光模块的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种光模块，属于光纤通信技术领域。光模块包括电路板，设置于电路板上的激光器和设置于电路板上的透镜模组，透镜模组的第一全反射面靠近透镜模组的出光面，第一全反射面采用阶梯结构，阶梯结构的平台与电路板平行。本发明通过将透镜模组的全反射面设计成阶梯结构，使得一部分光可以通过阶梯结构的平台部分直接透射出去，只有一部分光会经过反射输出至光纤，从而实现了对激光器发射的光的衰减，使得输出至光纤的光功率小于要求输出至光纤的光功率的上限。
【专利说明】
光模块
技术领域
[0001 ]本发明涉及光纤通信技术领域，特别涉及一种光模块。
【背景技术】
[0002]在光纤通信系统中，具有光收发一体功能的光模块是不可或缺的器件。通常，如图1所示，在C0B(Chip On Board，板上芯片)技术实现光电转换的光模块中包括激光器和一体注塑成型的透镜模组，激光器发出的发散光经由透镜的光学会聚透镜面后，转换成平行光，该平行光射向透镜的全反射面，经由该全反射面将光的传输方向进行转换后，输出至光纤。实际应用中，对输出至光纤的光功率是有上限要求的，而由激光器发射光的光功率通常大于要求输出至光纤的光功率的上限。
【发明内容】
[0003]为了解决激光器发射光的光功率通常大于要求输出至光纤的光功率的上限的问题，本发明实施例提供了一种光模块。所述技术方案如下:
[0004]第一方面，提供了一种光模块，所述光模块包括电路板，设置于所述电路板上的激光器和设置于所述电路板上的透镜模组，所述透镜模组的第一全反射面靠近所述透镜模组的出光面，所述第一全反射面采用阶梯结构，所述第一全反射面阶梯结构的平台与所述电路板平行;其中，所述激光器发射的光垂直于所述电路板射向所述第一全反射面，入射至所述第一全反射面阶梯结构中平台的光透射出去，入射至所述阶梯结构中坡面的光全反射后经由所述出光面输出。
[0005]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0006]通过将透镜模组的全反射面设计成阶梯结构，使得一部分光可以通过阶梯结构的平台部分直接透射出去，只有一部分光会经过反射输出至光纤，从而实现了对激光器发射的光的衰减，使得输出至光纤的光功率小于要求输出至光纤的光功率的上限。
【附图说明】
[0007]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
[0008]图1是现有技术中的一种透镜模组的结构示意图；
[0009]图2A是本发明实施例提供的一种光模块的部分结构的截面图；
[0010]图2B是本发明实施例提供的一种透镜模组的部分结构的截面图；
[0011]图2C是本发明实施例提供的一种透镜模组的部分结构的截面图；
[0012]图2D是本发明实施例提供的一种透镜模组的部分结构的截面图；
[0013]图2E是本发明实施例提供的一种透镜模组的部分结构的截面图；
[0014]图2F是本发明实施例提供的一种透镜模组的部分结构的截面图；
[0015]图2G是本发明实施例提供的一种光模块的内部光路图。
【具体实施方式】
[0016]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0017]在对本发明实施例进行解释说明之前，首先对本发明实施例涉及的光模块的整体结构进行介绍，如图2A所示为光模块部分结构的截面图，该光模块包括电路板21，激光器22和透镜模组23。
[0018]其中，激光器22和透镜模组23均设置于电路板21上。激光器22与透镜模组23对应设置，如图2A所示激光器22可以设置在透镜模组23底部形成的空腔内。激光器22作为光源，用于垂直于电路板21向上发射光，射入透镜模组23的第一全反射面231，经由所述第一全反射面231反射后经由透镜模组23的出光面232输出至光纤，该光纤包含在光纤模组24中。光纤模组24与透镜模组23的出光面232对应设置，以使得经由出光面232射出的光能够精确地射入光纤中。
[0019]此外，光模块的电路板21上还可以设置有激光器驱动电路，该激光器驱动电路与激光器22相邻，设置于透镜模组23底部形成的空腔内。
[0020]实际应用中，该光模块可以是阵列式的光模块，也即是，该光模块可以是单通道的光模块，或者是多通道的光模块，比如4通道或者12通道等多通道光模块，本发明实施例对光模块的通道数目不作限定。相应地，当光模块具有一个通道时，透镜模组23具有一个出光面232，可以支持包含一路光纤的光纤模组24。当光模块具有多通道时，透镜模组23包括多个出光面232，可以支持包括多路光纤的光纤模组24，图2A示出的即为一种多通道光模块。
[0021]如图2A所示，光纤模组24中每路光纤的入光面241与透镜模组的出光面203对应设置，构成光模块的多个通道。对于其中任一通道来说，出光面232对入射的光进行汇聚后，发射至光纤模组24中对应光纤的入光面241，进而实现光的传输。图2A仅以光模块的一个通道的光传输为例不出，其他通道的光传输方式同理。
[0022]为了解决激光器发射光的光功率通常大于要求输出至光纤的光功率的上限的问题，本发明实施例中，对光模块中透镜模组23的结构进行了改进，将透镜模组23的全反射面设计成阶梯结构，使得经由全反射面反射的光中仅有一部分光能够反射输出至光纤，达到对激光器发射光衰减的目的。下面结合透镜模组23的具体结构对本发明实施例进行详细阐述。
[0023]图2B是本发明实施例提供的一种透镜模组的部分结构的截面图，参见图2B，该透镜模组的第一全反射面231和第二全反射面233形成第一凹槽结构，靠近透镜模组的出光面232的第一全反射面231采用阶梯结构。第一全反射面231的阶梯结构具有平台2311和坡面2312，平台2311与电路板21平行。
[0024]其中，第一全反射面231的阶梯结构可以为两层阶梯结构，由下至上分别包括第一坡面2312a、平台2311和第二坡面2312b。
[0025]为了使入射至透镜模组23第一全反射面231和第二全反射面233光的准直度更高，该透镜模组23还包括入光面230，该入光面230设置于第一凹槽的正下方，使得激光器22发射的经由该入光面230转换成平行光后，入射至第一全反射面231和第二全反射面233。该第一全反射面231和第二全反射面233，用于将平行光分成两路光信号，其中经由第一全反射面231反射的光用于输出至光纤模组24，经由第二全反射面233反射的光用于监控，比如监控光的信号质量以及光功率等。通过将透镜模组设计成第一凹槽结构，使得激光器22发射的光能够进行分光，实现了对激光器22发射光的监控，使得在完成光纤传输的同时，保证了光的传输质量。
[0026]其中，第一全反射面231和第二全反射面233用于对入射光进行全反射。经由第一全反射面231反射的光发射至出光面232，该出光面232将入射的光会聚后输出至光纤模组24。其中，出光面232和入光面230均为光学会聚透镜面。
[0027]具体实施时，为了保证第一全反射面231和第二全反射面233能够实现对平行光的全反射，第一全反射面231与水平面的夹角小于或等于透镜模组全反射角的余角，第二全反射面233与水平面的夹角小于或等于透镜模组全反射角的余角。优选地，第一全反射面231与水平面的夹角小于47度，第二全反射面233与水平面的夹角小于47度。需要说明的是，当第一全反射面231采用阶梯结构时，第一全反射面231与水平面的夹角是指第一全反射面231的坡面2312与水平面的夹角，平台2311与水平面平行。需要说明的是，本发明实施例中电路板21所在的平面视为水平面，因此平台2311即为与电路板21平行。
[0028]透镜模组23的全反射面采用如图2B所示的阶梯结构，可以实现对激光器22入射光的衰减。下面以第一全反射面231的阶梯结构为例，对实现光衰减的原理进行解释说明:
[0029]当有第一平行光由下而上入射至第一全反射面231时，第一全反射面231的坡面2312对第一光进行全反射，得到平行向右发射的第二平行光，该第二平行光向右射至出光面232。由于平台2311所在平面与第一平行光垂直，因此入射至平台2311的光直接透射出去，而不改变传输方向，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，起到了对第一平行光的衰减作用。
[0030]其中，对第一平行光的衰减比例，由平台2311与坡面2312的长度比例决定，而平台2311与坡面2312的长度比例可以根据实际需要的衰减比例计算得到，本发明实施例对此不作具体限定。当第一全反射面231的阶梯结构为两层阶梯结构时，优选地，第一全反射面231的第一坡面2312a的长度在30至40微米之间，平台2311的长度在30至40微米之间，第二坡面2312b的长度在50至60微米之间，以实现对光的20%?30%的衰减。需要说明的是，平台2311的长度、第一坡面2312a的长度、第二坡面2312b的长度均指图2A所示的第一全反射面231横截面中各部分所指示的长度。
[0031]如图2C所示，若要对用来监控的光的光功率进行衰减，透镜模组23的第二全反射面233也可以采用阶梯结构，与第一全反射面231采用的阶梯结构同理，该第二全反射面233的阶梯结构具有平台2331和坡面2332。当第二圈反射面233采用两层阶梯结构时，该阶梯结构的组成部分由下至上可以包括第三坡面2332a、平台2331和第四坡面2332b。当然，在实际应用时，可以仅将第一全反射面231采用阶梯结构实现，也可以仅将第二全反射面233采用阶梯结构实现，还可以将第一全反射面231和第二全反射面233均采用阶梯结构实现，本发明实施例对此不作具体限定。
[0032]需要说明的是，当第一全反射面231与第二全反射面233均采用阶梯结构时，第一全反射面231与第二全反射面233可以对称，也可以不对称，是否设计成对称结构可由实际对光的衰减要求决定，或者由实际外观设计需求决定，本发明实施例对此不作具体限定。
[0033]如图2D所示，该透镜模组还具有第二凹槽结构，该第二凹槽结构具有第三全反射面234，该第三全反射面234靠近第二全反射面233。在采用COB芯片工艺的光模块中，由于用于接收监控光的探测器只能接收由上至下发射的光，因此，为了将经由第二全反射面233反射的光的方向转换成由上至下，该第三全反射面234便用于对经由第二全反射面233出射的光进行全反射，将光的传输方向由向左转换成了向下。需要说明的是，为了避免对凹槽底部的磨损，同时为了便于加工制造，该第二凹槽结构的底部可以设计为具有一定宽度的平面结构，使得第二凹槽形成一个倒梯形的凹槽。当然，第一凹槽结构也可以设计成倒梯形的凹槽结构，此时凹槽底部的平面结构即可视为全反射面阶梯结构中的平台。
[0034]其中，为了进一步地进行光衰减，第三全反射面234也可以采用阶梯结构，此时，第三全反射面234的平台所在平面与水平面垂直，如图2E所示，也即是，与电路板21垂直，使得入射至第三全反射面234平台的光直接透射出去而不发生反射，进而实现光衰减。
[0035]需要说明的是，为了保证经由第二全反射面233反射的光能够完全发射至第三全反射面234，在实际设计时可以令第二凹槽结构的深度大于第一凹槽结构的深度，本发明实施例对深度的具体数值不作限定。
[0036]如图2F所示，为了避免经由第一全全反射面231和第二全反射面232透射出去的光再来回反射影响光信号的正常传输，透镜模组上还可以设置有遮挡第一凹槽结构和第二凹槽结构的吸光板235，以将透射出去的多余的光全部吸收。该吸光板235可以为任意具有吸光特性的材料，本发明实施例对吸光板235的组成材料不作具体限定。需要说明的是，当第三全反射面235也可以采用阶梯结构时，为了避免向左透射的光来回反射影响光信号的传输，还可将第二凹槽的另一个面设计成全反射面，以将透射出去光的方向转换成右下至上发射至吸光板235，由吸光板235吸收。
[0037]需要说明的是，图2B至图2F示出的是图2A中虚线框所指示的透镜模组23部分结构的截面，对于图2A中透镜模组23的其他结构，本发明实施例不做介绍，也对此不做限定。为了更加清楚的解释光模块整体结构对光的作用，图2G示出了一种光模块的内部光路图。
[0038]本发明实施例提供的光模块，通过将透镜模组的全反射面设计成阶梯结构，使得一部分光可以通过阶梯结构的平台部分直接透射出去，从而实现了光的衰减，达到了输出至光纤的光功率小于要求的光功率上限的目的。并且，这种结构可以采用一体化成型制作，从而在实现了光的衰减的同时，减少了透镜模组的制作工序和制作时间。另外，采用相同的模具制作出来的透镜模组完全一致，使得制作出来的透镜模组具有相同的光衰减效果，一致性好。
[0039]进一步地，采用吸光板遮挡在透镜模组的第一凹槽结构和第二凹槽结构的上方，一方面通过吸光板对透射光的吸收避免了透射出去的光再来回反射影响光信号的正常传输，另一方面吸光板与第一凹槽结构和第二凹槽结构形成一个密封的结构，保证透镜模组内部清洁，避免了由于灰尘落入透镜模组内部影响光信号的传输质量。
[0040]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种光模块，其特征在于，所述光模块包括电路板，设置于所述电路板上的激光器和设置于所述电路板上的透镜模组， 所述透镜模组的第一全反射面靠近所述透镜模组的出光面，所述第一全反射面采用阶梯结构，所述第一全反射面阶梯结构的平台与所述电路板平行； 其中，所述激光器发射的光垂直于所述电路板射向所述第一全反射面，入射至所述第一全反射面阶梯结构中平台的光透射出去，入射至所述阶梯结构中坡面的光全反射后经由所述出光面输出。2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述透镜模组的第二全反射面和所述第一全反射面形成第一凹槽结构，所述第一凹槽结构与所述激光器对应设置； 其中，所述激光器发射的光经由所述第一凹槽结构分光至所述第二全反射面。3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述第二全反射面采用阶梯结构，所述第二全反射面阶梯结构的平台与所述电路板平行。4.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述透镜模组具有第二凹槽结构，形成所述第二凹槽结构的第三全反射面靠近所述第二全反射面。5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述第三全反射面的平台与所述电路板垂直。6.根据权利要求4或5所述的光模块，其特征在于，所述透镜模组上设置有遮挡所述第一凹槽结构和所述第二凹槽结构的吸光板。7.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述第二凹槽结构的深度大于所述第一凹槽结构的深度。8.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一全反射面与水平面的夹角小于47度。9.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一全反射面的阶梯结构为两层阶梯结构，由下至上包括第一坡面、平台和第二坡面，所述第一坡面的长度在30至40微米之间，所述平台的长度在30至40微米之间，所述第二坡面的长度在50至60微米之间。10.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述出光面为光学会聚透镜面。
【文档编号】G02B6/42GK106094127SQ201610694692
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月18日 公开号201610694692.3, CN 106094127 A, CN 106094127A, CN 201610694692, CN-A-106094127, CN106094127 A, CN106094127A, CN201610694692, CN201610694692.3
【发明人】黄永亮, 刘旭霞
【申请人】青岛海信宽带多媒体技术有限公司