以包括底部圆环112、顶部圆环113、以及连接顶部圆环113和底部圆环112的多个板条竖直114，所述挡板170设置在所述顶部圆环113的内壁上。

在本实施例的一种可能的实现方式中，本实施例的滤波件160为滤波片，该滤波片可以直接粘接在准直透镜150的上表面，这样可以简化滤波片的安装工艺，同时，可以降低支架130的高度，进而减小了整个光接收次模块100的体积，实现光接收次模块100的小型化。

可选的，继续参照图3所示，准直透镜150附着在所述挡板170的一侧，所述滤波片附着在所述挡板170的另一侧。此时，挡板170上的通孔171形成了光阑，可以使准直透镜150射出的平行光完全射入滤波片，提高了光的转换效率。同时，可以避免单独设置光阑时造成的增加光接收次模块100的器件数和体积的问题，进一步简化了光接收次模块100的结构和安装工艺，减小了光接收次模块100的体积。

在本实施例的另一种可能的实现方式中，本实施例的滤波件160还可以为光学膜层，该光学膜层可以滤除临近间隔波长的光信号，该光学膜层镀在准直透镜150朝向聚光透镜140的一面上；或者，光学膜层镀在聚光透镜140朝向准直透镜150的一面上。

在一种示例中，光学膜层镀在准直透镜150朝向聚光透镜140的一面上，这样，从适配器组件5传输的接收光信号，以发散光的形态，进入支架130上的准直透镜150，转为平行光。平行光形态下的光信号入射到准直透镜150上的光学膜层上，该光学膜层滤除临近间隔波长的光信号。经过光学膜层过滤的平行光通过挡板170上的通孔171(该通孔171起到光阑的作用)后，入射到管帽120上的聚光透镜140上。聚光透镜140对射入到其上的平行光进行汇聚后，入射到底座110上的光敏元件180上。

在另一种示例中，光学膜层镀在聚光透镜140朝向准直透镜150的一面上，这样，从适配器组件5传输的接收光信号，以发散光的形态，进入支架130上的准直透镜150后，转为平行光。平行光形态下的光信号通过挡板170上的通孔171后，入射到聚光透镜140上的光学膜层上，该光学膜层滤除临近间隔波长的光信号。经过光学膜层过滤的平行光在聚光透镜140的汇聚下，入射到光敏元件180上。

本实施例的光接收次模块，通过将滤波件制作成光学膜层，将该光学膜层镀在准直透镜上，或者镀在聚光透镜上，可进一步减少光接收次模块的器件数量，简化了光接收次模块安装工艺，并减小了光接收次模块的体积。

图8为本发明提供的光模块实施例的结构示意图，如图8所示，本实施例的光模块200包括上述实施例所示的光接收次模块100。同时，本实施例的光模块还包括插头21、印刷电路板22、外壳23等。

可选的，当本实施例的光模块200为收发一体的光模块时，该光模块200还包括接收器、放大器和耦合器等(图中未示出)。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种光接收次模块，其特征在于，包括：底座、罩设在底座上的管帽、以及与管帽连接的支架，所述底座上设置有光敏元件，所述管帽上设置有聚光透镜，所述支架罩设在所述聚光透镜上，所述支架包括具有通孔的挡板，所述挡板上附着有准直透镜，所述聚光透镜与所述准直透镜之间设置有滤波件；

入射到所述准直透镜上的光依次经过所述准直透镜、所述通孔、所述滤波件和所述聚光透镜，射入到所述光敏元件上。

2.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，所述滤波件为滤波片，所述准直透镜附着在所述挡板的一侧，所述滤波片附着在所述挡板的另一侧。

3.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，所述滤波件为光学膜层，所述光学膜层镀在所述准直透镜朝向所述聚光透镜的一面上；或者，所述光学膜层镀在所述聚光透镜朝向所述准直透镜的一面上。

4.根据权利要求1所述光接收次模块，其特征在于，所述管帽的顶部设置有凹槽，所述支架的底端固定在所述凹槽中。

5.根据权利要求1至3任一项所述光接收次模块，其特征在于，所述支架包裹所述管帽。

6.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，所述支架为两端具有开口的管柱，所述挡板设置在所述管柱的内壁上。

7.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，所述支架包括顶部圆环、底部圆环、以及连接所述顶部圆环和所述底部圆环的多个竖直板条，所述挡板设置在所述顶部圆环的内壁上。

8.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，还包括圆方管体，所述圆方管体的方形侧壁具有开口，所述支架和所述管帽通过所述开口***所述圆方管体中。

9.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，所述管帽与所述支架焊接连接。

10.一种光模块，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的光接收次模块。