专利名称：并行传输的光组件的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光电通信技术领域，尤其涉及一种能实现背向光监控功能的并行传输的光组件。
背景技术：
随着数据通信和互联网的广泛应用，信息传输对带宽的要求越来越大，一般采用多通道并行光模块进行信息传输，而且多通道并行光模块由光互连逐渐替代了铜互连。在常规设计中，多通道并行光收发组件分别包含两个或者两个以上的激光光源和探测器，例如 VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser,垂直腔面发射体激光器)和H) (PIN detectors，光电二极管)，以及相应的光耦合元件，通常为一个或多个能够起到折射、反射和衍射作用的组件，如透镜。通常将透镜阵列与每一个激光光源对应，并将其出射的光束汇聚到连接光收发模块的并行光纤端面上；同样的，将部分透镜阵列与每一个光探测器对应，将光纤端面出射的光汇聚到探测器中。图1和图2给出了两种目前常见的并行光组件结构。图1为现有产品中的一种光弯折结构，部件I为FPCB (Flexible Printed CircuitBoard,柔性印刷电路板),用于将电信号传输线弯折90度,使得光信号出射方向和电信号输入方向在同一水平面上；部件2和3分别为光耦合元件和阵列光纤，其中光是由光收发组件中的VCSEL激光器出射，经透镜4变为准直光束，最后由透镜5汇聚到阵列光纤3中的光纤端面上。图2为现有产品的另一种光弯折结构，发光组件7上的光发射元件出射的激光光束经光耦合元件8的准直透镜准直后到达斜面10，并在该面发生全反射，经下一个透镜汇聚到阵列光纤9中；同理，对于光收发模块中的接收元件，光从阵列光纤9中出射，经透镜准直、斜面反射、透镜汇聚最后被光探测器接收。然而，鉴于激光光源的阈值和斜效率均随温度变化而变化，导致激光光源的出射光功率随温度变化也较大，这就对实现稳定工作的光收发模块的工作环境提出了较高的要求。因此，对于并行光收发模块，需要内置自动功率控制电路随温度的变化来补偿激光器的功率，这就需要在光集成组件中的内置背向光探测器去监控激光器功率的变化。由于并行光组件内低矮的空间和激光器的面发光特性，但图1和图2中的常规设计均无法实现背向光监测。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够利用背光探测器来监测和控制出射光的功率，并具有良好散热特性，且能够在不同环境条件下稳定工作的并行传输的光组件。为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种并行传输的光组件，包括有产生入射光束的激光器和透镜体，所述透镜体上设置有将入射光束反射成反射光束的斜面，在所述反射光束的光路上设置有将反射光束分光成背向光和出向光的分光片；在所述背向光的光路上设置有背光探测器；在所述出向光的光路上设置有阵列光纤。进一步地，所述透镜体上还设置有多个透镜，在所述激光器和斜面之间的光路上设置有第一透镜，在所述分光片和背光探测器之间的光路上设置有第二透镜，在所述分光片和阵列光纤之间的光路上设置有第三透镜。进一步地，所述透镜体的顶部设置有凹槽，所述分光片设置在所述凹槽处。进一步地，所述分光片有两个面，产生背向光的一面镀有定透反射比例膜，产生出向光的一面镀有增透膜。进一步地，所述斜面和分光片均呈45度设置在所述透镜体上。进一步地，还包括有底板，所述底板呈台阶型，所述底板上固定有印制电路板PCB板，所述激光器和背光探测器均设置在底板上并分别与所述PCB板连接。进一步地，在所述底板上还设置有激光器驱动器和过渡块，所述激光器和背光探测器均通过过渡块固定在底板上，所述激光器与激光器驱动器连接，所述激光器驱动器与PCB板连接。进一步地，所述底板为金属底板，所述过渡块的表面镀有金层。进一步地，所述激光器设置在第一透镜的焦点位置，所述背光探测器设置在第二透镜的焦点位置，所述阵列光纤设置在第三透镜的焦点位置。进一步地，在所述透镜体的外部设置有封装盖板。本实用新型通过背光探测器对背向光进行监测，从而控制激光器出射光的功率，并且本实用新型的光电元件均是贴装在具有高热导系数的金属底板上，该金属底板能够将光电元件所产生的热量快速的传导至外壳，降低了内部光电元件之间的温差，有利于应用在更高的环境温度，保证了更长久的稳定工作。
图1:现有技术中一种光弯折结构；图2:现有技术中的另一种光弯折结构；图3:本实用新型并行传输的光组件一实施例的结构图；图4:本实用新型一种分立元件装配实施方式；图5:本实用新型一种四通道光组件的底视图；图6:图5中的A-A剖视图；图7:图5中的B-B剖视图；图8:本实用新型的工作原理框图。图中，1.FPCB，2.光耦合元件，3.阵列光纤，4.透镜，5.透镜；7.发光组件，8.光耦合元件，9.阵列光纤，10.斜面；11.透镜体，12.激光器，13.斜面，14.分光片，15.背光探测器，16.过渡块，17.激光器驱动器，18.PCB板，19.金属底板,20封装盖板,21.发射兀件,22.阵列光纤,23.控制元件，24.光探测器，25.第一透镜，26.第二透镜，27.第三透镜。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。如图3所示为实用新型并行传输的光组件的一实施例，包括有产生入射光束的激光器12和透镜体11，所述透镜体11上设置有将入射光束反射形成反射光束的斜面13，在所述反射光束的光路上设置有将反射光束分光成背向光和出向光的分光片14,在所述背向光的光路上设置有背光探测器15，在所述出向光的光路上设置有阵列光纤22。所述透镜体11通过模型注塑的方式制作，必须选择相应工作波段材料，如850nm低损耗材料，通常选用850nm波段,透光性好、折射率较大的PEI (Polyetherimide,聚醚酰亚胺)材料。在所述斜面13上镀膜，以确保入射光束在该界面上实现全反射。分光片14 一般选用具有固定的透/反射比例、折射率参数和高精度的分光片，从而保证产品性能的一致性。所述透镜体11上还设置有多个透镜，在所述激光器12和斜面13之间的光路上设置有第一透镜25，在所述分光片14和背光探测器15之间的光路上设置有第二透镜26，在所述分光片和阵列光纤22之间的光路上设置有第三透镜27。所述透镜体11的顶部设置有凹槽，所述分光片14设置在所述凹槽处。本实施例中，是将分光片14粘接在凹槽处，通过将粘接胶涂布在凹槽四周进行粘接，所述凹槽的设计不仅使得光路结构简洁，也避免了胶体堵塞光路或对光的散射和吸收，从而降低了对粘结胶的要求，将分光片14粘接在凹槽处，既保证了出向光水平方向的准直，也保证了背向光竖向方向的准直，使得光轴和透镜25的中心轴重合，降低了位置容差要求。所述分光片14有两个面，产生背向光的一面为A面，所述分光片14的A面镀有定透反射比例膜；产生出向光的一面为B面，所述分光片14的B面镀有增透膜。在分光片14的A面可以镀一层具有相应波长，如850nm的定透反射比例膜，优选为半反半透膜，分光片14的B面可以镀增透膜或不镀膜，由激光器12的工作效率和损耗、成本等决定。在封装时，分光片14的A面和透镜体11的凹槽斜面通过胶体粘接在一起。所述斜面13和分光片14均呈45度设置在透镜体11上，也可以设计成其它角度。所述斜面13和分光片14设计成45度，确保了光束经透镜能正入射到背光探测器15和阵列光纤22中，降低了对背光探测器15和阵列光纤22位置容差的要求。本实用新型并行传输的光组件还包括有底板，所述底板呈台阶型，所述底板上固定有PCB板(PrintedCircuitBoard，印制电路板)18，所述激光器12和背光探测器15均设置在底板上并分别与PCB板18连接。底板为台阶形状，凸台部分和PCB板18上预留的矩形切口进行装配，并通过胶体粘接固定，确保PCB板18上预留矩形切口和底板尺寸吻合，保证了激光器12和背光探测器15与PCB板18的连接线的长度不超过一定值，本实施例中，所述连接线为金丝线。在所述底板上还设置有激光器驱动器17和过渡块16，所述激光器12和背光探测器15均通过过渡块16固定在底板上，所述激光器12与激光器驱动器17连接，所述激光器驱动器17与PCB板18连接。所述激光器12和背光探测器15均用胶粘接在过渡块16上，所述过渡块16和激光器驱动器17均用胶体粘接在底板上。[0043]所述底板为金属底板19，在所述过渡块16上镀有金层。镀有金层的过渡块16能够将器件的热量迅速的传递给金属底板19，具有高热导性能的金属底板19，能够迅速的将光电元件产生的热量传导至外部管壳，降低了芯片的温度，延长了产品的使用寿命。在所述透镜体11的外部设置有封装盖板20。所述透镜体11只具有耦合、分光功能，需要配合封装盖板20进行密封。由封装盖板20、透镜体11、金属底板19和PCB板18共同构成一个绝湿绝尘的密闭空间，对光电组件中的激光器12和背光探测器15等起到了保护作用，提高了稳定性。如图4所示，所述激光器12设置在第一透镜25的焦点位置，所述背光探测器15设置在第二透镜26的焦点位置，所述阵列光纤22设置在第三透镜27的焦点位置。这样激光器12出射的光束经第一透镜25形成准直光束,分光镜将背向光传输到位于第二透镜26焦点位置的背光探测器15，将出向光传输到位于第三透镜27焦点位置的阵列光纤22中。这种结构和图3中非准直光路设计相比，确保了传递信息的精确度。但实际上，由于过渡块16或透镜体11工艺中的公差和装配精度，实际透镜体11中的光路不可能是准直传输的。本实用新型应用于QSFP(Quad Small Form-factor Pluggable,四通道收发模块)透镜体，如图5所示为该透镜体的底视图，图6为图5中的A-A剖面图，图7为图5中的B-B剖面图。对于QSFP-四通道收发模块，在透镜体11底面上，设计排布了两列共16个透镜，图5中上半部分的八个透镜:用于将阵列光纤22中的光信号耦合到光探测器24中；图5中下半部分中的左边四个透镜:用于激光器12和光耦合元件之间的耦合；右边四个透镜:用于将分光片14反射的光束耦合到背光探测器15中。分光片14只用于将激光器12出射的光束进行分光，并耦合到背光探测器15中，光信号从阵列光纤22到光探测器24的光路中并无分光器件，这样的结构设计满足了背光探测器15对激光器12出射光功率变化的监测功能，还不影响接收光路中光信号的传输。如图8所示，本实用新型的工作原理框图。外部的调制信号经传输线进入光收发模块中的发射元件21中，其中激光器驱动器17将每一路的调制信号连接到相应的激光器12上，激光器12发射出包含有信息的光信号，光信号经光耦合、分光元件后分别耦合到阵列光纤22和背向光探测器15中。光收发模块中的控制元件根据背光探测器15的电流变化去监测激光器12出射光功率的变化，并通过控制元件23调节工作电流来补偿耦合到阵列光纤22中的光功率。同理，对光收发模块中的光接收元件，光信号在阵列光纤22中，经光耦合元件耦合到光探测器24，并经跨阻放大器输出差分信号。本实用新型通过背光探测器15对背向光进行监测，从而控制出射光的功率，并且本实用新型的光电元件均是贴装在具有高热导系数的金属底板19上，该金属底板19能够将光电元件所产生的热量快速的传导至外壳，降低了内部光电元件之间的温差，有利于应用在更高的环境温度，保证了更长久的稳定工作。以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
权利要求1.一种并行传输的光组件，包括有产生入射光束的激光器和透镜体，所述透镜体上设置有将入射光束反射成反射光束的斜面，其特征在于， 在所述反射光束的光路上设置有将反射光束分光成背向光和出向光的分光片； 在所述背向光的光路上设置有背光探测器； 在所述出向光的光路上设置有阵列光纤。
2.根据权利要求1所述的并行传输的光组件，其特征在于，所述透镜体上还设置有多个透镜，在所述激光器和斜面之间的光路上设置有第一透镜，在所述分光片和背光探测器之间的光路上设置有第二透镜，在所述分光片和阵列光纤之间的光路上设置有第三透镜。
3.根据权利要求2所述的并行传输的光组件，其特征在于，所述透镜体的顶部设置有凹槽，所述分光片设置在所述凹槽处。
4.根据权利要求3所述的并行传输的光组件，其特征在于，所述分光片有两个面，产生背向光的一面镀有定透反射比例膜，产生出向光的一面镀有增透膜。
5.根据权利要求4 所述的并行传输的光组件，其特征在于，所述斜面和分光片均呈45度设置在所述透镜体上。
6.根据权利要求2所述的并行传输的光组件，其特征在于，还包括有底板，所述底板呈台阶型，所述底板上固定有印制电路板PCB板，所述激光器和背光探测器均设置在底板上并分别与所述PCB板连接。
7.根据权利要求6所述的并行传输的光组件，其特征在于，在所述底板上还设置有激光器驱动器和过渡块，所述激光器和背光探测器均通过过渡块固定在底板上，所述激光器与激光器驱动器连接，所述激光器驱动器与PCB板连接。
8.根据权利要求7所述的并行传输的光组件，其特征在于，所述底板为金属底板，所述过渡块的表面镀有金层。
9.根据权利要求2所述的并行传输的光组件，其特征在于，所述激光器设置在第一透镜的焦点位置，所述背光探测器设置在第二透镜的焦点位置，所述阵列光纤设置在第三透镜的焦点位置。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的并行传输的光组件，其特征在于，在所述透镜体的外部设置有封装盖板。
专利摘要本实用新型公开了一种并行传输的光组件，包括有产生入射光束的激光器和透镜体，所述透镜体上设置有将入射光束反射成反射光束的斜面，所述反射光束的光路上设置有将反射光束分光成背向光和出向光的分光片；在所述背向光的光路上设置有背光探测器；在所述出向光的光路上设置有阵列光纤。本实用新型通过背光探测器对背向光进行监测，从而控制激光器出射光的功率，并且本实用新型的光电元件均是贴装在具有高热导系数的金属底板上，该金属底板能够将光电元件所产生的热量快速的传导至外壳，降低了内部光电元件之间的温差，有利于应用在更高的环境温度，保证了更长久的稳定工作。
文档编号G02B6/43GK203084244SQ20122073773
公开日2013年7月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者王雨飞, 曹芳, 杨昌霖, 何明阳, 张德玲 申请人:武汉电信器件有限公司