CN110596830A - 一种光学组件 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种光学组件，包括：透镜、垫块和基板；其中，所述基板上设置有容纳所述垫块的通孔，以通过所述通孔将所述垫块从所述基板的底部送至所述透镜的下方；所述垫块穿过所述通孔与所述透镜的下表面固定连接；所述透镜通过所述垫块固定在所述基板上。

Description

一种光学组件

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，特别是指一种光学组件。

背景技术

在光通信领域，特别是光模块中少不了利用透镜元件对光信号进行聚焦耦合或准直，而在传统的光发射耦合结构中，透镜元件一般是通过胶水进行固定，然而，胶水容易随温度和湿度的变化而发生变形，并带动透镜元件发生位移，直接影响激光器到波导芯片的耦合效率，由此造成的光学特性的劣化成为悬而未决的问题。

发明内容

为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种光学组件，包括：透镜、垫块和基板；其中，

所述基板上设置有容纳所述垫块的通孔，以通过所述通孔将所述垫块从所述基板的底部送至所述透镜的下方；

所述垫块穿过所述通孔与所述透镜的下表面固定连接；

所述透镜通过所述垫块固定在所述基板上。

在一种可选的实施方式中，所述透镜的下表面为平面，所述透镜通过所述平面与所述垫块固定连接。

在一种可选的实施方式中，所述垫块通过胶水与所述透镜的下表面固定连接。

在一种可选的实施方式中，所述通孔与所述垫块间隙配合。

在一种可选的实施方式中，在所述透镜固定连接于所述垫块的情况下，所述垫块嵌入所述通孔中，与所述通孔固定连接。

在一种可选的实施方式中，所述垫块通过胶水与所述通孔固定连接。

在一种可选的实施方式中，所述胶水为光敏胶水和/或环氧树脂胶水。

在一种可选的实施方式中，所述垫块由玻璃材料制成；或者，

所述垫块由陶瓷材料制成；或者，

所述垫块由金属材料制成。

在一种可选的实施方式中，还包括：光芯片；其中，

所述透镜设置在所述光芯片的光路上，以对所述光芯片发出的光信号进行聚焦或准直。

本申请实施例所提供的一种光学组件，包括：透镜、垫块和基板；其中，所述基板上设置有容纳所述垫块的通孔，以通过所述通孔将所述垫块从所述基板的底部送至所述透镜的下方；所述垫块穿过所述通孔与所述透镜的下表面固定连接；所述透镜通过所述垫块固定在所述基板上。从而将所述透镜与所述垫块的连接位置的胶水厚度控制在较小的范围内，改善了因胶水吸湿膨胀、或者高温膨胀而引起的透镜位移的问题。

附图说明

图1a为本申请实施例提供的光学组件的侧面剖视图；

图1b为本申请实施例提供的图1a光学组件的侧面剖视图中虚线区域的放大图；

图2a为本申请实施例提供的光学组件的侧面剖视图；

图2b为本申请实施例提供的图2a光学组件的侧面剖视图中虚线区域的放大图；

图3a为本申请实施例提供的光学组件的侧面剖视图；

图3b为本申请实施例提供的图3a光学组件的侧面剖视图中虚线区域的放大图；

图4为本申请实施例提供的光学组件的俯视图；

图5为本申请实施例提供的光学组件进行胶水固定的一种实施方式的俯视图；

图6为本申请实施例提供的光学组件进行胶水固定的另一种实施方式的俯视图；

图7为本申请实施例提供的光学组件进行胶水加固的一种实施方式的俯视图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。

在光通信领域，特别是光模块中少不了利用透镜元件对光信号进行聚焦耦合或准直，而在传统的光发射耦合结构中，透镜元件一般是通过胶水进行固定，然而，胶水容易随温度和湿度的变化而发生变形，并带动透镜元件发生位移，直接影响激光器到波导芯片的耦合效率，由此造成的光学特性的劣化成为悬而未决的问题。

而传统的透镜固定方式通常为将不同高度规格的垫块放置于透镜和基板之间，用胶水进行固定，从而将透镜垫高至光芯片发射的光信号的光路上，然而由于透镜必须准确的设置在光芯片发射的光信号的光路上，从而会导致透镜与基板之间的高度会随光芯片发射的光信号的高度而变化，所以在使用垫块对透镜进行垫高时，会出现垫块与透镜之间存在缝隙的情况，此时只能利用胶水进行填充，如此胶层的厚度就难以控制在较小的范围内，从而导致胶水太厚容易因温度变化或者吸收湿汽导致透镜位置偏离的问题。

为此，提出了本申请实施例的以下技术方案。

图1a为本申请实施例提供的光学组件的侧面剖视图，图1b为本申请实施例提供的图1a光学组件的侧面剖视图中虚线区域的放大图，需要说明的是，本申请实施例主要为了说明透镜和垫块之间的连接方式，故对光学组件的部分光器件进行了省略。如图1b所示，本申请实施例提供的一种光学组件，包括：透镜110、垫块120(图1b中未示出)和基板130；其中，

所述基板130上设置有容纳所述垫块120的通孔131，以通过所述通孔131将所述垫块120从所述基板130的底部送至所述透镜110的下方；

所述垫块120穿过所述通孔131与所述透镜110的下表面固定连接；

所述透镜110通过所述垫块120固定在所述基板130上。

图2a为本申请实施例提供的光学组件的侧面剖视图，图2b为本申请实施例提供的图2a光学组件的侧面剖视图中虚线区域的放大图，如图1b和图2b所示，在实际应用时，通过透镜吸嘴将所述透镜110吸住，并在所述透镜110的下表面涂覆胶水，通过所述透镜吸嘴将所述透镜110悬空放置在所述光芯片140的光路上，此时，通过垫块吸嘴将所述垫块120吸住，并在所述垫块120的至少一个侧面涂覆胶水，通过所述垫块吸嘴将所述垫块120从所述基板130的底部(通孔131的正下方)移动至所述透镜110的下方，从而，所述垫块120穿过所述通孔131与所述透镜110的下表面固定连接。如此，可以使得所述垫块120与所述透镜110紧密无缝的接触，也就是说，可以尽可能的减小所述垫块120与所述透镜110之间的缝隙，从而使得所述垫块120与所述透镜110之间的胶层尽可能的小，避免了胶水太厚容易因温度变化或者吸收湿汽导致透镜位置偏离的问题。需要说明的是，所述透镜吸嘴和所述垫块吸嘴可以通过真空吸附的方式将所述透镜110和所述垫块120吸住。所述透镜吸嘴和所述垫块吸嘴为可以为微调架上的吸嘴。

在实际应用时，所述垫块120的形状可为正方体、长方体或其他任何能与所述透镜110的下表面固定连接的立体形状。

图4为本申请实施例提供的光学组件的俯视图，如图4所示，本申请实施例提供的一种光学组件，还包括：光芯片140；其中，

所述透镜110设置在所述光芯片140的光路上，以对所述光芯片140发出的光信号进行聚焦或准直。

在实际应用时，所述光芯片140可以为半导体激光器、发光二极管等。半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器，是一种产生激光的器件。发光二极管是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件。需要说明的是，在高速、大容量的光纤通信***中主要采用半导体激光器作光源。

需要说明的是，为了使所述光芯片140发出的光信号可以无损地进入所述透镜110，可以将所述光芯片140、所述透镜110(所述垫块120)集成在同一衬底上，以减少光信号在空中传输可能造成的衰减，减少耦合成本。本申请实施例中，则将所述光芯片140和所述垫块120均设置于所述基板130上，所述垫块120以嵌入的方式固定在所述基板130的通孔131内，所述透镜110通过所述垫块120固定设置在所述光芯片140的光路上。本申请实施例中所述光芯片140与所述透镜110通过所述垫块120集成于同一个基板130上，简化和缩短了光路结构，减少了耦合成本，提高了整体集成度。

图3a为本申请实施例提供的光学组件的侧面剖视图，图3b为本申请实施例提供的图3a光学组件的侧面剖视图中虚线区域的放大图，如图3a和图3b所示，在本申请实施例中，所述透镜110的下表面为平面，所述透镜110通过所述平面与所述垫块120固定连接。可以理解的是，平面与平面之间的接触相较于曲面与平面的接触，平面与平面之间的缝隙会小于曲面与平面之间的缝隙，从而将所述透镜110与所述垫块120的连接位置的胶水厚度尽可能控制在较小的范围内，避免了胶水太厚容易因温度变化或者吸收湿汽导致透镜位置偏离的问题。

在实际应用时，所述透镜110的形状可为正方体、长方体或其他任何能与所述垫块120固定连接的立体形状。

需要说明的是，所述透镜110沿所述光芯片140发射出的光信号方向上的两个通光面中至少有一个通光面为曲面，在实际应用时，所述透镜110可以为汇聚透镜、准直透镜或其他任何能将所述光芯片140发射出的光信号进行聚焦准直的透镜。还需要说明的是，上述汇聚透镜、准直透镜的材料可以是玻璃、水晶等，本申请实施例对其不作限定。

在本申请实施例中，所述垫块120通过胶水与所述透镜110的下表面固定连接。其中，所述胶水可以为光敏胶水和/或环氧树脂胶水。如图1b所示，所述透镜110的下表面为所述透镜110与所述垫块120的固定面，也就是所述透镜110与所述垫块120之间的胶水的涂覆面。

在本申请实施例中，所述通孔131与所述垫块120间隙配合。从而所述垫块120可以在所述通孔131内滑动的同时与所述通孔131的内壁直接接触。在所述透镜110固定连接于所述垫块120的情况下，所述垫块120嵌入所述通孔131中，与所述通孔131固定连接。

在本申请实施例中，所述垫块120通过胶水与所述通孔131固定连接。其中，所述胶水可以为光敏胶水和/或环氧树脂胶水。如图2b所示，可以在所述垫块120的两个侧面涂覆胶水，则两个侧面即为所述垫块120与所述通孔131(所述基板130)的固定面，也就是所述垫块120与所述通孔131(所述基板130)之间的胶水的涂覆面。需要说明的是，图2b仅示意出所述垫块120的一种涂覆胶水的方式，并非为唯一的方式。

图1b至图3b可以作为说明本申请实施例所述透镜110与所述垫块120进行连接的连续步骤的系列侧面剖视图。如图1b-图3b所示，在实际应用时，通过透镜吸嘴将所述透镜110吸住，并在所述透镜110的下表面涂覆胶水，通过所述透镜吸嘴将所述透镜110悬空放置在所述光芯片140的光路上，此时，通过垫块吸嘴将所述垫块120吸住，并在所述垫块120的至少一个侧面涂覆胶水，通过所述垫块吸嘴将所述垫块120从所述基板130的底部(通孔131的正下方)移动至所述透镜110的下方，所述垫块120穿过所述通孔131与所述透镜110的下表面接触，在所述胶水为光敏胶水的情况下，对所述垫块120与所述透镜110的接触面照射紫外线光以使得光敏胶水固化，从而所述垫块120穿过所述通孔131与所述透镜110的下表面固定连接，此时，对所述垫块120与所述通孔131的接触面照射紫外线光以使得光敏胶水固化，则所述垫块120与所述通孔131固定连接。如此，可以使得所述垫块120与所述透镜110紧密无缝的接触，也就是说，可以尽可能的减小所述垫块120与所述透镜110之间的缝隙，从而使得所述垫块120与所述透镜110之间的胶层尽可能的小，避免了胶水太厚容易因温度变化或者吸收湿汽导致透镜位置偏离的问题。

图5为本申请实施例提供的光学组件进行胶水固定的一种实施方式的俯视图，图6为本申请实施例提供的光学组件进行胶水固定的另一种实施方式的俯视图，如图5和图6所示，在实际应用时，所述垫块120与所述通孔131通过所述胶水固定，具体可以采用两种胶水涂覆方案，方案A：三面C型点胶(见附图5中虚线框，两个垫块之间可以留有间隙)，方案B：两面对称点胶(见附图6中虚线框，则垫块没有涂覆胶水的另外两侧与通孔之间可以留有间隙)。由于所述通孔131与所述垫块120间隙配合，所述垫块120与所述通孔131的内壁直接接触，从而可以尽可能的减少所述垫块120与所述通孔131的连接位置的胶水厚度，改善了因胶水吸湿膨胀、或者高温膨胀而引起的透镜位移的问题。

在实际应用时，所述垫块120的形状可为正方体、长方体或其他任何能与所述通孔131固定连接的立体形状。

在实际应用时，如图4-图7所示，所述通孔131可以设置为可以同时容纳两个所述垫块120的宽度，从而较少对所述基板130的加工工序，节省加工时间。需要说明的是，由于光模块中的光芯片大都成对设置的，且所述光芯片均放置于同一衬底上，所述光芯片发射的光信号的光路不会有大的偏差，因此，将所述通孔131设置为可以同时容纳两个所述垫块120的宽度后，可以使用微调架成对的对所述透镜110和所述垫块120进行放置和固定。例如，通过微调架上的两个透镜吸嘴分别将第一透镜和第二透镜吸住，并在所述第一透镜和第二透镜的下表面涂覆胶水，通过所述两个透镜吸嘴分别将所述第一透镜和第二透镜悬空放置在所述光芯片的光路上，此时，通过两个垫块吸嘴将第一垫块和第二垫块吸住，并分别在所述第一垫块和第二垫块的至少一个侧面涂覆胶水，通过所述两个垫块吸嘴将所述第一垫块和第二垫块从所述基板的底部(通孔的正下方)分别移动至所述第一透镜和第二透镜的下方，所述第一垫块和第二垫块穿过所述通孔分别与所述第一透镜和第二透镜的下表面接触，在所述胶水为光敏胶水的情况下，对所述第一垫块与所述第一透镜的接触面照射紫外线光以使得光敏胶水固化，对所述第二垫块与所述第二透镜的接触面照射紫外线光以使得光敏胶水固化，从而所述第一垫块和第二垫块穿过所述通孔分别与所述第一透镜和第二透镜的下表面固定连接，此时，分别对所述第一垫块和第二垫块与所述通孔的接触面照射紫外线光以使得光敏胶水固化，则所述第一垫块和第二垫块均与所述通孔固定连接。

在本申请实施例中，所述垫块120需要具有较小的膨胀系数，以保证耦合结构在高、低温不产生较大的位移。因此，所述垫块120可以由玻璃材料制成；或者，所述垫块120可以由陶瓷材料制成；或者，所述垫块120可以由金属材料制成。

需要说明的是，在所述垫块120与所述透镜110和所述通孔131固定连接后，还可以进一步使用环氧树脂胶水对所述垫块120与所述透镜110的连接处进行加固，以及对所述垫块120与所述通孔131的连接处进行加固。

还需要说明的是，在所述垫块120与所述透镜110和所述通孔131固定连接后，还可以进一步使用环氧树脂胶水对所述垫块120与所述透镜110的连接处进行加固，以及对所述垫块120与所述通孔131的连接处进行加固。所述加固方法包括正面加固和背面加固，正面加固可以以L型非对称的点胶方式将胶水涂覆至所述垫块120与所述透镜110的连接处(图7中未示出)，以及所述垫块120与所述通孔131的连接处(图7为本申请实施例提供的光学组件进行胶水加固的一种实施方式的俯视图，如图7中L型虚线框)；背面加固可以以对称型的点胶方式从所述基板的底部将胶水涂覆至所述垫块120与所述通孔131的连接处。需要说明的是，图7中仅示意出了一种L型非对称的点胶方式，具体选择所述垫块120的哪两个侧面组成L型，可以根据实际需求而进行设置。可以理解的是，无论是所述垫块120与所述透镜110之间的接触面，还是所述垫块120与所述通孔131之间的接触面，所述接触面均为矩形接触面，即围绕所述接触面有四个侧边，所述L型非对称的点胶方式即为将胶水涂覆至两个相连的侧边上，而侧边对称型的点胶方式即为将胶水涂覆至两个不相连的侧边上。

需要说明的是，所述加固方式并非将所述胶水填充至所述垫块120与所述透镜110的接触面之间，而是围绕所述垫块120与所述透镜110的接触面，在***涂覆胶水，以起到加固的作用，这样的加固方式不会增加所述垫块120与所述透镜110之间的胶层厚度，从而能够在不增加胶层厚度的前提下，又起到加固所述垫块120与所述透镜110之间的连接的作用。同理，所述加固方式并非将所述胶水填充至所述垫块120与所述通孔131的接触面之间，而是围绕所述垫块120与所述通孔131的接触面，在***涂覆胶水，以起到加固的作用，这样的加固方式不会增加所述垫块120与所述通孔131之间的胶层厚度，从而能够在不增加胶层厚度的前提下，又起到加固所述垫块120与所述通孔131之间的连接的作用。

需要说明的是，本申请实施例图1-7中仅示意出了在每个光芯片的光路上只设置一个透镜的情况，在实际应用时，每个光芯片的光路上可以设置多个透镜，当设置两个所述透镜对所述光芯片发射出的光信号进行汇聚准直的时，靠近所述光芯片的第一透镜可以通过V型槽固定在所述光芯片的光路上，也可以通过高精度贴片机直接贴装在所述光芯片的光路上，而远离所述光芯片的第二透镜可以通过嵌入所述基板的所述垫块固定在所述光芯片的光路上，用于对所述第一透镜输出的光信号进行进一步的聚焦和准直。

在一些实施例中，每个光芯片的光路上设置有两个透镜时，靠近所述光芯片的第一透镜还可以通过倒T型支撑组件或UT结合型支撑组件固定在所述光芯片的光路上，而远离所述光芯片的第二透镜可以通过嵌入所述基板的所述垫块固定在所述光芯片的光路上，用于对所述第一透镜输出的光信号进行进一步的聚焦和准直。其中，所述倒T型支撑组件包括底座和支撑柱，所述倒T型支撑组件的支撑柱用于固定所述透镜，所述透镜的侧面与所述支撑柱的侧面固定连接；所述倒T型支撑组件的底座用于将所述倒T型支撑组件和透镜整体固定在所述基板上。所述UT结合型支撑组件包括底座和U型槽；所述UT结合型支撑组件的U型槽用于固定所述透镜，所述透镜的两个侧面与所述U型槽的两侧内壁固定连接；所述UT结合型支撑组件的底座用于将所述UT结合型支撑组件和透镜整体固定在所述基板上。需要说明的是，在每个光芯片的光路上设置有多个透镜时，可以使用各种透镜固定方式或组件的组合对所述多个透镜进行固定，以将所述多个透镜固定在所述光芯片的光路上。

还需要说明的是，本申请实施例图4-7中所述通孔131的四个角为圆形，这样的设置是为了在所述垫块120在所述通孔131中移动时，不会因胶水堵塞所述垫块120与所述通孔131之间的全部缝隙而导致所述垫块120在所述通孔131中无法移动或移动受阻。

如图1b-图3b所示，本申请实施例中，所述垫块120通过嵌入所述基板130上所述通孔131内的方式，将所述基板130和所述透镜110间接连接在一起，且连接的方式为：将所述透镜110悬空固定在所述光芯片140的光路上，而后将所述垫块120从所述基板130的底部，以穿过所述通孔131的方式，送至所述透镜110的下方，直至与所述透镜110的下表面接触，如此，可以使得所述垫块120与所述透镜110紧密无缝的接触，也就是说，可以尽可能的减小所述垫块120与所述透镜110之间的缝隙，从而使得所述垫块120与所述透镜110之间的胶层尽可能的小，避免了胶水太厚容易因温度变化或者吸收湿汽导致透镜位置偏离的问题。

本申请实施例所提供的一种光学组件，包括：透镜、垫块和基板；其中，所述基板上设置有容纳所述垫块的通孔，以通过所述通孔将所述垫块从所述基板的底部送至所述透镜的下方；所述垫块穿过所述通孔与所述透镜的下表面固定连接；所述透镜通过所述垫块固定在所述基板上。从而将所述透镜与所述垫块的连接位置的胶水厚度控制在较小的范围内，改善了因胶水吸湿膨胀、或者高温膨胀而引起的透镜位移的问题。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是，在本文中，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过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

本申请所提供的几个设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的设备实施例。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种光学组件，其特征在于，包括：透镜、垫块和基板；其中，

所述基板上设置有容纳所述垫块的通孔，以通过所述通孔将所述垫块从所述基板的底部送至所述透镜的下方；

所述垫块穿过所述通孔与所述透镜的下表面固定连接；

所述透镜通过所述垫块固定在所述基板上。

2.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，

所述透镜的下表面为平面，所述透镜通过所述平面与所述垫块固定连接。

3.根据权利要求2所述的光学组件，其特征在于，

所述垫块通过胶水与所述透镜的下表面固定连接。

4.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，

所述通孔与所述垫块间隙配合。

5.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，

在所述透镜固定连接于所述垫块的情况下，所述垫块嵌入所述通孔中，与所述通孔固定连接。

6.根据权利要求5所述的光学组件，其特征在于，

所述垫块通过胶水与所述通孔固定连接。

7.根据权利要求3或6所述的光学组件，其特征在于，

所述胶水为光敏胶水和/或环氧树脂胶水。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的光学组件，其特征在于，

所述垫块由玻璃材料制成；或者，

所述垫块由陶瓷材料制成；或者，

所述垫块由金属材料制成。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的光学组件，其特征在于，还包括：光芯片；其中，

所述透镜设置在所述光芯片的光路上，以对所述光芯片发出的光信号进行聚焦或准直。