光模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光模塊，屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域。光模塊包括電路板，設(shè)置于電路板上的激光器和設(shè)置于電路板上的透鏡模組，透鏡模組的第一全反射面靠近透鏡模組的出光面，第一全反射面采用階梯結(jié)構(gòu)，階梯結(jié)構(gòu)的平臺與電路板平行。本發(fā)明通過將透鏡模組的全反射面設(shè)計(jì)成階梯結(jié)構(gòu)，使得一部分光可以通過階梯結(jié)構(gòu)的平臺部分直接透射出去，只有一部分光會經(jīng)過反射輸出至光纖，從而實(shí)現(xiàn)了對激光器發(fā)射的光的衰減，使得輸出至光纖的光功率小于要求輸出至光纖的光功率的上限。
【專利說明】
光模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]在光纖通信系統(tǒng)中，具有光收發(fā)一體功能的光模塊是不可或缺的器件。通常，如圖1所示，在C0B(Chip On Board，板上芯片)技術(shù)實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的光模塊中包括激光器和一體注塑成型的透鏡模組，激光器發(fā)出的發(fā)散光經(jīng)由透鏡的光學(xué)會聚透鏡面后，轉(zhuǎn)換成平行光，該平行光射向透鏡的全反射面，經(jīng)由該全反射面將光的傳輸方向進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，輸出至光纖。實(shí)際應(yīng)用中，對輸出至光纖的光功率是有上限要求的，而由激光器發(fā)射光的光功率通常大于要求輸出至光纖的光功率的上限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決激光器發(fā)射光的光功率通常大于要求輸出至光纖的光功率的上限的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光模塊。所述技術(shù)方案如下:
[0004]第一方面，提供了一種光模塊，所述光模塊包括電路板，設(shè)置于所述電路板上的激光器和設(shè)置于所述電路板上的透鏡模組，所述透鏡模組的第一全反射面靠近所述透鏡模組的出光面，所述第一全反射面采用階梯結(jié)構(gòu)，所述第一全反射面階梯結(jié)構(gòu)的平臺與所述電路板平行;其中，所述激光器發(fā)射的光垂直于所述電路板射向所述第一全反射面，入射至所述第一全反射面階梯結(jié)構(gòu)中平臺的光透射出去，入射至所述階梯結(jié)構(gòu)中坡面的光全反射后經(jīng)由所述出光面輸出。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0006]通過將透鏡模組的全反射面設(shè)計(jì)成階梯結(jié)構(gòu)，使得一部分光可以通過階梯結(jié)構(gòu)的平臺部分直接透射出去，只有一部分光會經(jīng)過反射輸出至光纖，從而實(shí)現(xiàn)了對激光器發(fā)射的光的衰減，使得輸出至光纖的光功率小于要求輸出至光纖的光功率的上限。
【附圖說明】
[0007]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0008]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種透鏡模組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2A是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光模塊的部分結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0010]圖2B是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種透鏡模組的部分結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0011]圖2C是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種透鏡模組的部分結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0012]圖2D是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種透鏡模組的部分結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0013]圖2E是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種透鏡模組的部分結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0014]圖2F是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種透鏡模組的部分結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0015]圖2G是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光模塊的內(nèi)部光路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0017]在對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行解釋說明之前，首先對本發(fā)明實(shí)施例涉及的光模塊的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，如圖2A所示為光模塊部分結(jié)構(gòu)的截面圖，該光模塊包括電路板21，激光器22和透鏡模組23。
[0018]其中，激光器22和透鏡模組23均設(shè)置于電路板21上。激光器22與透鏡模組23對應(yīng)設(shè)置，如圖2A所示激光器22可以設(shè)置在透鏡模組23底部形成的空腔內(nèi)。激光器22作為光源，用于垂直于電路板21向上發(fā)射光，射入透鏡模組23的第一全反射面231，經(jīng)由所述第一全反射面231反射后經(jīng)由透鏡模組23的出光面232輸出至光纖，該光纖包含在光纖模組24中。光纖模組24與透鏡模組23的出光面232對應(yīng)設(shè)置，以使得經(jīng)由出光面232射出的光能夠精確地射入光纖中。
[0019]此外，光模塊的電路板21上還可以設(shè)置有激光器驅(qū)動(dòng)電路，該激光器驅(qū)動(dòng)電路與激光器22相鄰，設(shè)置于透鏡模組23底部形成的空腔內(nèi)。
[0020]實(shí)際應(yīng)用中，該光模塊可以是陣列式的光模塊，也即是，該光模塊可以是單通道的光模塊，或者是多通道的光模塊，比如4通道或者12通道等多通道光模塊，本發(fā)明實(shí)施例對光模塊的通道數(shù)目不作限定。相應(yīng)地，當(dāng)光模塊具有一個(gè)通道時(shí)，透鏡模組23具有一個(gè)出光面232，可以支持包含一路光纖的光纖模組24。當(dāng)光模塊具有多通道時(shí)，透鏡模組23包括多個(gè)出光面232，可以支持包括多路光纖的光纖模組24，圖2A示出的即為一種多通道光模塊。
[0021]如圖2A所示，光纖模組24中每路光纖的入光面241與透鏡模組的出光面203對應(yīng)設(shè)置，構(gòu)成光模塊的多個(gè)通道。對于其中任一通道來說，出光面232對入射的光進(jìn)行匯聚后，發(fā)射至光纖模組24中對應(yīng)光纖的入光面241，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光的傳輸。圖2A僅以光模塊的一個(gè)通道的光傳輸為例不出，其他通道的光傳輸方式同理。
[0022]為了解決激光器發(fā)射光的光功率通常大于要求輸出至光纖的光功率的上限的問題，本發(fā)明實(shí)施例中，對光模塊中透鏡模組23的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，將透鏡模組23的全反射面設(shè)計(jì)成階梯結(jié)構(gòu)，使得經(jīng)由全反射面反射的光中僅有一部分光能夠反射輸出至光纖，達(dá)到對激光器發(fā)射光衰減的目的。下面結(jié)合透鏡模組23的具體結(jié)構(gòu)對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0023]圖2B是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種透鏡模組的部分結(jié)構(gòu)的截面圖，參見圖2B，該透鏡模組的第一全反射面231和第二全反射面233形成第一凹槽結(jié)構(gòu)，靠近透鏡模組的出光面232的第一全反射面231采用階梯結(jié)構(gòu)。第一全反射面231的階梯結(jié)構(gòu)具有平臺2311和坡面2312，平臺2311與電路板21平行。
[0024]其中，第一全反射面231的階梯結(jié)構(gòu)可以為兩層階梯結(jié)構(gòu)，由下至上分別包括第一坡面2312a、平臺2311和第二坡面2312b。
[0025]為了使入射至透鏡模組23第一全反射面231和第二全反射面233光的準(zhǔn)直度更高，該透鏡模組23還包括入光面230，該入光面230設(shè)置于第一凹槽的正下方，使得激光器22發(fā)射的經(jīng)由該入光面230轉(zhuǎn)換成平行光后，入射至第一全反射面231和第二全反射面233。該第一全反射面231和第二全反射面233，用于將平行光分成兩路光信號，其中經(jīng)由第一全反射面231反射的光用于輸出至光纖模組24，經(jīng)由第二全反射面233反射的光用于監(jiān)控，比如監(jiān)控光的信號質(zhì)量以及光功率等。通過將透鏡模組設(shè)計(jì)成第一凹槽結(jié)構(gòu)，使得激光器22發(fā)射的光能夠進(jìn)行分光，實(shí)現(xiàn)了對激光器22發(fā)射光的監(jiān)控，使得在完成光纖傳輸?shù)耐瑫r(shí)，保證了光的傳輸質(zhì)量。
[0026]其中，第一全反射面231和第二全反射面233用于對入射光進(jìn)行全反射。經(jīng)由第一全反射面231反射的光發(fā)射至出光面232，該出光面232將入射的光會聚后輸出至光纖模組24。其中，出光面232和入光面230均為光學(xué)會聚透鏡面。
[0027]具體實(shí)施時(shí)，為了保證第一全反射面231和第二全反射面233能夠?qū)崿F(xiàn)對平行光的全反射，第一全反射面231與水平面的夾角小于或等于透鏡模組全反射角的余角，第二全反射面233與水平面的夾角小于或等于透鏡模組全反射角的余角。優(yōu)選地，第一全反射面231與水平面的夾角小于47度，第二全反射面233與水平面的夾角小于47度。需要說明的是，當(dāng)?shù)谝蝗瓷涿?31采用階梯結(jié)構(gòu)時(shí)，第一全反射面231與水平面的夾角是指第一全反射面231的坡面2312與水平面的夾角，平臺2311與水平面平行。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中電路板21所在的平面視為水平面，因此平臺2311即為與電路板21平行。
[0028]透鏡模組23的全反射面采用如圖2B所示的階梯結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對激光器22入射光的衰減。下面以第一全反射面231的階梯結(jié)構(gòu)為例，對實(shí)現(xiàn)光衰減的原理進(jìn)行解釋說明:
[0029]當(dāng)有第一平行光由下而上入射至第一全反射面231時(shí)，第一全反射面231的坡面2312對第一光進(jìn)行全反射，得到平行向右發(fā)射的第二平行光，該第二平行光向右射至出光面232。由于平臺2311所在平面與第一平行光垂直，因此入射至平臺2311的光直接透射出去，而不改變傳輸方向，使得第一全反射面231出射的第二平行光的光功率小于入射的第一平行光，起到了對第一平行光的衰減作用。
[0030]其中，對第一平行光的衰減比例，由平臺2311與坡面2312的長度比例決定，而平臺2311與坡面2312的長度比例可以根據(jù)實(shí)際需要的衰減比例計(jì)算得到，本發(fā)明實(shí)施例對此不作具體限定。當(dāng)?shù)谝蝗瓷涿?31的階梯結(jié)構(gòu)為兩層階梯結(jié)構(gòu)時(shí)，優(yōu)選地，第一全反射面231的第一坡面2312a的長度在30至40微米之間，平臺2311的長度在30至40微米之間，第二坡面2312b的長度在50至60微米之間，以實(shí)現(xiàn)對光的20%?30%的衰減。需要說明的是，平臺2311的長度、第一坡面2312a的長度、第二坡面2312b的長度均指圖2A所示的第一全反射面231橫截面中各部分所指示的長度。
[0031]如圖2C所示，若要對用來監(jiān)控的光的光功率進(jìn)行衰減，透鏡模組23的第二全反射面233也可以采用階梯結(jié)構(gòu)，與第一全反射面231采用的階梯結(jié)構(gòu)同理，該第二全反射面233的階梯結(jié)構(gòu)具有平臺2331和坡面2332。當(dāng)?shù)诙Ψ瓷涿?33采用兩層階梯結(jié)構(gòu)時(shí)，該階梯結(jié)構(gòu)的組成部分由下至上可以包括第三坡面2332a、平臺2331和第四坡面2332b。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以僅將第一全反射面231采用階梯結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，也可以僅將第二全反射面233采用階梯結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，還可以將第一全反射面231和第二全反射面233均采用階梯結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明實(shí)施例對此不作具體限定。
[0032]需要說明的是，當(dāng)?shù)谝蝗瓷涿?31與第二全反射面233均采用階梯結(jié)構(gòu)時(shí)，第一全反射面231與第二全反射面233可以對稱，也可以不對稱，是否設(shè)計(jì)成對稱結(jié)構(gòu)可由實(shí)際對光的衰減要求決定，或者由實(shí)際外觀設(shè)計(jì)需求決定，本發(fā)明實(shí)施例對此不作具體限定。
[0033]如圖2D所示，該透鏡模組還具有第二凹槽結(jié)構(gòu)，該第二凹槽結(jié)構(gòu)具有第三全反射面234，該第三全反射面234靠近第二全反射面233。在采用COB芯片工藝的光模塊中，由于用于接收監(jiān)控光的探測器只能接收由上至下發(fā)射的光，因此，為了將經(jīng)由第二全反射面233反射的光的方向轉(zhuǎn)換成由上至下，該第三全反射面234便用于對經(jīng)由第二全反射面233出射的光進(jìn)行全反射，將光的傳輸方向由向左轉(zhuǎn)換成了向下。需要說明的是，為了避免對凹槽底部的磨損，同時(shí)為了便于加工制造，該第二凹槽結(jié)構(gòu)的底部可以設(shè)計(jì)為具有一定寬度的平面結(jié)構(gòu)，使得第二凹槽形成一個(gè)倒梯形的凹槽。當(dāng)然，第一凹槽結(jié)構(gòu)也可以設(shè)計(jì)成倒梯形的凹槽結(jié)構(gòu)，此時(shí)凹槽底部的平面結(jié)構(gòu)即可視為全反射面階梯結(jié)構(gòu)中的平臺。
[0034]其中，為了進(jìn)一步地進(jìn)行光衰減，第三全反射面234也可以采用階梯結(jié)構(gòu)，此時(shí)，第三全反射面234的平臺所在平面與水平面垂直，如圖2E所示，也即是，與電路板21垂直，使得入射至第三全反射面234平臺的光直接透射出去而不發(fā)生反射，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光衰減。
[0035]需要說明的是，為了保證經(jīng)由第二全反射面233反射的光能夠完全發(fā)射至第三全反射面234，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)可以令第二凹槽結(jié)構(gòu)的深度大于第一凹槽結(jié)構(gòu)的深度，本發(fā)明實(shí)施例對深度的具體數(shù)值不作限定。
[0036]如圖2F所示，為了避免經(jīng)由第一全全反射面231和第二全反射面232透射出去的光再來回反射影響光信號的正常傳輸，透鏡模組上還可以設(shè)置有遮擋第一凹槽結(jié)構(gòu)和第二凹槽結(jié)構(gòu)的吸光板235，以將透射出去的多余的光全部吸收。該吸光板235可以為任意具有吸光特性的材料，本發(fā)明實(shí)施例對吸光板235的組成材料不作具體限定。需要說明的是，當(dāng)?shù)谌瓷涿?35也可以采用階梯結(jié)構(gòu)時(shí)，為了避免向左透射的光來回反射影響光信號的傳輸，還可將第二凹槽的另一個(gè)面設(shè)計(jì)成全反射面，以將透射出去光的方向轉(zhuǎn)換成右下至上發(fā)射至吸光板235，由吸光板235吸收。
[0037]需要說明的是，圖2B至圖2F示出的是圖2A中虛線框所指示的透鏡模組23部分結(jié)構(gòu)的截面，對于圖2A中透鏡模組23的其他結(jié)構(gòu)，本發(fā)明實(shí)施例不做介紹，也對此不做限定。為了更加清楚的解釋光模塊整體結(jié)構(gòu)對光的作用，圖2G示出了一種光模塊的內(nèi)部光路圖。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例提供的光模塊，通過將透鏡模組的全反射面設(shè)計(jì)成階梯結(jié)構(gòu)，使得一部分光可以通過階梯結(jié)構(gòu)的平臺部分直接透射出去，從而實(shí)現(xiàn)了光的衰減，達(dá)到了輸出至光纖的光功率小于要求的光功率上限的目的。并且，這種結(jié)構(gòu)可以采用一體化成型制作，從而在實(shí)現(xiàn)了光的衰減的同時(shí)，減少了透鏡模組的制作工序和制作時(shí)間。另外，采用相同的模具制作出來的透鏡模組完全一致，使得制作出來的透鏡模組具有相同的光衰減效果，一致性好。
[0039]進(jìn)一步地，采用吸光板遮擋在透鏡模組的第一凹槽結(jié)構(gòu)和第二凹槽結(jié)構(gòu)的上方，一方面通過吸光板對透射光的吸收避免了透射出去的光再來回反射影響光信號的正常傳輸，另一方面吸光板與第一凹槽結(jié)構(gòu)和第二凹槽結(jié)構(gòu)形成一個(gè)密封的結(jié)構(gòu)，保證透鏡模組內(nèi)部清潔，避免了由于灰塵落入透鏡模組內(nèi)部影響光信號的傳輸質(zhì)量。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光模塊，其特征在于，所述光模塊包括電路板，設(shè)置于所述電路板上的激光器和設(shè)置于所述電路板上的透鏡模組， 所述透鏡模組的第一全反射面靠近所述透鏡模組的出光面，所述第一全反射面采用階梯結(jié)構(gòu)，所述第一全反射面階梯結(jié)構(gòu)的平臺與所述電路板平行； 其中，所述激光器發(fā)射的光垂直于所述電路板射向所述第一全反射面，入射至所述第一全反射面階梯結(jié)構(gòu)中平臺的光透射出去，入射至所述階梯結(jié)構(gòu)中坡面的光全反射后經(jīng)由所述出光面輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光模塊，其特征在于，所述透鏡模組的第二全反射面和所述第一全反射面形成第一凹槽結(jié)構(gòu)，所述第一凹槽結(jié)構(gòu)與所述激光器對應(yīng)設(shè)置； 其中，所述激光器發(fā)射的光經(jīng)由所述第一凹槽結(jié)構(gòu)分光至所述第二全反射面。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光模塊，其特征在于，所述第二全反射面采用階梯結(jié)構(gòu)，所述第二全反射面階梯結(jié)構(gòu)的平臺與所述電路板平行。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光模塊，其特征在于，所述透鏡模組具有第二凹槽結(jié)構(gòu)，形成所述第二凹槽結(jié)構(gòu)的第三全反射面靠近所述第二全反射面。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光模塊，其特征在于，所述第三全反射面的平臺與所述電路板垂直。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的光模塊，其特征在于，所述透鏡模組上設(shè)置有遮擋所述第一凹槽結(jié)構(gòu)和所述第二凹槽結(jié)構(gòu)的吸光板。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光模塊，其特征在于，所述第二凹槽結(jié)構(gòu)的深度大于所述第一凹槽結(jié)構(gòu)的深度。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光模塊，其特征在于，所述第一全反射面與水平面的夾角小于47度。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光模塊，其特征在于，所述第一全反射面的階梯結(jié)構(gòu)為兩層階梯結(jié)構(gòu)，由下至上包括第一坡面、平臺和第二坡面，所述第一坡面的長度在30至40微米之間，所述平臺的長度在30至40微米之間，所述第二坡面的長度在50至60微米之間。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光模塊，其特征在于，所述出光面為光學(xué)會聚透鏡面。
【文檔編號】G02B6/42GK106094127SQ201610694692
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月18日 公開號201610694692.3, CN 106094127 A, CN 106094127A, CN 201610694692, CN-A-106094127, CN106094127 A, CN106094127A, CN201610694692, CN201610694692.3
【發(fā)明人】黃永亮, 劉旭霞
【申請人】青島海信寬帶多媒體技術(shù)有限公司