一种光发射组件和光接收组件的制作方法

本发明涉及光电子器件封装领域，具体涉及一种光发射组件和光接收组件。

背景技术：

大数据、云计算的发展对数据通信光模块产生了大量需求，ieee和产业链各厂家组成的msa针对这些需求制定了专门的标准，这些标准与规范涵盖了40g/100g/200g/400g以及100m、500m、2km、10km等主要应用场景。在这些应用场景中，粗波分复用(coarsewavelengthdivisionmultiplexer，简写为cwdm)激光器的合分波成为模块封装的主要技术问题，尤其是4路的cwdm4应用中，无论是当前100gqsfp28cwdm4/clr4的批量交付还是400gfr4/lr4的开发，都需要更简化的cwdm4合分波方案。

目前cwdm合分波主要有两种方案：其一是基于薄膜光学滤波器(thinfilmfilter，简写为tff)的合分波方案：4路激光器分别被透镜准直，准直光在tffblock内折返，最后汇合到一起，通过透镜汇聚到光纤中，如cn102684794a专利中所述。其二是基于平面光波导(planarlightwavecircuit，简写为plc)的合分波方案：4路激光器分别由透镜聚焦到plc输入波导中，在plc芯片内汇聚成一路输出，如us20130163252a1专利中所述。这两种光路方案都已成功应用于100gqsfp28cwdm4产品，其中基于plc的合波方案集成度高、光路调试简单，是提高封装密度的首选方案。

然而，目前的plc方案结构中，在光发射组件中plc芯片与激光器顺次排列，plc芯片的光轴与激光器的发光区处于同一个平面中，则器件总长度等于plc芯片长度(约为9mm)加上光路长度(约为4mm)，光路体积较大，这对于100g封装是可行的，但在相同体积内，设计200g、400g产品空间上显得捉襟见肘。另外，激光器首先需要贴装在热沉上，然后还需要一个更大的基板去承载plc芯片和激光器基板，大基板一般是氮化铝陶瓷或钨铜材质，起支撑和传热作用，价格昂贵，成本较高。同理地，在光接收组件中plc芯片与光电探测器顺次排列，光电探测器首先需要贴装在热沉上，然后还需要一个更大的基板去承载plc芯片和光电探测器基板，同样存在光路体积较大、工艺复杂、成本较高的缺陷。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是：

传统的合分波方案结构中，plc芯片与激光器或探测器顺次排列，器件总长度等于plc芯片长度加上光路长度，光路体积较大；而且需要基板或垫块来承载plc芯片与激光器或探测器，成本较高。

本发明通过如下技术方案达到上述目的：

第一方面，本发明提供了一种光发射组件，包括第一合分波芯片以及顺次设置的第一激光器阵列、第一透镜阵列和第一转折棱镜，所述第一激光器阵列包括n个第一激光器芯片，所述第一透镜阵列包括n个第一透镜，所述第一合分波芯片包括n个第一输入波导和1个第一输出波导；所述n个第一激光器芯片和所述n个第一透镜均固定在所述第一合分波芯片表面，所述第一转折棱镜固定设置在所述第一合分波芯片的第一端；

其中，n≥2；所述n个第一激光器芯片、所述n个第一透镜以及所述n个第一输入波导分别一一对应设置，形成n个光路通道，则所述n个第一激光器芯片发射的n路光分别由对应第一透镜汇聚，再经所述第一转折棱镜反射进入所述n个第一输入波导，并合成一路从所述第一输出波导输出。

优选的，所述第一转折棱镜为等腰直角棱镜，包括斜面、第一直角面和第二直角面，所述斜面的部分与所述第一合分波芯片的第一端面固定连接；

其中，由所述第一透镜汇聚的光透过所述斜面后，依次在所述第一直角面和所述第二直角面发生全反射，进而反射至所述第一合分波芯片的第一端面，并进入对应的第一输入波导。

优选的，所述第一转折棱镜的斜面与第一参考平面形成6～8°的角度，和/或，所述第一合分波芯片的第一端面与第一参考平面形成6～8°的角度；其中，所述第一参考平面垂直于所述n个第一激光器芯片发射的主光线。

优选的，所述光发射组件中对应每个第一激光器芯片还分别设置第一热沉，所述第一热沉贴装在所述第一合分波芯片表面，所述n个第一激光器芯片分别贴装在对应的第一热沉表面。

优选的，所述光发射组件还包括第一棱镜支架，所述第一棱镜支架设置在所述第一转折棱镜的底部，并分别与所述第一转折棱镜和所述第一合分波芯片固定连接。

优选的，所述光发射组件对应每个第一激光器芯片还分别设置第一光隔离器，所述第一光隔离器固定在所述第一合分波芯片表面，并位于对应第一透镜与所述第一转折棱镜之间，或者位于对应第一透镜与对应第一激光器芯片之间。

优选的，各第一激光器芯片、对应第一透镜、对应第一输入波导三者间的位置关系满足：

各第一透镜的有效焦距与对应第一激光器芯片到物方焦点的距离的比值，等于对应第一输入波导的波导模场与对应第一激光器芯片的激光器模场的比值；和/或，

各第一输入波导位于对应第一透镜的像方平面波像差最小处。

优选的，所述光发射组件还包括第二合分波芯片以及顺次设置的第二激光器阵列、第二透镜阵列和第二转折棱镜，所述第二激光器阵列包括m个第二激光器芯片，所述第二透镜阵列包括m个第二透镜，所述第二合分波芯片包括m个第二输入波导和1个第二输出波导；

所述第二合分波芯片与所述第一合分波芯片制备在共同的衬底上，所述m个第二激光器芯片和所述m个第二透镜均固定在所述第二合分波芯片表面，所述第二转折棱镜固定设置在所述第二合分波芯片的第一端；

其中，m≥2；所述m个第二激光器芯片、所述m个第二透镜以及所述m个第二输入波导分别一一对应设置，形成m个光路通道，则所述m个第二激光器芯片发射的m路光分别由对应第二透镜汇聚，再经所述第二转折棱镜反射进入所述m个第二输入波导，并合成一路从所述第二输出波导输出。

优选的，所述第一合分波芯片与所述第二合分波芯片均为awg芯片，且衬底材质采用硅。

第二方面，本发明还提供了一种光接收组件，包括第三合分波芯片以及顺次设置的第一pd阵列、第三透镜阵列和第三转折棱镜，所述第一pd阵列包括z个第一pd芯片，所述第三透镜阵列包括z个第三透镜，所述第三合分波芯片包括1个第三输入波导和z个第三输出波导；所述z个第一pd芯片和所述z个第三透镜均固定在所述第三合分波芯片表面，所述第三转折棱镜固定设置在所述第三合分波芯片的第一端；

其中，z≥2；所述z个第三输出波导、所述z个第三透镜以及所述z个第一pd芯片分别一一对应设置，形成z个光路通道，则光线进入所述第三输入波导后，分成z路光分别从所述z个第三输出波导输出，再经所述第三转折棱镜反射至对应的第三透镜，最终分别被所述z个第一pd芯片接收。

本发明的有益效果是：

本发明使用合分波芯片进行合分波，充分利用了合分波芯片表面的空间，将主要光路器件贴装在合分波芯片表面，通过尺寸较小的转折棱镜将一维光路折叠成二维光路；按照传统光路布置，器件长度等于合分波芯片长度加上光路长度，而本发明器件长度等于合分波芯片长度加上转折棱镜厚度，明显缩减了器件尺寸；同时还减少了各种陶瓷垫块，简化了生产工艺，降低了物料成本。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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。

图1为本发明实施例提供的一种四通道光发射组件的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种光发射组件中的光路示意图；

图3为本发明实施例提供的一种设有光隔离器的光发射组件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种四通道光发射组件中awg芯片的平面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种八通道光发射组件的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种八通道光发射组件中awg芯片的平面结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种八通道光发射组件的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种四通道光接收组件的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种光接收组件的侧视平面示意图；

图10为本发明实施例提供的一种八通道光接收组件的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种光收发组件的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的一种光收发组件中awg芯片的平面结构示意图；

其中，附图标记如下：

第一合分波芯片1，第一激光器芯片2，第一透镜3，第一转折棱镜4，第一热沉5，第一棱镜支架6，第一光隔离器7，第一输入波导11，第一输出波导12；

第二合分波芯片1’，第二激光器芯片2’，第二透镜3’，第二转折棱镜4’，第二热沉5’，第二棱镜支架6’，第二光隔离器7’，第二输入波导11’，第二输出波导12’；

第三合分波芯片10，第一pd芯片20，第三透镜30，第三转折棱镜40，第一反射棱镜50，第三棱镜支架60，第一tia芯片70，第三输入波导101，第三输出波导102；

第四合分波芯片10’，第二pd芯片20’，第四透镜30’，第四转折棱镜40’，第二反射棱镜50’，第四棱镜支架60’，第二tia芯片70’，第四输入波导101’，第四输出波导102’。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”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发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

在本发明各实施例中，符号“/”表示同时具有两种功能的含义，而对于符号“a和/或b”则表明由该符号连接的前后对象之间的组合包括“a”、“b”、“a和b”三种情况。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本发明。

实施例1：

本发明实施例提供了一种光发射组件，可用于波分复用系统中光模块的发射光合波。如图1所示，本发明实施例提供的光发射组件包括第一合分波芯片1以及顺次设置(即图中从左至右依次设置)的第一激光器阵列、第一透镜阵列和第一转折棱镜4。所述第一激光器阵列由并行排列的n个第一激光器芯片2组成，所述第一透镜阵列由并行排列的n个第一透镜3组成，所述第一合分波芯片1设有n个第一输入波导11和1个第一输出波导12；所述n个第一激光器芯片2和所述n个第一透镜3均贴装固定在所述第一合分波芯片1表面，所述第一转折棱镜4固定设置在所述第一合分波芯片1的第一端(即图中右端)。

其中，n≥2，所述n个第一激光器芯片2、所述n个第一透镜3以及所述n个第一输入波导11分别一一对应设置，从而形成并行的n个光路通道。结合图1和图2，所述光发射组件的光路结构具体为：所述n个第一激光器芯片2发射出n路光，分别经过对应的第一透镜3汇聚后到达所述第一转折棱镜4，经所述第一转折棱镜4反射至所述第一合分波芯片1的第一端面(即图中右端面)，从而分别进入所述n个第一输入波导11，并合成一路从所述第一输出波导12输出。

需要说明的是，在光发射的合波方案中，所述n个第一激光器芯片的发射波长通常是不同的，即所述n个第一激光器芯片存在一定区别，并不完全相同，例如在图1所示的光发射组件中，n取值为4，则4个第一激光器芯片存在不同，分别发射不同波长的光信号；当然，在实际应用中，根据不同的应用场景和需求，所述n个第一激光器芯片的发射波长也可以是相同的，在此不做限定。进一步地，所述n个第一透镜可以是相同的结构，也可以根据波长的不同或者实际需求进行定制，在此不做限定。

本发明实施例提供的上述光发射组件中使用合分波芯片进行合波，充分利用了合分波芯片表面的空间，将主要光路器件贴装在合分波芯片表面，通过转折棱镜将一维光路折叠成二维光路，从而将主要光路折叠到合分波芯片端面。按照传统光路布置，器件长度等于合分波芯片长度加上透镜物像距离(约4mm)，而本发明器件长度等于合分波芯片长度加上转折棱镜厚度(约1mm)，明显缩减了器件尺寸。同时还减少了各种陶瓷垫块，简化了生产工艺，降低了物料成本。

在本发明实施例中，以n＝4为例展开描述，提供了一种四通道的光发射组件，可用于cwdm4中的发射光合波。如图1所示，所述第一合分波芯片1为4×1合波，在所述第一合分波芯片1表面分别贴装四个第一激光器芯片2以及对应的四个第一透镜3，形成四路光通道；在所述第一合分波芯片1的右端固定设置第一转折棱镜4。因此，由4个第一激光器芯片2向右发射出的四路光分别经对应的第一透镜3汇聚、所述第一转折棱镜4反射后，光线发生180°转折，四路光分别被耦合进入所述第一合分波芯片1的4个第一输入波导11，然后合成一路从所述第一输出波导12输出。下面结合附图，对各部分结构进行具体介绍：

结合图1，在本发明实施例中，所述光发射组件对应每个第一激光器芯片2还可分别设置第一热沉5，即设置四个第一热沉，所述第一热沉5贴装在所述第一合分波芯片1表面，所述第一激光器芯片2贴装在对应的第一热沉5表面。通过设置对应的第一热沉5，可将所述第一激光器芯片2工作时产生的大量热量消散，避免器件温度过高而损坏。

为使所述第一激光器芯片2发射的光线完成转折后到达所述第一合分波芯片1，将一维光路折叠成二维光路，所述第一转折棱镜4设计为等腰直角棱镜。如图1-图3所示，所述等腰直角棱镜包括斜面(即图2中左端面)、第一直角面(即图2中右上端面)和第二直角面(即图2中右下端面)，所述斜面的靠下部分与所述第一合分波芯片1的第一端面(即图中右端面，也可称为抛光端面)固定连接，所述斜面与所述第一激光器芯片2相对设置。因此，由所述第一透镜3汇聚的光透过所述斜面后，依次在所述第一直角面和所述第二直角面发生全反射，使光线发生转折反射至所述第一合分波芯片1的右端面，并进入对应的第一输入波导11。

进一步地，为避免所述第一激光器芯片2发射的光线经过所述第一转折棱镜4或所述第一合分波芯片1时，对应的反射光线沿原路返回至所述第一激光器芯片2造成对激光器芯片的干扰，本实施例进行如下设置：

所述第一转折棱镜4的斜面与第一参考平面形成6～8°的角度，和/或，所述第一合分波芯片1的右端面与第一参考平面形成6～8°的角度。其中，所述第一参考平面垂直于所述第一激光器芯片2发射的主光线。以图2为例，所述第一合分波芯片1以及所述第一激光器芯片2均为水平放置时，所述第一激光器芯片2出射的主光线为水平方向，则所述第一参考平面为垂直方向；因此，所述第一转折棱镜4的斜面与垂直方向成6～8°，和/或，所述第一合分波芯片1的右端面与垂直方向成6～8°，则反射光线不会沿原路返回，减小了对激光器芯片的损坏。

其中，由于所述第一合分波芯片1较薄，其右端面与所述第一转折棱镜4的斜面间的粘接面积很小。为了增加粘接效果，还可额外设置第一棱镜支架6，所述第一棱镜支架6设置在所述第一转折棱镜4的底部，进而将所述第一转折棱镜4拖住。如图2所示，所述第一棱镜支架6的上端面与所述第一转折棱镜4的第二直角面贴合并粘接在一起，所述第一棱镜支架6的左端面与所述第一合分波芯片1的右端面贴合并粘接在一起，且不影响所述第一转折棱镜4的全反射效果。

除了上面的角度设置以外，为避免反射光线沿原路返回至所述第一激光器芯片2造成激光器芯片损坏，所述光发射组件还可对应每个第一激光器芯片2分别设置第一光隔离器7，即设置四个第一光隔离器。如图3所示，所述第一光隔离器7固定在所述第一合分波芯片1表面，并位于对应第一透镜3与所述第一转折棱镜4之间。因此，由所述第一转折棱镜4反射回的光线被所述第一光隔离器7隔离，不能继续反向传输，从而不会到达所述第一激光器芯片2。当然，所述第一光隔离器7还可设置在对应第一透镜3与对应第一激光器芯片2之间，则反射光线经过所述第一透镜3后被所述第一光隔离器7隔离，不能继续反向传输，从而不会到达所述第一激光器芯片2。

为了形成良好的耦合光路，所述第一激光器芯片2、对应第一透镜3、对应第一输入波导11三者间还需满足一定的位置关系：

条件a，各第一透镜3的有效焦距与对应第一激光器芯片2到物方焦点的距离的比值，等于或约等于对应第一输入波导11的波导模场与对应第一激光器芯片2的激光器模场的比值；和/或，

条件b，各第一输入波导11位于对应第一透镜3的像方平面波像差最小处或最小处附近。

其中，条件a保证了激光器光斑经透镜变换后与波导模斑模式匹配；条件b保证了激光器光斑经透镜变换后与波导模斑相位匹配；当模式与相位匹配时，才能取得尽可能大的耦合效率。

进一步结合图4，所述第一合分波芯片1可采用阵列波导光栅(arrayedwaveguidegrating，简写为awg)芯片，awg芯片的4个第一输入波导11位于右端，1个第一输出波导12位于左端，中间部分为阵列波导。为增加激光器芯片的散热效果，awg芯片的衬底材质可优选采用硅；硅的热导系数为140w/(mk)，依靠awg芯片大的芯片尺寸和散热面积，可以使激光器芯片产生的热量迅速地被硅衬底耗散出去，达到较好的散热效果。此外，在可选的方案中，所述第一合分波芯片1还可以是衍射刻蚀光栅(etcheddiffractiongrating，简写为edg)芯片或者多mzi级联的芯片，上述芯片可以实现awg芯片同样的合分波功能。

在一个具体的实施例中，四个第一激光器芯片2的发射波长分别为1270nm、1290nm、1310nm、1330nm，具体的光路配置如下：激光器数值孔径为0.5，波导数值孔径为0.1；透镜为双凸非球透镜，且靠近激光器芯片一侧的曲率半径为0.745mm，靠近转折棱镜一侧的曲率半径为-0.482；激光器芯片距离透镜凸面顶点0.25mm，最佳耦合效率80％以上。若不采用折叠光路，器件长度将增加约2mm。需要说明的是，本实施例中给出的各项参数设置仅为举例说明，在实际应用中可根据不同的需求和应用场景进行选择与设计，在此不做限定。

实施例2：

在上述实施例1的基础上，本发明实施例还提供了另一种光发射组件，可用于波分复用系统中光模块的发射光合波。如图5和图7所示，与实施例1的不同之处在于，在实施例1对应的图1的基础上增设第二合分波芯片1’以及顺次设置的第二激光器阵列、第二透镜阵列和第二转折棱镜4’。所述第二激光器阵列由并行排列的m个第二激光器芯片2’组成，所述第二透镜阵列由并行排列的m个第二透镜3’组成，所述第二合分波芯片1’包括m个第二输入波导11’和1个第二输出波导12’。所述第二合分波芯片1’与所述第一合分波芯片1制备在共同的衬底上，所述m个第二激光器芯片2’和所述m个第二透镜3’均贴装固定在所述第二合分波芯片1’表面，所述第二转折棱镜4’固定设置在所述第二合分波芯片1’的一端。

其中，m≥2，所述m个第二激光器芯片2’、所述m个第二透镜3’以及所述m个第二输入波导11’分别一一对应设置，从而形成并行的m个光路通道。对应的光路结构具体为：所述m个第二激光器芯片2’发射出m路光，分别经过对应的第二透镜3’汇聚后到达所述第二转折棱镜4’，经所述第二转折棱镜4’反射至所述第二合分波芯片1’的端面，从而分别进入所述m个第二输入波导11’，并合成一路从所述第二输出波导12’输出。

在实际应用中，m与n的取值可以相同也可以不同，可根据实际需要进行设置，此处不做限定。所述n个第一激光器芯片仍然形成n个光路通道(参考实施例1)，所述m个第二激光器芯片形成m个光路通道，因此总共形成m+n个光路通道，与图1相比，在增加较少芯片尺寸的情况下，将通道数扩大，从而提高封装速率密度。

其中，所述第一合分波芯片1与所述第二合分波芯片1’的设计比较灵活，只要两个芯片不存在位置干涉，输入端面和输出端面可以有多种位向设置，具体的位向设置取决于光模块的光/电接口的设置。例如，两个芯片可以是背向设置，具体如图5所示，所述第一合分波芯片1的右端面与所述第二合分波芯片1’的左端面相背设置，所述第一合分波芯片1的左端面与所述第二合分波芯片1’的右端面重合，此时所述第二激光器芯片2’的发射光与所述第一激光器芯片2的发射光方向相反，则所述第一激光器阵列与所述第二激光器阵列对应的光路在方向上是对称的。再例如，为便于封装，两个芯片还可以是同向设置，具体如图7所示，所述第一合分波芯片1与所述第二合分波芯片1’并行排布，此时所述第二激光器芯片2’的发射光与所述第一激光器芯片2的发射光方向一致。

以图5对应的结构为例，具体以m＝4、n＝4展开描述，提供了一种八通道的光发射组件。如图5所示，所述第二合分波芯片1’也为4×1合波，与所述第一合分波芯片1制备在共同的衬底上，且左右对称。在所述第二合分波芯片1’表面分别贴装四个第二激光器芯片2’及对应的四个第二透镜3’，形成四路光通道，所述第二合分波芯片1’的左端固定设置第二转折棱镜4’。因此，由4个第二激光器芯片2’向左发射出的四路光分别经过对应的第二透镜3’汇聚、所述第二转折棱镜4’反射后，光线发生180°转折，四路光分别被耦合进入所述第二合分波芯片1’的4个第二输入波导11’，然后合成一路从所述第二输出波导12’输出。其中，四个第一激光器芯片2的对应光路结构可参考实施例1，此处不再赘述。

对于图5中右半部分，即所述第一合分波芯片1、第一激光器芯片2、第一透镜3、第一转折棱镜4、第一热沉5、第一棱镜支架6、第一输入波导11以及第一输出波导12，具体可参考实施例1中的相关描述，此处不再赘述。而左半部分相当于右半部分的对称结构，具体如下：

结合图5，所述光发射组件对应每个第二激光器芯片2’还分别设置第二热沉5’，即设置四个第二热沉，所述第二热沉5’贴装在所述第二合分波芯片1’表面，所述第二激光器芯片2’贴装在对应的第二热沉5’表面，进而实现有效散热，避免器件温度过高而损坏。

为实现光路折叠，所述第二转折棱镜4’同样设计为等腰直角棱镜，包括斜面和两个直角面，其斜面的靠下部分与所述第二合分波芯片1’的左端面贴合并粘接在一起，斜面的靠上部分与所述第二激光器芯片2’相对。因此，由所述第二透镜3’汇聚的光继续向左透过斜面后，依次在两个直角面发生全反射，使光线发生转折反射至所述第二合分波芯片1’的左端面，并进入对应的第二输入波导11’。

进一步地，为避免反射光线沿原路返回至所述第二激光器芯片2’造成对激光器芯片的干扰，所述第二转折棱镜4’的斜面与第一参考平面形成6～8°的角度，和/或，所述第二合分波芯片1’的左端面与第一参考平面形成6～8°的角度；其中，所述第二参考平面垂直于所述第二激光器芯片2’发射的主光线。当所述第二合分波芯片1’以及所述第二激光器芯片2’均为水平放置时，所述第二激光器芯片2’出射的主光线为水平方向，则所述第二转折棱镜4’的斜面与垂直方向成6～8°，和/或，所述第二合分波芯片1’的左端面与垂直方向成6～8°。

其中，由于所述第二合分波芯片1’较薄，其左端面与所述第二转折棱镜4’的斜面间的粘接面积很小。为了增加粘接效果，还额外设置第二棱镜支架6’，所述第二棱镜支架6’的上端面与所述第二转折棱镜4’的一直角面贴合并粘接在一起，所述第二棱镜支架6’的右端面与所述第二合分波芯片1’的左端面贴合并粘接在一起，且不影响所述第二转折棱镜4’的全反射效果。

进一步参考图6，当两个合分波芯片背向设置时，所述第二合分波芯片1’也采用awg芯片，其4个第二输入波导11’位于左端，1个第二输出波导12’位于右端，中间部分为阵列波导。衬底优选地使用硅，从而使激光器芯片产生的热量迅速地被硅衬底耗散出去。此外，在可选的方案中，所述第二合分波芯片1’还可以是edg芯片或者多mzi级联的芯片，上述芯片可以实现awg芯片同样的合分波功能。

除角度设置以外，为避免反射光线造成激光器芯片损坏，所述光发射组件还可对应每个第二激光器芯片2’分别设置第二光隔离器7’，即设置四个第二光隔离器7’，如图7所示，所述第二光隔离器7’固定在所述第二合分波芯片1’表面，并位于对应第二透镜3’与所述第二转折棱镜4’之间，或者位于对应第二透镜3’与对应第二激光器芯片2’之间，使反射光线被所述第二光隔离器7’隔离而无法到达所述第二激光器芯片2’。

结合图5和图7可知，在本发明实施例中，相当于八组激光器芯片、热沉、透镜分为两个四路，经对应的转折棱镜(4或4’)反射后被各自的awg芯片合波，并从各自的输出波导(12或12’)输出。与实施例1相比，在增加较少芯片尺寸的情况下，将通道数扩大一倍，从而极大地提高封装速率密度。

实施例3：

本发明实施例提供了一种光接收组件，采用了光电二极管(photodiode，简写为pd)芯片，可用于波分复用系统中光模块的光分波接收。如图8所示，本发明实施例提供的光接收组件包括第三合分波芯片10以及顺次设置(即图中从右至左依次设置)的第一pd阵列、第三透镜阵列和第三转折棱镜40。所述第一pd阵列由并行排列的z个第一pd芯片20组成，所述第三透镜阵列由并行排列的z个第三透镜30组成，所述第三合分波芯片10设有1个第三输入波导101和z个第三输出波导102；所述z个第一pd芯片20和所述z个第三透镜30均贴装固定在所述第三合分波芯片10表面，所述第三转折棱镜40固定设置在所述第三合分波芯片10的第一端(即图8中右端)。

其中，z≥2，所述z个第一pd芯片20、所述z个第三透镜30以及所述z个第三输出波导102分别一一对应设置，形成z个光路通道，则所述光接收组件的光路结构具体为：光线进入所述第三合分波芯片10的第三输入波导101后，分成z路光分别从所述z个第三输出波导102输出，再经所述第三转折棱镜40反射至对应的第三透镜30，最终分别被所述z个第一pd芯片20接收。

需要说明的是，所述z个第一pd芯片可分别用于接收不同波长的光信号，例如在图8所示的光接收组件中，z取值为4，则4个第一pd芯片分别接收不同波长的光信号；当然，在实际应用中，根据不同的应用场景和需求，所述z个第一pd芯片也可以接收相同波长的光信号，在此不做限定。进一步地，所述z个第三透镜可以是相同的结构，也可以根据波长的不同或者实际需求进行定制，在此不做限定。

本发明实施例提供的上述光发射组件中使用合分波芯片进行分波，充分利用了合分波芯片表面的空间，将主要光路器件贴装在合分波芯片表面，通过转折棱镜将一维光路折叠成二维光路。按照传统光路布置，器件长度等于合分波芯片长度加上光路长度，而本发明器件长度等于合分波芯片长度加上转折棱镜厚度，明显缩减了器件尺寸。同时还减少了各种陶瓷垫块，简化了生产工艺，降低了物料成本。

在本发明实施例中，以z＝4为例展开描述，提供了一种四通道的光接收组件，可用于cwdm4中的光分波接收。如图8所示，所述第三合分波芯片10为1×4分波，在所述第三合分波芯片10表面分别贴装四个第一pd芯片20以及对应的四个第三透镜30，形成四路光通道；在所述第三合分波芯片10的右端固定设置第三转折棱镜40。下面结合附图，对各部分结构进行具体介绍：

结合图8和图9，在本发明实施例中，由于所述第一pd芯片20的光敏面是朝上的，因此，为实现光接收还需设置第一反射棱镜50，所述第一反射棱镜50贴装固定在所述第三合分波芯片10表面，且位于所述第一pd阵列与所述第三透镜阵列之间。所述第一反射棱镜50设有一斜面，该斜面位于所述第一pd芯片20的光敏面上方，且该斜面与所述光敏面之间呈45°角。另外，为实现电信号的放大，所述第一pd阵列之后(即图中左侧)还设置有第一tia(即跨阻放大器，trans-impedanceamplifier)芯片70。因此，由图8和图9可知，该四通道的光接收组件的光路具体为：光线进入所述第三合分波芯片10的第三输入波导101后，分成四路光分别从对应的第三输出波导102输出，经所述第三转折棱镜40反射后光线发生180°转折，四路光分别反射至对应的第三透镜30，经所述第一反射棱镜50的斜面反射后光线发生90°转折，分别被4个第一pd芯片20的光敏面接收，并经所述第一tia芯片70完成信号放大。

为使所述第三合分波芯片10输出的光完成转折后到达所述第一pd芯片20，所述第三转折棱镜40可设计为等腰直角棱镜。如图8所示，所述等腰直角棱镜包括斜面和两个直角面，所述斜面的靠下部分与所述第三合分波芯片10的第一端面(即图中右端面，也可称为抛光端面)固定连接，所述斜面的靠上部分与所述第一pd芯片20相对。因此，由所述第三输出波导102输出的光透过斜面后，依次在两个直角面发生全反射后到达对应的第三透镜30。

进一步地，为避免所述第三输出波导102输出光的反射光线沿原路返回，本实施例进行如下设置：所述第三转折棱镜40的斜面与第一参考平面形成6～8°的角度，和/或，所述第三合分波芯片10的右端面与第一参考平面形成6～8°的角度。其中，所述第一参考平面垂直于所述第一pd芯片20接收主光线的方向。

其中，由于所述第三合分波芯片10较薄，其右端面与所述第三转折棱镜40的斜面间的粘接面积很小。为了增加粘接效果，还可额外设置第三棱镜支架60，所述第三棱镜支架60设置在所述第三转折棱镜40的底部，进而将所述第三转折棱镜40拖住。如图8和图9所示，所述第三棱镜支架60的上端面与所述第三转折棱镜40靠下的直角面贴合并粘接在一起，所述第三棱镜支架60的左端面与所述第三合分波芯片10的右端面贴合并粘接在一起，且不影响所述第三转折棱镜40的全反射效果。

进一步地，所述第三合分波芯片10可采用awg芯片，awg芯片的衬底材质可优选采用硅，可以使pd探测芯片和tia芯片产生的热量迅速地被硅衬底耗散出去，达到较好的散热效果。此外，在可选的方案中，所述第三合分波芯片10还可以是edg芯片或者多mzi级联的芯片，上述芯片可以实现awg芯片同样的合分波功能。

实施例4：

在上述实施例3的基础上，本发明实施例还提供了另一种光接收组件，可实现增加较少芯片尺寸的情况下将通道数扩大，从而提高封装速率密度，具体设置方法与实施例2类似。如图10所示，与实施例3的不同之处在于，增设第四合分波芯片10’以及顺次设置的第二tia芯片70’、第二pd阵列、第二反射棱镜50’、第四透镜阵列和第四转折棱镜40’。所述第二pd阵列由并行排列的y个第二pd芯片20’组成，所述第四透镜阵列由并行排列的y个第四透镜30’组成，所述第四合分波芯片10’包括1个第四输入波导101’和y个第四输出波导102’。所述第四合分波芯片10’与所述第三合分波芯片10制备在共同的衬底上；所述y个第二pd芯片20’和所述y个第四透镜30’均贴装固定在所述第四合分波芯片10’表面，所述第四转折棱镜40’固定设置在所述第四合分波芯片10’的一端(即图10中右端)。

其中，y≥2，所述y个第二pd芯片20’、所述y个第四透镜30’以及所述y个第四输出波导102’分别一一对应设置，形成y个光路通道。因此，光线进入所述第四合分波芯片10’的第四输入波导101’后，分成y路光分别从对应的第四输出波导102’输出，经所述第四转折棱镜40’反射后光线发生180°转折，y路光分别反射至对应的第四透镜30’，经所述第二反射棱镜50’的斜面反射后光线发生90°转折，分别被对应第二pd芯片20’的光敏面接收，并经所述第二tia芯片70’完成信号放大。

在实际应用中，y与z的取值可以相同也可以不同，可根据实际需要进行设置，此处不做限定。所述z个第一pd芯片20仍然形成z个光路通道(参考实施例3)，所述y个第二pd芯片20’形成y个光路通道，总共形成y+z个光路通道，与图8相比，在增加较少芯片尺寸的情况下，将通道数扩大，从而提高封装速率密度。

其中，所述第三合分波芯片10与所述第四合分波芯片10’的设计比较灵活，只要两个芯片不存在位置干涉，输入端面和输出端面可以有多种位向设置，具体的位向设置取决于光模块的光/电接口的设置。例如，两个芯片可以是背向设置，即将图8所示的结构左右对称设置；还可以是同向设置，即将图8所示的结构并行设置。当y＝4、z＝4时，通过将图8所示的结构并行排布设置，可制作得到如图10所示的八通道光接收组件，此时两个芯片对应的光路方向一致。

进一步地，所述第三awg芯片10和所述第四awg芯片10’均可采用awg芯片，衬底优选地使用硅，从而使pd探测芯片和tia芯片产生的热量迅速地被硅衬底耗散出去。此外，在可选的方案中，所述第三合分波芯片10和所述第四awg芯片10’还可以是edg芯片或者多mzi级联的芯片，上述芯片可以实现awg芯片同样的合分波功能。

在八通道光接收组件的实施例中，相当于八组pd芯片、透镜分为两个四路，两路光线从各自的输入波导(101或101’)输入后被各自的awg芯片分波，各自分成四路后经对应的转折棱镜(40或40’)反射后到达各自的透镜，并被各自的pd芯片(20或20’)接收。与实施例3的四通道相比，在增加较少芯片尺寸的情况下，将通道数扩大一倍，从而极大地提高封装速率密度。

实施例5：

在上述实施例1-实施例4的基础上，本发明实施例还提供了一种光收发组件，可同时用于波分复用系统中光模块的光发射合波和光分波接收。也就是说，整个光组件可分为两部分，一半用于光发射，具体结构和光路可参考实施例1；另一半用于光接收，具体结构和光路可参考实施例3。

如图11所示，以八通道的光收发组件为例，四个通道用于光发射，另外四个通道用于光接收。则具体结构如下：

图中右下方的半部分为光发射单元，包括第一合分波芯片1以及从左至右依次设置的第一激光器阵列、第一透镜阵列和第一转折棱镜4。所述第一激光器阵列由并行排列的四个第一激光器芯片2组成，所述第一透镜阵列由并行排列的四个第一透镜3组成，所述第一合分波芯片1设有四个第一输入波导11和1个第一输出波导12；所述四个第一激光器芯片2和所述四个第一透镜3均贴装固定在所述第一合分波芯片1表面，所述第一转折棱镜4固定设置在所述第一合分波芯片1的右端。

所述四个第一激光器芯片2、所述四个第一透镜3以及所述四个第一输入波导11分别一一对应设置，形成四个光路通道，则光发射单元的光路结构具体为：所述四个第一激光器芯片2发射出四路光，分别经过对应的第一透镜3汇聚后到达所述第一转折棱镜4，经所述第一转折棱镜4反射至所述第一合分波芯片1的右端面，从而分别进入所述四个第一输入波导11，并合成一路从所述第一输出波导12输出。

图中左上方的半部分为光接收单元，包括第三合分波芯片10以及从右至左依次设置的第一tia芯片70、第一pd阵列、第一反射棱镜50、第三透镜阵列和第三转折棱镜40。所述第一pd阵列由并行排列的四个第一pd芯片20组成，所述第三透镜阵列由并行排列的四个第三透镜30组成，所述第三合分波芯片10设有1个第三输入波导101和四个第三输出波导102；所述第一tia芯片70、所述四个第一pd芯片20、所述第一反射棱镜50和所述四个第三透镜30均贴装固定在所述第三合分波芯片10表面，所述第三转折棱镜40固定设置在所述第三合分波芯片10的右端。

所述四个第一pd芯片20、所述四个第三透镜30以及所述四个第三输出波导102分别一一对应设置，形成四个光路通道，则光接收单元的光路结构具体为：光线进入所述第三合分波芯片10的第三输入波导101后，分成四路光分别从所述四个第三输出波导102输出，再经所述第三转折棱镜40反射至对应的第三透镜30，经所述第一反射棱镜50反射后分别被所述z个第一pd芯片20接收，并经所述第一tia芯片70完成信号放大。

其中，所述第一合分波芯片1和所述第三合分波芯片10均可采用awg芯片，且两个awg芯片制备在共同的衬底上，如图12所示，所述第一合分波芯片1的输入波导、输出波导以及所述第三合分波芯片10的输入波导、输出波导均可设置在同一端。与实施例1和实施例3相比，在增加较少芯片尺寸的情况下，将通道数扩大，从而提高封装速率密度；与实施例2和实施例4相比，同时实现了光发射与光接收，满足收发一体设置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。