一种高效耦合的QSFP光模块的制作方法

本发明涉及光通讯技术领域，特别涉及一种高效耦合的QSFP光模块。

背景技术：

近年来，由于光模块在计算机领域中机群、网络运算系统的迅猛发展，光模块的通信容量激增，在此状况下，大容量不再是唯一追求的目标，通信的速度问题越来越受到人们的关注。在强大的市场驱动下，用于信息领域中各种新型主动器件和被动器件大量涌现，用于宽带高速领域的VCSEL(Vertical-CavitySurface-EmittingLaser，垂直腔表面发射激光器)阵列芯片、各种用途的复用、解复用、分束器等平面波导芯片相继研制成功。上述芯片要封装制作成使用器件时，必须要有极高精度的光纤阵列组件作为芯片的输入和输出耦合接口，将上述芯片中的每一条光通路和光纤阵列组件中相应的每一条光纤严格准确的对准，才能将光信号输入、输出，制作成长期稳定实用器件，工艺复杂，作业时间长，且QSFP光模块绝大多数都是直接出光，无法对VCSEL阵列芯片的工作状态实时监控，因此无法及时发现VCSEL阵列芯片所存在的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种高效耦合的QSFP光模块，解决芯片封装制作成使用器件时，工艺复杂，作业时间长，且无法对VCSEL阵列芯片的工作状态实时监控的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高效耦合的QSFP光模块，包括电路板、光纤阵列组件、透镜阵列、多个定位块、VCSEL阵列芯片、功率探测器和分光玻片；所述透镜阵列的一端设于所述光纤阵列组件的凹槽内，另一端与所述的多个定位块中的每一个相连接；所述电路板布置在所述透镜阵列的下方；多个定位块、VCSEL阵列芯片和功率探测器均设于所述电路板上；所述分光玻片设于所述透镜阵列靠近所述VCSEL阵列芯片、功率探测器一端的凹槽内，所述VCSEL阵列芯片发射出的一部分光从所述分光玻片透射，并进入所述透镜阵列进行汇聚，另一部分光经所述分光玻片反射到所述功率探测器。

进一步：所述光纤阵列组件包括上基板、下基板和多路并行光纤；所述上基板上设有多个截面呈阶梯型的第一通槽，所述下基板上设有多个与所述第一通槽相对应的第二通槽；所述多路并行光纤嵌设于所述第一通槽和第二通槽所围成的区域内。

进一步：各相邻第一通槽之间的间距均为250um。

进一步：所述上基板靠近所述透镜阵列的一端设有第一凹槽，所述下基板上在与所述第一凹槽相对应的位置设有第二凹槽；所述透镜阵列嵌设于所述第一凹槽和第二凹槽所围成的区域内。

进一步：所述透镜阵列包括透镜本体、第一透镜阵列面、第二透镜阵列面和反射面，所述第一透镜阵列面嵌设于所述透镜本体靠近所述光纤阵列组件一端；所述第二透镜阵列面嵌设于所述透镜本体靠近VCSEL阵列芯片一端；所述反射面设于所述第一透镜阵列面和第二透镜阵列面之间，并用于将从第一透镜阵列面进入的光束转变90°后送达第二透镜阵列面。

进一步：每个定位块上均设有多个用于锁紧透镜阵列的固定块。

进一步：所述分光玻片靠近所述VCSEL阵列芯片、功率探测器一端的端面上设有增透膜区域和反射膜区域，所述增透膜区域设于所述VCSEL阵列芯片上方，所述反射膜区域设于功率探测器上方。

进一步：所述VCSEL阵列芯片和所述功率探测器之间的距离的范围为1至10mm。

进一步：所述功率探测器为MPD芯片阵列。

本发明的有益效果是：将透镜阵列直接套设于光纤阵列组件内，可使多路并行光纤与第一透镜阵列面耦合对准；透镜阵列直接通过定位块上的固定块进行锁定，可使第二透镜阵列面与VCSEL阵列芯片耦合对准，工艺简单，制作成本低，优化透镜阵列与光纤阵列组件之间的位置，透镜阵列与定位块之间的位置，可有效提高耦合效率；另增设分光玻片和功率探测器将VCSEL阵列芯片发射出的光一部分透射并进入透镜阵列进行会聚，一部分反射到功率探测器，实现对VCSEL阵列芯片实际功率的监控，并可根据实际需要实时调整VCSEL阵列芯片的发射功率，使得VCSEL阵列芯片与其他组件相匹配，进一步提高QSFP光模块的耦合效率。

附图说明

图1为本发明高效耦合的QSFP光模块结构示意图；

图2为本发明高效耦合的QSFP光模块的光路图；

图3为本发明中分光玻片的结构示意图；

图4为本发明中光纤阵列组件结构示意图；

图5为本发明中上基板结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图5所示，一种高效耦合的QSFP光模块，包括电路板1、光纤阵列组件2、透镜阵列3、多个定位块4、VCSEL阵列芯片5、功率探测器6和分光玻片7；所述透镜阵列3的一端与所述光纤阵列组件2连接，另一端与所述的多个定位块4中的每一个相连接；所述电路板1布置在所述透镜阵列3的下方；另一端与多个定位块4连接；多个定位块4、VCSEL阵列芯片5和功率探测器6均设于所述透镜阵列3下方的所述电路板1上；所述分光玻片7设于所述透镜阵列3靠近所述VCSEL阵列芯片5、功率探测器6一端的凹槽内，所述VCSEL阵列芯片5发射出的一部分光从所述分光玻片7透射，并进入所述透镜阵列3进行汇聚，另一部分光经所述分光玻片7反射到所述功率探测器6。

如图1、图4和图5所示，所述光纤阵列组件2包括上基板21、下基板22和多路并行光纤23；所述上基板21上设有多个截面呈阶梯型的第一通槽211，所述下基板22上设有多个与所述第一通槽211相对应的第二通槽221；所述多路并行光纤23嵌设于所述第一通槽211和第二通槽221所围成的区域内。所述多路并行光纤23嵌设于所述第一通槽211和第二通槽221后，可通过固定套进行锁紧固定；各相邻第一通槽211之间的间距h₁均为250um，误差小于0.2um，以确保多路并行光纤23的各相领光纤之间的间距也为250um；通过阶梯型的通槽将多路并行光纤23安装于光纤阵列组件2中，上下阶梯之间的顶尖顶住多路并行光纤23，可使多路并行光纤23较稳固的安装于光纤阵列组件2中。

如图4和图5所示，所述上基板21靠近所述透镜阵列3的一端设有第一凹槽212，所述下基板22上在与所述第一凹槽212相对应的位置设有第二凹槽222；所述透镜阵列3嵌设于所述第一凹槽212和第二凹槽222所围成的区域内。直接将透镜阵列3套设于光纤阵列组件2中，相较于常用的将透镜阵列3的端面与光纤阵列组件2端面直接进行胶接或焊接的方式，具有耦合过程简单，另微调或优化透镜阵列3与光纤阵列组件2之间的位置，可进一步提高耦合效率的优点。

如图2所示，所述透镜阵列3包括透镜本体31、第一透镜阵列面32、第二透镜阵列面33和反射面34，所述第一透镜阵列面32嵌设于所述透镜本体31靠近所述光纤阵列组件2一端；所述第二透镜阵列面33嵌设于所述透镜本体31靠近VCSEL阵列芯片5一端；所述反射面34设于所述第一透镜阵列面32和第二透镜阵列面33之间，并用于将从第一透镜阵列面32进入的光束转变90°后送达第二透镜阵列面33。

如图1所示，每个定位块4上均设有多个用于锁紧透镜阵列3的固定块41；定位块4已经过初调试位于耦合状态较佳的位置，故当将透镜阵列3直接放置在定位块4上时，耦合效率已处于达标状态，若再通过微调或优化透镜阵列3与VCSEL阵列芯片5之间的位置并通过固定块41进行锁紧，可进一步提高耦合效率。

如图2和图3所示，所述分光玻片7靠近所述VCSEL阵列芯片5、功率探测器6一端的端面上设有增透膜区域71和反射膜区域72，所述增透膜区域71设于所述VCSEL阵列芯片5上方，所述反射膜区域72设于功率探测器6上方。所述增透膜区域71镀有增透膜，所述反射膜区域72镀有反射膜，所述增透膜区域71和反射膜区域72之间通过中间区域隔开；所述反射膜具有一定的透光度，可以供光线透过，而光会同时从反射膜和增透膜透过，其光路的偏折一致，在贴片过程中，还起到便于校正的作用；所述增透膜能使光信号不受衰减并降低反射，进而保证了灵敏度。

如图2所示，所述VCSEL阵列芯片5和所述功率探测器6之间的距离h₂的范围为1至10mm。所述功率探测器6为MPD芯片阵列。通过观察MPD芯片阵列的光功率来调整VCSEL阵列芯片5的发射光功率，使光纤阵列组件2的多路并行光纤23在经过透镜阵列3后能够与VCSEL阵列芯片5的接收象元一一对准，具有较高的耦合效率和一致性。

本发明的有益效果是：将透镜阵列3直接套设于光纤阵列组件2内，可使多路并行光纤23与第一透镜阵列面32耦合对准；透镜阵列3直接通过定位块4上的固定块41进行锁紧，可使第二透镜阵列面33与VCSEL阵列芯片5耦合对准，工艺简单，制作成本低，优化透镜阵列3与光纤阵列组件2之间的位置，透镜阵列3与定位块4之间的位置，可有效提高耦合效率；另增设分光玻片7和功率探测器6，将VCSEL阵列芯片5发射出的光一部分透射并进入透镜阵列3进行会聚，一部分反射到功率探测器6，实现对VCSEL阵列芯片5实际功率的监控，并可根据实际需要实时调整VCSEL阵列芯片5的发射功率，使得VCSEL阵列芯片5与其他组件相匹配，进一步提高QSFP光模块的耦合效率。

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。