一种光模块的制作方法

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种包含透镜的光模块。

背景技术：

在光通信领域，特别是光模块中少不了利用透镜对光信号进行聚焦耦合或准直，现有技术方案针对大倍率透镜耦合或者准直透镜准直时，一般都用于有 TEC(热电致冷器)做为温控平台的场合。使用时一般把半导体激光器、大倍率透镜或者准直透镜和接收组件(PIC、PLC、光纤或者其它光波导器件)全都放置于热电致冷器上，并加以气密封装。因为固定大倍率透镜或者准直透镜所使用的环氧树脂具有相对较高的热膨胀系数，同时对环境中湿汽的侵蚀较为敏感，温度变化或者吸收湿汽都会导致透镜位置偏离理想位置较远。这样会导致整体器件功能变差或者失效。

另外，在小型封装中，透镜本身尺寸较小，且大批量生产时侧边切割(如采用硅透镜或者批量模压透镜)可能会导致透镜侧边有倾斜角度的问题，组装时不利于夹具夹取。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种光模块，具有易于组装的透镜组件，可靠性高，可用于非气密封装中。

为了实现上述目的之一，本申请提供了一种光模块，包括基板，以及依光路设置于所述基板上的光发射件、透镜和光接收件，还包括用于固定所述透镜的第一固定块和第二固定块；

所述第二固定块胶粘于所述基板上；

所述第一固定块胶粘于所述第二固定块的侧面；

所述透镜与所述第一固定块连接，所述透镜设置于所述光发射件和光接收件之间的光路上；

所述透镜与所述基板之间，以及所述第一固定块与所述基板之间均具有间隙。

作为实施方式的进一步改进，所述透镜与所述第一固定块采用胶水连接，所述透镜与所述第一固定块之间的胶层厚度小于或等于20微米。

作为实施方式的进一步改进，所述透镜与所述第一固定块为一体成型结构。

作为实施方式的进一步改进，所述第一固定块与所述第二固定块之间，以及所述第二固定块与所述基板之间均采用胶水粘结；所述第一固定块与所述第二固定块之间的胶层，以及所述第二固定块与所述基板之间的胶层的厚度均小于或等于20微米。

作为实施方式的进一步改进，所述第二固定块还包括位于光路上的通光面或通光孔；

所述透镜位于所述光发射件与所述第二固定块之间；或者，所述第二固定块位于所述光发射件与所述透镜之间。

作为实施方式的进一步改进，所述通光面或通光孔上设有光隔离器、起偏元件、分光元件或滤光片的其中一种。

作为实施方式的进一步改进，所述光模块还包括光学元件，所述光学元件安装于所述基板上；所述第二固定块胶粘于所述光学元件上，通过所述光学元件安装于所述基板上。

作为实施方式的进一步改进，所述光学元件包括隔离器、起偏元件、分光元件或滤光片的其中一种，或者波分复用解复用器、光束整形元件或光路调整元件的其中一种或多种的组合。

作为实施方式的进一步改进，所述第二固定块粘结于所述光接收件的上面或侧面。

作为实施方式的进一步改进，所述第二固定块粘结于所述光发射件的上面或侧面。

作为实施方式的进一步改进，所述光发射件为半导体激光器；所述光接收件为光波导、光集成芯片或光纤的其中一种；所述半导体激光器发射的光信号经所述透镜之后入射到所述光波导、光集成芯片或光纤内。

作为实施方式的进一步改进，所述光发射件为光波导或光纤；所述光接收件为光探测器；所述光波导、光集成芯片或光纤输出的光信号经所述透镜之后由所述光探测器接收。

本申请的有益效果：设计了与透镜预先固定或一体成型的第一固定块，便于组装时通过夹取第一固定块来调整透镜的位置，解决了透镜因尺寸小或侧边切割不平整导致的夹取困难的问题；通过第二固定块与第一固定块配合调整位置，可从三个维度调整透镜的位置，实现精确的耦合或准直，而且容易将各连接位置的胶层厚度控制在较小的范围内，避免了胶层太厚容易因温度变化或者吸收湿汽导致透镜位置偏离的问题。

附图说明

图1为本申请光模块结构示意图；

图2为本申请实施例1光模块结构示意图；

图3为本申请实施例2光模块结构示意图；

图4为本申请实施例3光模块结构示意图；

图5为图4所示光模块俯视图1；

图6为图4所示光模块俯视图2

图7为本申请实施例4光模块结构示意图；

图8为本申请实施例5光模块结构俯视图；

图9为本申请实施例6光模块结构示意图；

图10为本申请实施例7光模块结构俯视图；

图11为本申请实施例8光模块结构示意图；

图12为本申请实施例9光模块结构示意图。

附图标记：10、基板；11、小基板；20、光发射件；30、透镜；40、第一固定块；41、连接面；42、粘结面；50、第二固定块；51、通光面或通光孔； 60、光波导；70、光隔离器；80、波分复用器。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。

在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。

另外，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”或xyz坐标轴等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。当元件或层被称为在另一部件或层“上”、与另一部件或层“连接”时，其可以直接在该另一部件或层上、连接到该另一部件或层，或者可以存在中间元件或层。

如图1所示，本申请的光模块包括基板10，以及依光路设置于基板10上的光发射件20、透镜30和光接收件60，还包括用于固定透镜30的第一固定块40 和第二固定块50。其中，第二固定块50胶粘于基板10上，第一固定块40胶粘于第二固定块50的侧面；透镜30与第一固定块40连接，该透镜30设置于上述光发射件20和光接收件60之间的光路上。在透镜30与基板10之间，以及第一固定块40与基板10之间均具有间隙，使得在组装的时候可以通过调整上述第一固定块40与第二固定块50的位置来调整透镜30的位置，使透镜30达到最佳耦合位置或最佳准直位置之后，再将第一固定块40与第二固定块50固定、第二固定块50与基板10固定。

上述第二固定块50包括与基板10连接的底面，以及与第一固定块40连接的侧面；第一固定块40包括与透镜30连接的连接面41，以及与第二固定块50 的侧面连接的粘结面42。组装时，透镜30预先与第一固定块40粘结固定在一起，粘结时确保胶层a厚度足够薄，一般可保证胶层a厚度小于20μm，甚至可以压薄到小于10μm；当然，透镜30与第一固定块40也可以采用焊接等其它方式连接，或者透镜30与第一固定块40采用一体成型的结构。然后再将第二固定块50和粘结了第一固定块40的透镜30放置到光发射件20的光路中，调整好透镜30的位置之后，在第一固定块40的粘结面42与第二固定块50的侧面之间、以及第二固定块50的底面与基板10之间点胶，并将胶层b和胶层c压薄至小于20μm的厚度或者小于10μm的厚度，同时开启紫外光固化上述两处的胶水。增加了与透镜30预先固定或一体成型的第一固定块40，便于组装时通过夹取第一固定块40来调整透镜30的位置，解决了透镜30因尺寸小或侧边切割不平整导致的夹取或吸取困难的问题；因透镜30无需与基板10接触，也避免了透镜30底部与基板10粘胶时可能因切割倾斜角度引起的底部胶水厚度不均匀的问题。同时，通过第二固定块50与第一固定块40配合调整位置，可从三个维度调整透镜30的位置，实现精确的耦合或准直，而且容易将各连接位置的胶层厚度控制在较小的范围内，避免了胶层太厚容易因温度变化或者吸收湿汽导致透镜位置偏离的问题。

实施例1

具体的，如图2所示的实施例1，该实施例中光模块包括光发射端。该光发射端包括作为光发射件20的半导体激光器、透镜30以及作为光接收件的光波导60。其中，半导体激光器通过一小基板11固定于基板10上，透镜30通过上述第一固定块40和第二固定块50安装于基板10上，这里透镜30为耦合透镜，可以是大倍率球透镜或非球透镜等。通过透镜30将半导体激光器发射的光信号耦合到光波导60中。上述光波导60也可以是光集成芯片、光纤或其它传输光信号的媒介。这里，基板10可以是封装壳体的一个平面，也可以是热沉或其它平板，如TEC(Thermo Electric Cooler半导体制冷器)、导热金属等。当然，还可以在透镜元件与光波导之间的光路上增加其它光学元件，如波分复用解复用器、光隔离器、偏振分束元件等，也属于本申请的保护范围。

该实施例中，第一固定块40的连接面41面向基板10，透镜30位于第一固定块40下方；第一固定块40的粘结面42与其连接面41垂直，通过粘结面42 与第二固定块50位于光路上的侧面粘结。第二固定块50位于半导体激光器和透镜30之后的光路上，第二固定块50的侧面还设有位于光路上的通光面或通光孔51，与第一固定块40粘结的位置在通光面或通光孔51的上方；第二固定块50也可以采用如玻璃块等透明方块或透明板，或具有通光孔的其它方块或立板。半导体激光器发射的光信号经透镜30聚焦之后，穿过第二固定块50的通光面或通光孔51，会聚到光波导60中。组装时，先安装好半导体激光器和光波导60，然后再将第二固定块50和预先粘结了第一固定块40的透镜30放置到半导体激光器与光波导60之间的光路中，通过夹具夹取或吸嘴吸取第一固定块40 来将透镜30调整至最佳耦合位置，以将半导体激光器发射的光信号最大地耦合到光波导60中。最后在第一固定块40的粘结面42与第二固定块50的侧面之间、以及第二固定块50的底面与基板10之间点胶，并将胶层b和胶层c压薄至小于20μm的厚度或者小于10μm的厚度，同时开启紫外光固化上述两处的胶水。这里可以采用紫外胶作为粘结剂，也可以由其它粘结剂替代，均属于本申请保护的范围。

由于第一固定块40和第二固定块50的尺寸可以做得比较大，所以粘胶处的各平面的平整度可以做得很好，从而可以保证透镜30与第一固定块40之间、第一固定块40与第二固定块50之间，以及第二固定块50与基板10之间的胶层厚度均匀且薄，而且透镜30不与基板10接触，避免了透镜30底部与基板10 粘胶时可能因切割倾斜角度引起的底部胶水厚度不均匀的问题，也最大地减小了胶层太厚容易因温度变化或者吸收湿汽导致透镜位置偏离的问题，有效提高了组件及整体器件的稳定性和可靠性。通过第二固定块与第一固定块配合调整位置，可从三个维度调整透镜的位置，实现精确的耦合或准直，提高了组件组装效率。

实施例2

如图3所示的实施例2，该实施例中光模块同样包括光发射端，与实施例1 不同的是，该实施例中第一固定块40的连接面41背向基板10，透镜30位于第一固定块40上方；第二固定块50与第一固定块40粘结的位置在其通光面或通光孔51的下方，其它结构均与实施例1一致。组装的时候，需要采用夹具从透镜30下面的第一固定块40两边夹取第一固定块40，同样通过第一固定块40的粘结面42与第二固定块50的侧面粘结固定，第一固定块40依然不与基板10 接触，避免了胶层太厚容易因温度变化或者吸收湿汽导致透镜位置偏离的问题。

实施例3

如图4所示的实施例3，与实施例1不同的是，该实施例中第一固定块40 的连接面41与基板10垂直，透镜30位于第一固定块40的侧面。第一固定块 40与第二固定块50的粘结可以如图5和6所示的两种粘结方式。

如图5的粘结方式，第一固定块40的粘结面42依然与其连接面41垂直，第二固定块50与第一固定块40粘结的侧面与其通光面或通光孔51所在的侧面在同一平面上，位于通光面或通光孔51的侧边。图上仅表示出了第一固定块40 与第二固定块50粘结的位置在第二固定块50通光面或通光孔51的一个侧边，当然，也可以在通光面或通光孔51的另一个侧边，在另一个侧边的时候，只需保持透镜30和通光面或通光孔51在半导体激光器发射的光信号的光路上。

如图6所示的粘结方式，与图5所示的粘结方式不同的是，该粘结方式中，第一固定块40的粘结面42与其连接面41在同一平面上，第二固定块50与第一固定块40粘结的侧面与其通光面或通光孔51所在的侧面相互垂直，第二固定块50与第一固定块40粘结的位置在第一固定块40与透镜30连接的连接面 41侧边。

实施例4

如图7所示的实施例4，与实施例1不同的是，该实施例中第二固定块50 位于半导体激光器与透镜30之间的光路上，半导体激光器发射的光信号穿过第二固定块50的通光面或通光孔51之后再经透镜30聚焦，会聚到光波导60中。

同样的，上述实施例2和3的结构中，也可以将第二固定块50设置在半导体激光器与透镜30之间的光路上。

实施例5

如图8所示的实施例5，与上述各实施例不同的是，该实施例中第二固定块 50不在光路上，而是设于第一固定块40的侧面。即第一固定块40与第二固定块50粘结的粘结面42位于与光路平行且远离光路的侧面。图8中表示的第一固定块40与透镜30的连接面41背向基板10，透镜30位于第一固定块40的上面，第一固定块40的粘结面42则与其连接面41垂直且与光路平行。第二固定块50位于光路外，其与第一固定块40粘结的侧面也与光路平行且垂直于基板 10。同样的，透镜30还可以设置在第一固定块40的下面，或者与其粘结面42 相对的另一个侧面。

实施例6

如图9所示的实施例6，跟实施例5一样，第二固定块50不在光路上，不同的是，该实施例中第二固定块50设于作为光接收件的光波导60上面。组装时，先将半导体激光器和光波导60安装固定好，再将第二固定块50放置到光波导60上面，并将预先固定在一起或一体成型的透镜30和第一固定块40放置到半导体激光器与光波导60之间的光路上，通过第一固定块40将透镜30调整至最佳耦合位置，以将半导体激光器发射的光信号最大地耦合到光波导60中。最后在第一固定块40与第二固定块50之间，以及第二固定块50与光波导60 之间点胶，并将胶层b、c压薄至小于20μm的厚度，或者小于10μm的厚度，同时开启紫外光固化上述两处的胶水。也可以先调整好透镜30位置之后，保持第一固定块40和透镜30的位置不动，再将第二固定块50放置到光波导60上面，采用胶水将第二固定块50固定于光波导60上，同时将第一固定块40固定在第二固定块50上，即通过第二固定块50将第一固定块40和透镜30固定好。

当然，第二固定块也可以粘结在光波导的侧面，只要通过调整第一固定块和第二固定块的位置能够实现对透镜进行三维的位置调整即可。

实施例7

如图10所示的实施例7，与实施例6不同的是，该实施例中第二固定块50 设于作为光出射件20的半导体激光器侧边，位于小基板11上面。其组装过程与实施例6相近，不同的是将第二固定块50粘结到小基板11上，而不是粘结在光波导60上，这里不再赘述。当然，类似的，也可以粘结到小基板11侧面。

实施例8

如图11所示的实施例8，与实施例1不同的是，该实施例中，第二固定块 40下面是一固定安装的光隔离器70，光隔离器70位于光路上，第二固定块50 不在光路上，而是位于光隔离器70上方。组装时，先将半导体激光器、光隔离器70和光波导60安装固定好，并将光隔离器70与基板10之间的胶层d压薄至小于20μm或小于10μm的厚度，并固化好。然后将第二固定块50放置到光隔离器70上方，并将预先固定在一起或一体成型的透镜30和第一固定块40 放置到半导体激光器与光隔离器70之间的光路上，通过第一固定块40将透镜 30调整至最佳耦合位置，以将半导体激光器发射的光信号最大地耦合到光波导 60中。最后在第一固定块40与第二固定块50之间，以及第二固定块50与光隔离器70之间点胶，并将胶层b、c压薄至小于20μm的厚度，或者小于10μm 的厚度，同时开启紫外光固化上述两处的胶水。在光路中增加了光隔离器70，可以隔离反向的返回光，避免返回光进入到半导体激光器影响器件的稳定性，而且第二固定块50置于光隔离器70上方，可有效缩减器件的长度。另外，光隔离器70的位置可以预先安装固定，特别适用于多通道光发射端。

同样的，光隔离器70也可以放置在半导体激光器与透镜30之间的光路上。

当然，也可以在上述实施例1-4所示光模块的第二固定块50的通光面或通光孔51上直接增加光隔离器，可以进一步减小器件的长度和高度，利于实现小型封装。

上述光隔离器70也可以换成起偏元件、分光元件或滤光片等其中一种。

实施例9

如图12所示的实施例9，与上述各实施例不同的是，该实施例中的光模块还包括波分复用器80、光束整形元件或光路调整元件等其中一种或多种的组合，设置于透镜30之后的光路上。这里透镜30为准直透镜，安装的时候，需要调整透镜30到最佳准直位置，使透镜30对半导体激光器发射的光信号进行准直，准直后的光信号经上述波分复用器80、光束整形元件或光路调整元件等进行整形之后再入射到光波导60中。该实施例中，第二固定块也可以粘结在上述波分复用器80、光束整形元件或光路调整元件等光学元件的上面或侧面，也属于本申请的保护范围。

类似的，上述各实施例中的光模块还可以是光接收端，包括作为光发射件的光波导或光纤、透镜以及作为光接收件的光探测器。其中光波导或光纤还可以是其它用于输入光信号的元件，光信号经光波导或光纤输入后由透镜耦合聚焦到光探测器上。其中，光接收件也可以是光集成芯片等。同样的，在透镜与光接收件之间也可以设置如波分解复用器、光束整形元件或光路调整元件等其中一种或多种的组合对光路进行整形。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。