[發明專利]一種光學組件及光模塊及工作方法

有效

• 申請號: 202110557239.9
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113296201B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 秦思凱;洪肇凱;夏興勝;敬良才
• 申請（專利權）人: 福建中科光芯光電科技有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 謝曉德;蔡學俊

1.一種光學組件，包括光學平臺、置于光學平臺內部的多個陶瓷插芯、多個陶瓷套筒、多個前蓋、多個磁環和多個隔離器，其特征在于：光學平臺一端具有多個按照一定的規則排列的通孔，每個通孔內部通過膠水將陶瓷插芯、陶瓷套筒、前蓋、磁環和對應波長的隔離器粘接在一起，形成一個光接口，多個光接口組成光接口陣列；光學平臺的通孔均分為4段，每段的內徑分別與對應前蓋、陶瓷套筒、陶瓷插芯、磁環的外徑匹配；前蓋和陶瓷套筒的對應通孔段內徑一樣，陶瓷插芯和磁環的對應通孔段內徑一樣；前蓋、陶瓷套筒、陶瓷插芯和磁環分別與光學平臺的通孔對應的部位用膠水沿軸向從左往右依次粘接固定，其中陶瓷插芯一部分嵌在陶瓷套筒內；前蓋左側內邊沿做5°-20°倒角，以便于外部陶瓷插芯和所述光接口連接；陶瓷插芯右端面研磨4°-10°角，隔離器通過膠水粘接在該面中心，從而使隔離器右端面與通光面呈相同的角度，減少反射；光學平臺還設有PCB粘接面、LD粘接面、mPD和透鏡粘接面；光學平臺一端具有4個水平等高等間距排列的通孔；采用上述光學組件的光模塊包括光學組件、MUX組件、1塊PCB、4個LD、 4個LD基板、4個mPD、1個mPD基板、4個透鏡；LD和LD基板共晶后用膠水粘貼在光學平臺的LD粘接面，分別和光學組件4個光接口的中心對準；mPD基板用膠水粘接在mPD和透鏡粘接面；mPD用膠水粘在mPD基板上，分別和4個LD對應；MUX組件的4個輸入端的陶瓷插芯分別插入到所述光學組件的4個光接口，1個輸出端連接有LC適配器，用于和其它模塊連通；PCB通過膠水粘貼在光學平臺的PCB粘接面；LD和mPD通過金絲鍵合和PCB進行電氣連接，從而實現發光和發光功率監控的功能；透鏡將LD發出的光聚焦耦合到光學組件的光接口中，再輸入到MUX中，從而實現4個波長的合波；該光模塊還包括光接收組件，該光接收組件包括1個TIA、1個4通道的PD陣列和1個DeMUX組件；TIA和PD陣列用膠水直接粘在PCB上，并通過金絲鍵合實現PD和TIA、TIA和PCB的電氣互連；DeMUX耦合對準后也直接用膠水粘接在PCB上；該光模塊還包括殼體和盤纖架，盤纖架通過合理的光纖纏繞方式將MUX的光纖固定在殼體內；該光模塊的工作方法按以下步驟進行：光學組件在光模塊中的主要作用是實現電信號到光信號的轉化，4個LD粘接在光學組件的LD粘接面，通過金絲鍵合的方式和PCB進行電氣互連，PCB給LD提供電流使其發光，將電信號轉換成光信號，其光束發散并大致呈現高斯分布；4個mPD 粘接在光學組件的mPD和透鏡粘接面靠近LD的一側，其光敏面朝上，并位于LD出光口偏下位置，由于LD出光發散，其小部分出光會照到mPD光敏面上，將光信號轉換成電信號，并通過金絲鍵合與PCB進行電氣連接，從而實現對LD的發光功率監控；LD的絕大部分出光將通過透鏡聚焦耦合到所述光學組件的光接口，再輸入到MUX中，實現4個波長的合波，最后通過MUX組件的LC適配器輸出光模塊，和其它模塊連通。

2.一種光學組件，包括光學平臺、置于光學平臺內部的多個陶瓷插芯、多個陶瓷套筒、多個前蓋、多個磁環和多個隔離器，其特征在于：光學平臺一端具有多個按照一定的規則排列的通孔，每個通孔內部通過膠水將陶瓷插芯、陶瓷套筒、前蓋、磁環和對應波長的隔離器粘接在一起，形成一個光接口，多個光接口組成光接口陣列；光學平臺的通孔均分為4段，每段的內徑分別與對應前蓋、陶瓷套筒、陶瓷插芯、磁環的外徑匹配；前蓋和陶瓷套筒的對應通孔段內徑一樣，陶瓷插芯和磁環的對應通孔段內徑一樣；前蓋、陶瓷套筒、陶瓷插芯和磁環分別與光學平臺的通孔對應的部位用膠水沿軸向從左往右依次粘接固定，其中陶瓷插芯一部分嵌在陶瓷套筒內；前蓋左側內邊沿做5°-20°倒角，以便于外部陶瓷插芯和所述光接口連接；隔離器與磁環粘接固定，且隔離器本身切割4°-10°角，從而使隔離器右端面與垂直通光面呈一定的角度，減少反射；光學平臺還設有PCB粘接面、LD粘接面、mPD和透鏡和轉折棱鏡粘接面；光學平臺的通孔有8個，分成上下2排交錯排列，每排的4個通孔水平等高等間距；采用上述光學組件的光模塊包括光學組件、MPO16光學連接組件、1塊PCB、8個LD、 8個LD基板、8個mPD、1個mPD基板、4個透鏡一、4個透鏡二和4個轉折棱鏡；LD和LD基板共晶后用膠水粘貼在光學平臺的LD粘接面，分別和光學組件的8個光接口對應；mPD基板用膠水粘接在光學平臺的mPD和透鏡和轉折棱鏡粘接面，并靠近LD；mPD用膠水粘在mPD基板上，分別和8個LD對應；轉折棱鏡用膠水粘接在光學平臺的mPD和透鏡和轉折棱鏡粘接面，靠近光接口，并且和上面的4個光接口一一對應；MPO16光學連接組件的8個Tx連接光纖的陶瓷插芯分別插入到所述光學組件的8個光接口；PCB通過膠水粘貼在光學平臺的PCB粘接面；LD和mPD通過金絲鍵合和PCB實現電氣互連；透鏡一將LD發出的光聚焦耦合到光學組件的下面4個光接口中；透鏡二將另外4個LD發出的光聚焦，再通過轉折棱鏡，耦合到光學組件的上面4個光接口中；該光模塊還包括殼體和光接收組件，該光接收組件包括2個TIA、2個4通道的PD陣列，并和光發射組件共用MPO16光學連接組件；TIA和PD陣列用膠水直接粘在PCB上，并通過金絲鍵合實現PD和TIA、TIA和PCB的電氣互連；MPO16光學連接組件的光纖陣列耦合對準后也直接用膠水粘接在PCB上；該光模塊的工作方法按以下步驟進行：光學組件在光模塊中的主要作用是實現電信號到光信號的轉化；為了壓縮光發射組件的體積，這8個通道的光接口不在同一水平高度， 而是上下兩排交錯排列；上排光接口需要用一個轉折棱鏡來調整光路，所以工作距離要比下排光接口的工作距離長，需要選用兩種不同焦距的透鏡；下排的4個光接口選用透鏡一；上排的4個光接口選用透鏡二，其焦距比透鏡一長；透鏡一將對應的LD出光直接聚焦耦合到對應的下排光接口中；透鏡二將對應的LD出光聚焦，然后經過轉折棱鏡，轉折棱鏡的兩個面與水平方向呈45°角，并且鍍反射膜，將透鏡二聚焦過來的光束偏折一段位移，然后經過隔離器，耦合到對應的上排光接口的陶瓷插芯中，再通過MPO16光學連接組件輸出光模塊，和其它模塊連通。