一种光模块光接收组件的新型耦光和封装结构的制作方法

1.本实用新型涉及光通信技术领域，具体而言，涉及一种光模块光接收组件的新型耦光和封装结构。


背景技术：

2.随着云计算、移动互联网、视频等新型业务和应用模式发展，市场对作为数据传输关键组件的光模块的速率要求越来越高，100g、200g、400g等光模块成为市场的主流。受限于激光器芯片和探测器芯片的速率，100g、200g、400g以及更高速率的光模块一般采用多光路并行封装，即100g采用4个25g的激光器和4个25g的探测器，200g采用4个50g的激光器和4个50g的探测器或采用8 个25g的激光器和8个25g的探测器，400g采用4个100g的激光器和4个100g 的探测器或采用8个50g的激光器和8个50g的探测器，依此类推。
3.并行封装对光接收组件的耦合提出了更高的要求，传统光接收组件并行封装耦合一般采用demux组件和透镜阵列同时耦合的方法，需要两次耦合，一个设备需两组六维调整架和两组夹持治具，对耦合设备的要求较高，生产效率较低。另一方面部分100g、200g甚至400g光模块的接收端已经采用awg组件，传统光接收组件耦合生产时无法和awg组件设备兼容，需要购置新的设备。


技术实现要素：

4.为了弥补以上不足，本实用新型提供的一种光模块光接收组件的新型耦光和封装结构，适用于40g、100g、200g、400g及以上速率并行封装光模块接收组件的封装，可以有效解决光模块光接收组件并行封装对设备要求高，生产效率低等问题。
5.本实用新型是这样实现的：
6.一种光模块光接收组件的新型耦光和封装结构，包括光模块和耦合组件，所述光模块包括pcba板，所述pcba板的顶面设置有dsp芯片和光发射组件，所述耦合组件也设置于所述pcba板的顶部，所述耦合组件包括外壳和接收光纤适配器，所述外壳呈中空结构，且底部为开口结构，所述外壳的底部与所述pcba板的顶面贴合，所述外壳的内部设置有光解复用器、透镜阵列组和反射镜，所述透镜阵列组与所述外壳的内壁无源贴装，所述光解复用器和所述反射镜均卡接固定于所述外壳的内部。
7.在本实用新型的一种实施例中，所述光发射组件与所述dsp芯片电性连接，所述光发射组件的一侧连接有发射光纤适配器，所述接收光纤适配器设置于所述发射光纤适配器的一侧。
8.在本实用新型的一种实施例中，所述接收光纤适配器的输出端连接有尾纤，所述外壳靠近所述接收光纤适配器的一侧设置有准直器，所述准直器的金属结构与所述外壳激光焊接固定。在本实用新型的一种实施例中，所述准直器的输出端贯穿所述外壳的侧壁后与所述光解复用器的输入端中心重合，所述透镜阵列组上配置的透镜的数量与所述光解复用器的输出端数量相等，且所述光解复用器的输出端中心轴与透镜的中心轴一一对应。
9.在本实用新型的一种实施例中，所述pcba板的顶面还设置有跨阻放大器，所述跨阻放大器与所述dsp芯片电性连接，所述跨阻放大器的一侧设置有光电二极管，所述光电二极管的数量与所述光解复用器的输出端数量相等，所述光电二极管与所述跨阻放大器电性连接。
10.在本实用新型的一种实施例中，所述反射镜的工作面呈45
°±5°
范围夹角设置，所述反射镜的工作面与所述透镜阵列组的输出端对应，所述反射镜的光束输出端与所述光电二极管的输入端一一对应。
11.在本实用新型的一种实施例中，所述外壳为金属材质，由机加工或粉末冶金工艺制作。
12.本实用新型通过上述设计得到的一种光模块光接收组件的新型耦光和封装结构，其有益效果是：该结构将光接收组件预先组装成一个耦合组件，全程组装为无源贴装，使光接收组件并行封装的耦合方法和传统awg组件的耦合方法一样，可以采用相同的设备和相同的工艺来实现，实现生产设备、生产工艺的统一，有利于大规模生产，另外因耦合组件出射光为会聚光，相比较于awg组件出射的发散光，其耦合更容易，耦合所需时间更短，生产效率更高。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
14.图1为本实用新型实施方式提供的一种光模块光接收组件的新型耦光和封装结构的结构示意图；
15.图2为图1中a处的放大平视结构示意图；
16.图3为本实用新型实施方式提供的耦合组件的底部结构示意图；
17.图4为传统耦合awg组件的光模块结构示意图；
18.图中：100-光模块；101-pcba板；102-dsp芯片；103-光发射组件；1031
‑ꢀ
发射光纤适配器；104-跨阻放大器；1041-光电二极管；200-耦合组件；201-外壳；2011-光解复用器；2012-透镜阵列组；2013-反射镜；2014-准直器；202
‑ꢀ
接收光纤适配器；2021-尾纤。
具体实施方式
19.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。
20.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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
方式，都属于本实用新型保护的范围。
21.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
22.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
23.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.实施例
25.请参照附图1-3所示，本实用新型提供一种技术方案：一种光模块光接收组件的新型耦光和封装结构，包括光模块100和耦合组件200，光模块100包括pcba 板101，pcba板101的顶面设置有dsp芯片102和光发射组件103，耦合组件200 也设置于pcba板101的顶部，耦合组件200包括外壳201和接收光纤适配器202，耦合组件200是由光接收件预先组装而成，外壳201呈中空结构，且底部为开口结构，外壳201的底部与pcba板101的顶面贴合，外壳201的内部设置有光解复用器2011、透镜阵列组2012和反射镜2013，光解复用器2011用于将接收到的光信号波分解成多组不同波长光信号各自传输信息，透镜阵列组2012用于聚焦光信号，使光信号传输更加稳定，反射镜2013用于改变光信号的传输方向，将光信号导射至预定元器件上，透镜阵列组2012与外壳201的内壁无源贴装，光解复用器2011和反射镜2013均卡接固定于外壳201的内部，外壳201对内部贴装的元器件起到保护作用，耦合组件200内全程组装无需有源耦合，生产效率高。
26.优选的，外壳201的常规典型形状为矩形，还可变换为与pcba板101适配的其他形状。
27.作为本实用新型的一种实施例，进一步的，光发射组件103与dsp芯片102 电性连接，光发射组件103的一侧连接有发射光纤适配器1031，接收光纤适配器202设置于发射光纤适配器1031的一侧，dsp芯片102输出控制信号至光发射组件103，并通过发射光纤适配器1031发出信号光束，并由接收光纤适配器 202接收返回的光信号，形成信号回路。
28.作为本实用新型的一种实施例，进一步的，接收光纤适配器202的输出端连接有尾纤2021，外壳201靠近接收光纤适配器202的一侧设置有准直器2014，准直器2014的金属结构与外壳201激光焊接固定。
29.作为本实用新型的一种实施例，进一步的，准直器2014的输出端贯穿外壳 201的侧壁后与光解复用器2011的输入端中心重合，透镜阵列组2012上配置的透镜的数量与光解复用器2011的输出端数量相等，且光解复用器2011的输出端中心轴与透镜的中心轴一一对应，透镜阵列组2012采用高精度贴片机无源贴装，以保证其和光解复用器2011相对位置精确对准，准直器2014接收到的光信号传输至光解复用器2011上按不同波长分解成多条光信号，各自传输。
30.作为本实用新型的一种实施例，进一步的，pcba板101的顶面还设置有跨阻放大器104，跨阻放大器104与dsp芯片102电性连接，跨阻放大器104的一侧设置有光电二极管1041，光电二极管1041的数量与光解复用器2011的输出端数量相等，光电二极管1041与跨阻放大器104电性连接，光电二极管1041 的输入端接收入射光信号，光的变化引起光电二极管1041的电流变化，这就将光信号转换成电信号并通过跨阻放大器104放大信号后传输至dsp芯片102上。
31.作为本实用新型的一种实施例，进一步的，反射镜2013的工作面呈45
°±ꢀ5°
范围夹角设置，反射镜2013的工作面与透镜阵列组2012的输出端对应，反射镜2013的光束输出端与光电二极管1041的输入端一一对应，反射镜2013将透镜阵列组2012聚焦的各光波信号折射90
°
后被光电二极管1041精准接收。
32.作为本实用新型的一种实施例，进一步的，外壳201为金属材质，由机加工或粉末冶金工艺制作，制作工艺简单，适合批量化生产，成本可控。
33.具体的，该一种光模块光接收组件的新型耦光和封装结构的工作原理：首先将接收光纤适配器202和尾纤2021连接，并将尾纤2021的另一端与准直器2014 连接，再将准直器2014固定在外壳201的一侧，将光解复用器2011、反射镜2013 分别贴装固定在外壳201内，再采用贴片机无源贴装透镜阵列组2012，适当调整位置，使其与光解复用器2011对准，完成耦合组件200的组装，再根据电路板设计图纸将dsp芯片102和光发射组件103焊接固定在pcba板101的指定位置，并将对应数量的光电二极管1041贴装在pcba板101上，再贴装跨阻放大器 104，并使跨阻放大器104分别与光电二极管1041和dsp芯片102电连接，最后将耦合组件200有源耦合在pcba板101上，使反射镜2013反射的光束分别与光电二极管1041一一对应，同时使接收光纤适配器202与发射光纤适配器1031 平行设置，完成该结构的耦合封装。
34.请参照附图4所示，本结构除了耦合组件200的外壳201和awg组件外形稍微不同外，其他完全相同，两者可以采用相同的耦光和封装工艺来实现，实现生产设备、生产工艺的统一，有利于大规模生产。
35.需要说明的是，dsp芯片102、光发射组件103、发射光纤适配器1031、跨阻放大器104、光电二极管1041、光解复用器2011、准直器2014、接收光纤适配器202和尾纤2021的具体型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。
36.需要说明的是，dsp芯片102、光发射组件103、发射光纤适配器1031、跨阻放大器104、光电二极管1041、光解复用器2011、准直器2014、接收光纤适配器202和尾纤2021的工作原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。
37.以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。