CN105278036A

CN105278036A - 光模块

Info

Publication number: CN105278036A
Application number: CN201510782619.7A
Authority: CN
Inventors: 孙飞龙; 宋琛
Original assignee: Hisense Broadband Multimedia Technology Co Ltd
Current assignee: Hisense Broadband Multimedia Technology Co Ltd
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2016-01-27

Abstract

本发明提供一种光模块，包括：水平光轴上的第一发射组件和适配器组件，以及位于两者之间的第一垂直光轴上的第二发射组件；位于水平光轴与第一垂直光轴相交处的第一滤光片；第一滤光片和适配器组件之间设置有位于水平光轴上的第一透镜；第二发射组件和水平光轴之间设置有位于第一垂直光轴上的第二透镜；第一发射组件和第一滤光片之间设置有位于水平光轴上的第三透镜。通过本发明提供的方案，能够在实现光组件集成的同时，保证耦合效率，优化光模块的性能指标。

Description

光模块

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

随着接入网的大规模应用，用户对于高速网络速率的需求越来越高，但另一方面设备厂商对于光线路终端(opticallineterminal，简称OLT)设备的成本控制越来越严格。因此，如何均衡网络速率和成本，具有极大的现实意义。

目前的解决方案是将不同速率规格的OLT集成在一个光模块中，例如，将无源光接入系统(Gigabit-CapablePON，简称GPON)OLT和高速无源光接入系统(简称XGPON)OLT进行集成。

而在上述方案中，由于集成的光学组件较多，势必造成光损耗增加，因此，耦合效率是必须考虑的关键要素之一。尤其对于某些出光效率本来就较低的发射组件，这就会导致集成后的发射组件的耦合效率进一步降低，无法可靠实现光组件的集成。

发明内容

本发明提供一种光模块，用于在有效保证耦合效率的基础上，可靠实现光组件的集成。

本发明提供一种光模块，包括：设置于水平光轴上的第一发射组件和适配器组件，第一发射组件和适配器组件之间设置有位于第一垂直光轴上的第二发射组件；

水平光轴与第一垂直光轴的相交处设置有第一滤光片；第一滤光片和适配器组件之间设置有位于水平光轴上的第一透镜；第二发射组件和水平光轴之间设置有位于第一垂直光轴上的第二透镜；第一发射组件和第一滤光片之间设置有位于水平光轴上的第三透镜；

第一发射组件发射的第一光经第三透镜转换为第一准直光，第一准直光经第一滤光片透射至第一透镜；第二透镜用于将第二发射组件发射的第二光转化为第二准直光；第二准直光经第一滤光片反射至第一透镜；第一透镜用于对接收到的准直光进行汇聚并输出给适配器组件。

本发明提供的光模块中，设置在光模块一端的各发射组件发射出的光经透镜转换为准直光，该准直光经过滤光片透射或反射至位于光模块另一端的透镜，并经透镜汇聚输出给适配器组件，耦合进光纤，本方案中在滤光片上发生透射或反射的光均为准直光，而相比于汇聚光，准直光在透射或反射中的光损耗较小，因此通过本方案能够实现光组件集成的同时，有效提高耦合效率，优化光模块的性能指标。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种光模块的结构示意图；

图2A为本发明实施例二提供的一种光模块的结构示意图；

图2B为本发明实施例二提供的另一种光模块的结构示意图；

图3A为本发明实施例三提供的一种光模块的结构示意图；

图3B为本发明实施例三提供的另一种光模块的结构示意图；

图3C为本发明实施例三提供的又一种光模块的结构示意图；

图4A为本发明实施例四提供的一种光模块的结构示意图；

图4B为本发明实施例四提供的另一种光模块的结构示意图；

图5为本发明实施例五提供的一种封装方法的流程示意图；

图6A为本发明实施例六提供的一种封装方法的流程示意图；

图6B为本发明实施例六提供的另一种封装方法的流程示意图；

图7A为本发明实施例七提供的一种封装方法的流程示意图；

图7B为本发明实施例七提供的另一种封装方法的流程示意图；

图7C为本发明实施例七提供的又一种封装方法的流程示意图；

图8为本发明实施例八提供的一种封装方法的流程示意图；

图9为封装完成后的光模块的主体示意图。

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。

图1为本发明实施例一提供的一种光模块的结构示意图，如图1所示，该光模块包括：

设置于水平光轴X上的第一发射组件11和适配器组件12，第一发射组件11和适配器组件12之间设置有位于第一垂直光轴Y1上的第二发射组件13；

水平光轴X与第一垂直光轴Y1的相交处设置有第一滤光片141；第一滤光片141和适配器组件12之间设置有位于水平光轴X上的第一透镜151；第二发射组件13和水平光轴X之间设置有位于第一垂直光轴Y1上的第二透镜152；第一发射组件11和第一滤光片141之间设置有位于水平光轴X上的第三透镜153；

第一发射组件11发射的第一光经第三透镜153转换为第一准直光，第一准直光经第一滤光片141透射至第一透镜151；第二透镜152用于将第二发射组件13发射的第二光转化为第二准直光；第二准直光经第一滤光片141反射至第一透镜151；第一透镜151用于对接收到的准直光进行汇聚并输出给适配器组件12。

其中，第一滤光片的设置角度可以根据实际情况确定，例如，可以为42°～45°，优选45°，本实施例不对其进行限制。

具体的，第一发射组件11于水平光轴X的一端，适配器组件12设置于水平光轴X的另一端。适配器组件12的接收端面接收来自光模块一侧的光，适配器组件12的另一端连接光纤，接收端面接收到的光被耦合进光纤中。

第一发射组件11和第二发射组件13发射出的光分别经第三透镜153和第二透镜152转化为准直光，该准直光经过第一滤光片141透射或反射至第一透镜151，并经第一透镜151汇聚并输出给适配器组件12。

实际应用中，滤光片和透镜等光学组件可以固定安装在管体内，发射组件可以通过连接管体与管体连接。

进一步的，第一发射组件11具体可以用于发射波长为1490nm的光，例如，GPON发射组件；第二发射组件13用于发射波长为1577nm的准直光，例如，XGPON发射组件。

实际应用中，滤光片的透射曲线为单边型，即针对不同波长，其透射率和反射率不同。具体来说，对于波长为1577nm的光，第一滤光片的透射率很低；对于波长为1490nm的光，第一滤光片的透射率很高。因此，波长为1490nm的光需要通过光的透射来传输，波长为1577nm的光则需要通过光的反射来传输，也就是说，各发射组件和光学元件，例如第一滤光片的相对位置关系是受到限制的，不能随意改变和替换。

此外，实际应用中，从工艺角度来讲，采用准直光会增加耦合工艺的难度，因此光模块通常采用汇聚光进行光路耦合和传输，即发射组件发出汇聚光，滤光片等光学元件接收到的光为汇聚光。但是，由于某些发射组件本身的出光效率就比较低，并且汇聚光在滤光片上发生透射或反射时的光损耗较大，这就会进一步降低发射组件的耦合效率，无法实现与其它组件的集成。

对此，本实施例中采用与目前的技术完全相反的方案，全程采用准直光进行光路耦合和传输，具体的，本方案中发射组件发出的光均直接为准直光，因此，滤光片等所有用于光传输的光学元件接收到的光均为准直光，通过该方案，能够有效减小准直光传输过程中，在滤光片上发生透射或反射时的光损耗，保证耦合效率，实现与其它组件的可靠集成。

本发明提供的光模块中，设置在光模块一端的各发射组件发射出的光经透镜转换为准直光，该准直光经过滤光片透射或反射至位于光模块另一端的透镜，并经透镜汇聚输出给适配器组件，耦合进光纤，本方案中在滤光片上发生透射或反射的光均为准直光，而相比于发射组件通常发出的汇聚光，准直光在透射或反射中的光损耗较小，因此通过本方案能够实现光组件集成的同时，有效提高耦合效率，优化光模块的性能指标。

进一步的，用于将发射组件的光转化为准直光的透镜和发射组件的封装方式可以根据实际需要设置，例如，可以将透镜和发射组件分别独立封装设置，即在独立封装的发射组件的出光侧设置透镜，或者也可以将透镜和发射组件集成封装。

举例来说，第一发射组件11和第三透镜153可以分别独立封装设置，第二发射组件13和第二透镜152可以集成设置，相应的，如图2A所示，图2A为本发明实施例二提供的一种光模块的结构示意图，在实施例一的基础上，第一发射组件11和第三透镜153分别独立封装设置，第二发射组件13和第二透镜152集成设置。

其中，第一发射组件11的内部集成有发光芯片和位于发光芯片出光方向上的透镜，该透镜用于将发光芯片发出的光线转为汇聚光输出，第一发射组件11输出的光经第三透镜153转换为第一准直光。

具体的，通过在发射组件的出光侧设置透镜，将发射组件发出的光均转换为准直光，从而减少在光的耦合过程中产生的光损耗，提高光的耦合效率。进一步的，将透镜与发射组件集成封装，能够减少光模块中的光学组件，简化结构的同时，还能有效减小在光模块封装过程中，为了达到最佳耦合效果调节光学组件所需的时间，提高封装效率。

进一步的，为了避免反向光对发射组件的影响，如图2B所示，图2B为本发明实施例二提供的另一种光模块的结构示意图，在图2A所示实施方式的基础上，

第一发射组件11和第三透镜153之间设置有位于水平光轴X上的第一光隔离器113。

本实施例提供的光模块，通过在发射组件的出光侧设置透镜，将发射组件发出的光转换为准直光，从而减少在光的耦合过程中产生的光损耗，提高耦合效率，优化光模块的性能指标。

进一步的，光模块除了可以具备发射功能以外，还可以同时具备接收功能，即实现光的收发。相应的，如图3A所示，图3A为本发明实施例三提供的一种光模块的结构示意图，在前述任一实施方式的基础上，光模块还包括：

自第一垂直光轴Y1至第一透镜151之间依次设置的位于第二垂直光轴Y2上的第一接收组件16和位于第三垂直光轴Y3上的第二接收组件17；

第一透镜151还用于将适配器组件12发出的光转化为准直光并输出；第一接收组件16和第二接收组件17用于接收第一透镜151输出的准直光。

具体的，适配器组件12还可以接收来自光纤一侧的会聚光，并将其输出给第一透镜151，进一步的，第一透镜151将接收自适配器组件一侧的光转化为准直光并向接收组件侧输出，第一透镜151输出的准直光可以通过耦合过程发送至相应的接收组件。

本实施例提供的光模块，通过设置接收组件对光纤输出的光进行接收，从而在实现光发射的同时，还能进行光接收，优化光模块的性能指标。

实际应用中，接收组件接收准直光的耦合光路可以有多种，举例来说，如图3B所示，图3B为本发明实施例三提供的另一种光模块的结构示意图，在图3A所示实施方式的基础上，

水平光轴X与第二垂直光轴Y2的相交处设置有第二滤光片142；第二垂直光轴Y2和第一准直透镜15之间设置有位于水平光轴X上的第三滤光片143；

第一准直光依次经第一滤光片141、第二滤光片142和第三滤光片143透射至第一透镜151；第一滤光片141用于将第二准直光反射至第二滤光片142，第二准直光依次经第二滤光片142和第三滤光片143透射至第一透镜151；

第二滤光片142用于将第一透镜151输出的准直光反射至第一接收组件16；第三滤光片143用于将第一透镜151输出的准直光反射至第二接收组件17。

其中，基于各滤光片的设置角度，能够使得耦合后的光到达接收组件，被接收组件接收，例如，第二滤光片142的设置角度可以为45°，第三滤光片143的设置角度可以为1°～45°，本实施例不对其进行限制。

具体的，第一透镜151输出的准直光经第二滤光片142反射至第一接收组件16进行接收，第一透镜151输出的准直光还经第三滤光片142反射至第二接收组件17进行接收，通过上述耦合光路，实现接收组件的光接收。

进一步的，第一接收组件16具体可以用于接收波长为1310nm的光，例如，GPON接收组件；第二发射组件17具体可以用于接收波长为1270nm的准直光，例如，XGPON接收组件。

实际应用中，第二滤光片和第三滤光片的透射曲线同样为单边型。对于波长为1310nm的光，第二滤光片的透射率很低，第三滤光片的透射率很高；对于波长为1270nm的光，第二滤光片和第三滤光片的透射率均很低。因此，为了实现对波长分别为1310nm和1270nm的光进行分光，需要先利用第三滤光片将波长为1270nm的光反射至第二接收组件，后续的，经过第三滤光片透射后的光基本为波长为1310nm的光，进一步的，再利用第二滤光片将波长为1310nm的光反射至第一接收组件。可见，各接收组件和光学元件的相对位置关系同样是受到限制的，不能随意改变和替换。

本实施方式通过在适配器组件与接收组件之间设置滤光片，形成相应的耦合光路，方便有效地实现光的接收。

实际应用中，采用准直光通过45°滤光片分光的最小波长间隔为20nm，对于波长分别为1270nm和1310nm的光，由于这两种光的波长间隔较小，因此利用大角度滤光片较难实现有效分光，对此，如图3C所示，图3C为本发明实施例三提供的又一种光模块的结构示意图，在图3B所示实施方式的基础上，

第二接收组件17与水平光轴X之间设置有位于第三垂直光轴Y3上的第四滤光片144，第三滤光片143位于第二滤光片142和第三垂直光轴Y3之间；

第三滤光片143用于将第一透镜151输出的准直光反射至第四滤光片144，第四滤光片144用于将接收到的光反射至第二接收组件17。

其中，第四滤光片144为全波段反射片。具体的，第一透镜151输出的准直光首先经第三滤光片143反射至第四滤光片144，再经第四滤光片144反射至第二接收组件17接收，通过上述耦合光路，实现第二接收组件的光接收。

进一步的，本实施方式中采用多次反射的耦合光路实现光接收，可以有效减小滤光片的设置角度，即采用小角度滤光片，小角度滤光片可区分波长间隔为10nm的光，实现更加精准的分光效果，有效保证对1270nm和1310nm两种光的分光能力。

具体的，第三滤光片143的设置角度可以为8°～20°，相应的，第四滤光片的设置角度根据第三滤光片的设置角度确定，随第三滤光片的设置角度的变化而变化，以使得经第四滤光片反射后的光垂直入射进第二接收组件，本实施例在此不对其进行限制。

本实施方式通过设置小角度滤光片进行多次反射，实现光的接收，并能够有效对波长间隔较小的光进行分光，进一步优化光模块的性能指标。

进一步的，为了避免反向光对第二发射组件的影响，如图4A所示，图4A为本发明实施例四提供的一种光模块的结构示意图，在前述任一实施方式的基础上，

第二透镜152和第一滤光片141之间设置有位于第一垂直光轴Y1上的第二光隔离器18。

本实施方式通过设置光隔离器有效阻断反向光，避免反向光对第二发射组件造成影响，进一步优化光模块的性能指标。

需要说明的是，前述实施例中的各发射组件和接收组件的相对位置可以根据设计改变，发射组件和接收组件可以绕水平光轴X旋转后设置，也可沿水平光轴X选择位置进行移动设置位置，还可以在垂直光轴所在的平面内选择位置进行设置，相应的，滤光片的位置和角度也相应变化，图中所示只一种具体的实施方式，而并未对其进行限制，但是，需要说明的是，各组件和滤光片之间的相对结构和位置不能随意变更和替换。例如，可选的，如图4B所示，图4B为本发明实施例四提供的另一种光模块的结构示意图，第二接收组件17也可以设置在水平光轴的上方。

实际应用中，为了制备如前所述的光模块，图5为本发明实施例五提供的一种封装方法的流程示意图，用于制备实施例一所示的光模块，如图5所示，该方法包括：

501、将第一滤光片、第一透镜和第三透镜固定安装在管体组件内，形成组合体；

502、将组合体固定，并在适配器组件的接收端面处设置光束质量分析仪或CCD，以监测接收端面处的光斑质量；

503、通过调整第二发射组件的位置进行耦合，以使光束质量分析仪或CCD监测到的光斑质量达到与光纤数值孔径匹配度最高的参数值，利用第一连接管体将第二发射组件安装至组合体；

504、通过调整适配器组件的位置进行耦合，以使适配器组件与第二发射组件的耦合效率最高，利用第二连接管体将适配器组件安装至组合体；

505、通过调整第一发射组件的位置进行耦合，以使第一发射组件与适配器组件的耦合效率最高，利用第三连接管体将第一发射组件安装至组合体。

具体的，第一滤光片、第一透镜、第二透镜和第三透镜可以通过胶粘固定在管体组件内腔。利用连接管体，可以将发射组件与组合体点焊固定。

实际中，由于激光器芯片贴片等工艺偏差，第二准直光可能存在较小的偏转角，且考虑到第一滤光片的装配公差及加工公差，其斜面也存在一定的角度范围，此时由于各种公差叠加，使得实际光线偏差较大会造成耦合效率下降，在步骤503中，通过调整第二发射组件和第二透镜的位置，例如沿水平光轴偏移一定距离，就可以将发射光束的中心偏移至第一透镜中心，起到很好的补偿作用。

本发明提供的封装方法，制备形成的光模块中各发射组件发射出的光经透镜转换为准直光，该准直光经过滤光片透射或反射至位于光模块另一端的透镜，并经透镜汇聚输出给适配器组件，耦合进光纤，本方案中在滤光片上发生透射或反射的光均为准直光，而相比于汇聚光，准直光在透射或反射中的光损耗较小，因此通过本方案能够实现光组件集成的同时，有效提高耦合效率，优化光模块的性能指标。

具体的，第二发射组件和第二透镜可以集成封装，相应的，如图6A所示，图6A为本发明实施例六提供的一种封装方法的流程示意图，用于制备如图2A所示实施方式的光模块，在实施例五的基础上，503中通过调整第二发射组件的位置进行耦合，包括：

601、通过调整集成封装的第二发射组件和第二透镜的位置进行耦合。

本实施方式中，第一发射组件和第三透镜独立设置，第二发射组件和第二透镜集成设置。

具体的，将发射组件和透镜集成封装，能够减少光模块中的光学组件，简化结构的同时，还能有效减小在光模块封装过程中，为了达到最佳耦合效果调节光学组件所需的时间，提高封装效率。

进一步的，为了避免反向光对第一发射组件的影响，如图6B所示，图6B为本发明实施例六提供的另一种封装方法的流程示意图，用于制备如图2B所示实施方式的光模块，在图6A所示实施方式的基础上，在执行501时，还包括：

602、将第一光隔离器固定安装在管体组件内。

本实施例提供的封装方法，通过透镜，将发射组件发出的光转化为准直光，从而减少在光的耦合过程中产生的光损耗，提高耦合效率，优化光模块的性能指标。

进一步的，光模块除了可以具备发射功能以外，还可以同时具备接收功能，如图7A所示，图7A为本发明实施例七提供的一种封装方法的流程示意图，用于制备如图3A所示实施方式的光模块，在前述任一实施方式的基础上，方法还包括：

701、调整第一接收组件和第二接收组件的位置以进行耦合；

702、将耦合后的第一接收组件和第二接收组件安装至组合体。

具体的，可以通过胶粘并高温固化将接收组件与组合体固定。

实际应用中，接收组件接收准直光的耦合光路可以有多种，举例来说，如图7B所示，图7B为本发明实施例七提供的另一种封装方法的流程示意图，用于制备如图3B所示实施方式的光模块，在图7A所示实施方式的基础上，在执行501时，还包括：

703、将第二滤光片和第三滤光片固定安装在管体组件内。

其中，各滤光片的设置角度可以根据实际情况确定，本实施例不对其进行限制。

具体的，第一准直透镜输出的准直光经第二滤光片反射至第一接收组件进行接收，第一准直透镜输出的准直光还经第三滤光片反射至第二接收组件进行接收，通过上述耦合光路，实现接收组件的光接收。

实际应用中，利用大角度滤光片较难实现有效分光，对此，如图7C所示，图7C为本发明实施例七提供的又一种封装方法的流程示意图，用于制备如图3C所示实施方式的光模块，在图7B所示实施方式的基础上，在执行501时，还包括：

704、将第四滤光片固定安装在管体组件内。

具体的，第一透镜输出的准直光首先经第三滤光片反射至第四滤光片，再经第四滤光片反射至第二接收组件接收，通过上述耦合光路，实现第二接收组件的光接收。

进一步的，为了避免反向光对第二发射组件的影响，如图8所示，图8为本发明实施例八提供的一种封装方法的流程示意图，用于制备实施例四的光模块，在前述任一实施方式的基础上，在执行501时，还包括：

801、将第二光隔离器固定安装在管体组件内。

具体的，前述各方法实施例中，在执行501时执行的步骤，可以在501之前执行，也可以在501之后执行，或者与501同时执行，图中所示只是一种举例的实施方式，并未对其进行限制。

需要说明的是，上述方法实施例中关于各光学组件的位置关系及结构，可以参照前述光模块实施例中的相应内容，在此不再赘述。具体的，安装完成后的光模块如图9所示，图9为封装完成后的光模块的主体示意图。

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

1.一种光模块，其特征在于，包括：设置于水平光轴上的第一发射组件和适配器组件，所述第一发射组件和所述适配器组件之间设置有位于第一垂直光轴上的第二发射组件；

所述水平光轴与所述第一垂直光轴的相交处设置有第一滤光片；所述第一滤光片和所述适配器组件之间设置有位于所述水平光轴上的第一透镜；所述第二发射组件和所述水平光轴之间设置有位于所述第一垂直光轴上的第二透镜；所述第一发射组件和所述第一滤光片之间设置有位于所述水平光轴上的第三透镜；

所述第一发射组件发射的第一光经所述第三透镜转换为第一准直光，所述第一准直光经所述第一滤光片透射至所述第一透镜；所述第二透镜用于将所述第二发射组件发射的第二光转化为第二准直光；所述第二准直光经所述第一滤光片反射至所述第一透镜；所述第一透镜用于对接收到的准直光进行汇聚并输出给所述适配器组件。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括：自所述第一垂直光轴至所述第一透镜之间依次设置的位于第二垂直光轴上的第一接收组件和位于第三垂直光轴上的第二接收组件；

所述第一透镜还用于将所述适配器组件发出的光转化为准直光并输出；所述第一接收组件和所述第二接收组件用于接收所述第一透镜输出的准直光。

3.根据权利要求2所述光模块，其特征在于，所述水平光轴与所述第二垂直光轴的相交处设置有第二滤光片；所述第二垂直光轴和所述第一透镜之间设置有位于所述水平光轴上的第三滤光片；

所述第一准直光依次经所述第一滤光片、所述第二滤光片和所述第三滤光片透射至所述第一透镜；所述第一滤光片用于将所述第二准直光反射至所述第二滤光片，所述第二准直光依次经所述第二滤光片和所述第三滤光片透射至所述第一透镜；

所述第二滤光片用于将所述第一透镜输出的准直光反射至所述第一接收组件；所述第三滤光片用于将所述第一透镜输出的准直光反射至所述第二接收组件。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述第二接收组件与所述水平光轴之间设置有位于所述第三垂直光轴上的第四滤光片，所述第三滤光片位于所述第二滤光片和所述第三垂直光轴之间；

所述第三滤光片用于将所述第一透镜输出的准直光反射至所述第四滤光片，所述第四滤光片用于将接收到的光反射至所述第二接收组件。

5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述第三滤光片的设置角度为8°～20°。

6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述第一接收组件接收的光的波长为1310nm，所述第二接收组件接收的光的波长为1270nm。

7.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一发射组件发射的光的波长为1490nm，所述第二发射组件发射的光的波长为1577nm。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的光模块，其特征在于，所述第一发射组件和所述第三透镜之间设置有位于所述水平光轴上的第一光隔离器。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的光模块，其特征在于，所述第二透镜和所述第一滤光片之间设置有位于所述第一垂直光轴上的第二光隔离器。