CN212255790U - 一种带小角度分光膜片的光耦合组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带小角度分光膜片的光耦合组件，包括PCBA板、底面安设于所述PCBA板上的透镜基体、用于发射光的vcsel芯片以及用于接收光以进行背光监控的MPD芯片，透镜基体远离所述PCBA板的面至少有部分为斜面，斜面与所述透镜基体的底面之间的夹角为锐角，且斜面上设有用于将所述vcsel芯片发出的光分为前光光束和背光光束的分光膜片，所述MPD芯片接收所述背光光束。本实用新型通过用小角度分光实现背光监控的方式，既能减少杂散光，又能在实现背光监控的同时，对激光器的光功率进行可控的衰减，使模块发射功率满足协议要求，更重要的是小角度分光膜片偏振相关性低，在现有全介质的镀膜工艺中易实现，整个光组件易于开模成型、批量生产，成本较低且可靠性高。

Description

一种带小角度分光膜片的光耦合组件

技术领域

本实用新型涉及光纤通信高速光模块技术领域，具体为一种带小角度分光膜片的光耦合组件。

背景技术

光通信技术的迅猛发展，要求数据传输速率和数据传输容量不断增加，行业内出现用多通道并行的COB工艺提高器件的集成度来提高模块的传输速度。为了获得更高的传输速率和更低的成本，在高速传输光模块中，普遍采用850nm vcsel激光器和多模光纤的耦合传输，用于短距离高速传输。由于vcsel激光器的垂直面发光的特点，一般解决方案是采用注塑一体成型的PEI lens实现90°转折和多通道并行耦合。另一方面，由于一般的vcsel激光器的光远场能量分布随电流大小和温度等状态不同而变化，且随着激光器的长期使用，激光器的阈值电流也会随着变化，导致输出的光功率的值变化，若有一个反馈信号，对激光器的发光能量做一定监控，则模块在使用期间传输的光功率的值会保证在一个更稳定的状态，使光模块性能更好。

然而现有的工艺条件下对于分光和监控还存在着很多缺陷，无法满足高速短距离多通道并行的COB产品的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带小角度分光膜片的光耦合组件，通过使用小角度的分光膜片实现分光和背光监控，降低了膜片工艺难度，减少了杂散光，提高了光路可靠性。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：一种带小角度分光膜片的光耦合组件，包括PCBA板以及底面安设于所述PCBA板上的透镜基体，还包括用于发射光的vcsel芯片以及用于接收光以进行背光监控的MPD芯片，所述透镜基体远离所述PCBA板的面至少有部分为斜面，所述斜面与所述透镜基体的底面之间的夹角为锐角，且所述斜面上设有用于将所述vcsel芯片发出的光分为前光光束和背光光束的分光膜片，所述MPD芯片接收所述背光光束。

进一步，所述斜面与所述透镜基体的底面之间的夹角为22.5°。

进一步，所述分光膜片包括分光膜层和反射膜层，所述分光膜层和所述反射膜层分别设于所述分光膜片的一相对面上，且所述分光膜片设于所述分光膜片接触所述透镜基体的面上，所述vcsel芯片发射的光由所述分光膜层分光为所述前光光束和所述背光光束。

进一步，还包括用于接收经过多次反射后反射来的前光光束的至少一个多模光纤，所述前光光束经过反射的几个反射点位于所述斜面和所述底面上。

进一步，所述前光光束经过的反射点沿光射出的顺序依次位于所述斜面、所述底面以及所述斜面上。

进一步，还包括用于将前光光束聚焦耦合至所述多模光纤中的至少一个fiber透镜，所述fiber透镜的数量与所述多模光纤的数量相同。

进一步，还包括接收所述多模光纤发出的光的PD芯片，所述PD芯片安装在所述PCBA板上。

进一步，还包括用于将所述vcsel芯片发射的光准直为平行光的至少一个vcsel透镜以及用于将所述背光光束准直为平行光的至少一个MPD透镜，所述vcsel透镜和所述MPD透镜均设于所述透镜基体的底面上。

进一步，所述vcsel透镜的顶点至所述MPD透镜的顶点之间的距离等于所述vcsel芯片至所述MPD芯片之间的距离。

进一步，所述透镜基体还具有用于配合所述斜面对所述分光膜片进行定位的倚靠面，所述倚靠面与所述斜面组合形成限制所述分光膜片移动的定位角。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：一种带小角度分光膜片的光耦合组件，通过用小角度分光实现背光监控的方式，既能减少杂散光，又能在实现背光监控的同时，对激光器的光功率进行可控的衰减，使模块发射功率满足协议要求，更重要的是小角度分光膜片偏振相关性低，在现有全介质的镀膜工艺中易实现，整个光组件易于开模成型、批量生产，成本较低且可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种带小角度分光膜片的光耦合组件的第一视角示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种带小角度分光膜片的光耦合组件的第二视角局部示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种带小角度分光膜片的光耦合组件的分光膜片的分光膜层和反射膜层的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种带小角度分光膜片的光耦合组件的第三视角示意图；

附图标记中：1-vcsel芯片；10-vcsel透镜；2-MPD芯片；20-MPD透镜；3-PD芯片；30-PD透镜；4-透镜基体；40-斜面；41-倚靠面；42-底面；5-分光膜片；51-分光膜层；52-反射膜层；6-多模光纤；60-fiber透镜。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至图4，本实用新型实施例提供一种带小角度分光膜片的光耦合组件，包括PCBA板、底面42安设于所述PCBA板上的透镜基体4、用于发射光的vcsel芯片1以及用于接收光以进行背光监控的MPD芯片2，所述透镜基体4远离所述PCBA板的面至少有部分为斜面40，所述斜面40与所述透镜基体4的底面42之间的夹角为锐角，且所述斜面40上设有用于将所述vcsel芯片1发出的光分为前光光束和背光光束的分光膜片5，所述MPD芯片2接收所述背光光束。在本实施例中，将分光膜片5安置在斜面40上，而由于斜面40与透镜基体4的底面42之间的夹角为锐角，以得到小角度分光膜片，而又由于分光膜片5能够将发出的光分为前光光束和背光光束，再配合MPD芯片2接收背光光束以实现背光监控，具体的，MPD芯片2是用于监控vcsel激光器的发光功率的，如此既能减少杂散光，又能在实现背光监控的同时，对激光器的光功率进行可控的衰减，使模块发射功率满足协议要求，更重要的是小角度分光膜片5偏振相关性低，在现有全介质的镀膜工艺中易实现，整个光组件易于开模成型、批量生产，成本较低且可靠性高。其中，分光膜片5可通过光学胶水贴装在透镜基体4上，而该透镜基体4也可以通过胶水固定安装在光模块的PCBA板上，vcsel芯片1和MPD芯片2也被贴装在PCBA板的预定位置，vcsel芯片1和MPD芯片2均为光耦合组件中的常规器件，此处就不作过多的介绍。优选的，斜面40与透镜基体4的底面42之间的夹角为22.5°，使用该角度可以更好地实现分光和监控。优选的，透镜基体4与分光膜片5的粘接使用胶水为折射率匹配胶水，胶水的折射率根据透镜基体4的折射率和膜片的折射率决定，可以减少界面反射的杂散光，降低光噪声。

以下为具体实施例：

作为本实用新型实施例的优化方案，请参阅图3，所述分光膜片5包括分光膜层51和反射膜层52，所述分光膜层51和所述反射膜层52分别设于所述分光膜片5的一相对面上，且所述分光膜片5设于所述分光膜片5接触所述透镜基体4的面上，所述vcsel芯片1发射的光由所述分光膜层51分光为所述前光光束和所述背光光束。在本实施例中，如图1所示，为了便于描述，我们将前述的一相对面分别定义为第二表面和第一表面，该第一表面即接触透镜基体4的面，这个面上镀有分光膜层51，而第二表面则镀有反射膜层52，其中如图3所示，分光膜层51只覆盖分光膜片5的一半，这样有利于背光光束再次穿过分光膜片5的第一表面，由vcsel芯片1发出的光经过该分光膜片5分光后成为背光光束，该背光光束经过反射膜层52反射，再穿出该分光膜片5的第一表面并射至MPD芯片2，而vcsel芯片1发出的光经过该分光膜片5分光后成为前光光束，该前光光束直接射到透镜基体4的底面42，然后再经过几次反射后射出，具体经过几次反射并射出到哪里，后面实施例再来详述。

进一步优化上述方案，请参阅图1至图4，本组件还包括用于接收经过多次反射后反射来的前光光束的至少一个多模光纤6，所述前光光束经过反射的几个反射点位于所述斜面40和所述底面42上。优选的，所述前光光束经过的反射点沿光射出的顺序依次位于所述斜面40、所述底面42以及所述斜面40上。在本实施例中，接上述实施例，如图1所示，前光光束经过三次反射，然后射至多模光纤6中，具体的，vcsel芯片1发射光至vcsel透镜10被准直为平行光束，该光束到达22.5°斜面40和分光膜片5第一表面处，被分成前光光束和背光光束，前光光束经过膜片的反射，经过透镜基体4的底面42全反射至22.5°斜面40，再次全反射至fiber透镜60，最后被聚焦耦合至光纤中；背光光束经过分光膜片5的第一表面透射到达分光膜片5的第二表面，被反射穿过分光膜片5的第一表面，到达MPD透镜20聚焦至MPD芯片2中。优选的，如图2和图4所示，本组件还包括用于将前光光束聚焦耦合至所述多模光纤6中的至少一个fiber透镜60，所述fiber透镜60的数量与所述多模光纤6的数量相同。

作为本实用新型实施例的优化方案，请参阅图1至图4，本组件还包括接收所述多模光纤6发出的光的PD芯片3，所述PD芯片3安装在所述PCBA板上。在本实施例中，本组件还包括一个接收光路，由PD芯片3来接收光，该PD芯片3也是本领域常规器件，此处也不再详述，它也可以通过胶水粘贴在PCBA板的预定位置，而本实施例包括上述实施例所提到的胶粘均是基于COB工艺。这样在本透镜基体4中，就存在发射光路、背光光路以及接收光路三种光路，这三种光路均集成在一个透镜基体4中，可以通过开模注塑成型。优选的，如图2所示，透镜基体4上安装有PD透镜30，多模光纤6中的光被fiber透镜60准直为平行光束，经过22.5°的斜面40的全反射到达该PD透镜30，然后再被聚焦到PD芯片3上完成光电转换。优选的，所述vcsel透镜10的顶点至所述PD透镜30的顶点之间的距离等于所述vcsel芯片1至所述PD芯片3之间的距离。

作为本实用新型实施例的优化方案，请参阅图1至图4，本组件还包括用于将所述vcsel芯片1发射的光准直为平行光的至少一个vcsel透镜10以及用于将所述背光光束准直为平行光的至少一个MPD透镜20，所述vcsel透镜10和所述MPD透镜20均设于所述透镜基体4的底面42上。优选的，所述vcsel透镜10的顶点至所述MPD透镜20的顶点之间的距离等于所述vcsel芯片1至所述MPD芯片2之间的距离。在本实施例中，例如所述vcsel透镜10和所述MPD透镜20的数量均有四个，它们均呈一字间隔排布。

作为本实用新型实施例的优化方案，请参阅图1和图2，所述透镜基体4还具有用于配合所述斜面40对所述分光膜片5进行定位的倚靠面41，所述倚靠面41与所述斜面40组合形成限制所述分光膜片5移动的定位角。在本实施例中，该倚靠面41与斜面40之间的夹角优选为与分光膜片5的两个面之间的夹角相同，这样可保证分光膜片5的这两个面贴服在倚靠面41和斜面40上。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种带小角度分光膜片的光耦合组件，包括PCBA板以及底面安设于所述PCBA板上的透镜基体，其特征在于：还包括用于发射光的vcsel芯片以及用于接收光以进行背光监控的MPD芯片，所述透镜基体远离所述PCBA板的面至少有部分为斜面，所述斜面与所述透镜基体的底面之间的夹角为锐角，且所述斜面上设有用于将所述vcsel芯片发出的光分为前光光束和背光光束的分光膜片，所述MPD芯片接收所述背光光束。

2.如权利要求1所述的一种带小角度分光膜片的光耦合组件，其特征在于：所述斜面与所述透镜基体的底面之间的夹角为22.5°。

3.如权利要求1所述的一种带小角度分光膜片的光耦合组件，其特征在于：所述分光膜片包括分光膜层和反射膜层，所述分光膜层和所述反射膜层分别设于所述分光膜片的一相对面上，且所述分光膜片设于所述分光膜片接触所述透镜基体的面上，所述vcsel芯片发射的光由所述分光膜层分光为所述前光光束和所述背光光束。

4.如权利要求3所述的一种带小角度分光膜片的光耦合组件，其特征在于：还包括用于接收经过多次反射后反射来的前光光束的至少一个多模光纤，所述前光光束经过反射的几个反射点位于所述斜面和所述底面上。

5.如权利要求4所述的一种带小角度分光膜片的光耦合组件，其特征在于：所述前光光束经过的反射点沿光射出的顺序依次位于所述斜面、所述底面以及所述斜面上。

6.如权利要求4所述的一种带小角度分光膜片的光耦合组件，其特征在于：还包括用于将前光光束聚焦耦合至所述多模光纤中的至少一个fiber透镜，所述fiber透镜的数量与所述多模光纤的数量相同。

7.如权利要求4所述的一种带小角度分光膜片的光耦合组件，其特征在于：还包括接收所述多模光纤发出的光的PD芯片，所述PD芯片安装在所述PCBA板上。

8.如权利要求1所述的一种带小角度分光膜片的光耦合组件，其特征在于：还包括用于将所述vcsel芯片发射的光准直为平行光的至少一个vcsel透镜以及用于将所述背光光束准直为平行光的至少一个MPD透镜，所述vcsel透镜和所述MPD透镜均设于所述透镜基体的底面上。

9.如权利要求8所述的一种带小角度分光膜片的光耦合组件，其特征在于：所述vcsel透镜的顶点至所述MPD透镜的顶点之间的距离等于所述vcsel芯片至所述MPD芯片之间的距离。

10.如权利要求1所述的一种带小角度分光膜片的光耦合组件，其特征在于：所述透镜基体还具有用于配合所述斜面对所述分光膜片进行定位的倚靠面，所述倚靠面与所述斜面组合形成限制所述分光膜片移动的定位角。

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