一种光模块的制作方法

本实用新型涉及光通信领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术：

光模块是光通信产业中的重要产品，其实现了光信号与电信之间的相互转换，提供了在光纤中传输的光信号，提供了在电子设备中传输的电信号。随着数据传输容量的不断扩大，提高单根光纤中的传输容量以及光纤的根数，都是解决容量问题而并行推进的技术方向。单根光纤中传输容量的提高又包括提升单波长的速率以及采用多波长传输。在单波长速率无法提升的情况下，采用多波长传输是相对容易实现的技术方案。

为了实现多波长的传输，在光模块中需要布设多个激光芯片以及多个光接收芯片，box封装是可以实现多个激光芯片及多个光接收芯片的一种封装方式，同时它还具有高集成度、小型化、便于实现商业级工作温度及适应严苛工作环境等优点。

图1为已有技术提供的一种光模块结构示意图。如图1所示，在电路板100的表面一端布设有光发射次模块tx101及光接收次模块rx102，在电路板表面的另一端具有金手指103，这形成了电路板一端为光口、另一端为电口的格局。光发射次模块中包含有激光芯片，光接收次模块中包含有光接收芯片、耦合器和阵列波导光栅芯片。激光芯片用于根据电信号发出光信号，光信号经过光纤进入光接收芯片。具体地，光信号经光纤进入耦合器，再经过耦合器进入阵列波导光栅芯片，光信号照射在阵列波导光栅芯片的端面后向下进入光接收芯片中。但是，光信号照射在波导光栅芯片的端面后会有一部分光反射回来，再次进入耦合器中，影响光接收次模块的收光性能。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种光模块，以解决反射光易影响光接收次模块的收光的问题。

本实用新型提供了一种光模块，包括：光发射次模块、光接收芯片、阵列波导光栅芯片、耦合器、光纤和电路板；

所述光发射次模块位于所述电路板的边缘，与所述光接收芯片在所述电路板表面错开设置；

所述光接收芯片设置在所述电路板与所述阵列波导光栅芯片之间；所述耦合器的一端连接所述光纤，另一端连接所述阵列波导光栅芯片；

所述阵列波导光栅芯片底部设有具有倾斜表面的胶水层，所述胶水层固定于所述阵列波导光栅芯片和所述电路板之间，使所述阵列波导光栅芯片和所述电路板之间呈夹角；

所述阵列波导光栅芯片的末端为相对所述光接收芯片的光敏面倾斜的端面，以向所述光敏面反射光。

由以上技术方案可知，本实用新型实施例提供的一种光模块，包括：光发射次模块、光接收芯片、阵列波导光栅芯片、耦合器、光纤和电路板。光发射次模块位于电路板的边缘，光发射次模块与光接收芯片在电路板表面错开设置，使得光接收芯片位于电路板的非边缘位置，光接收次模块组件位置发生移动从而改进电磁屏蔽效果；耦合器的一端连接光纤，另一端连接阵列波导光栅芯片，在阵列波导光栅芯片底部设有具有倾斜表面的胶水层，使阵列波导光栅芯片和电路板之间呈夹角；阵列波导光栅芯片呈倾斜状态，使得光信号照射在阵列波导光栅芯片的倾斜的端面后，大部分光向光接收芯片的光敏面反射，其余的反射光也不会沿原光路返回至耦合器内，进而可以保证光接收次模块的收光性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为已有技术提供的一种光模块结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的光模块的外观结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的光模块的分解结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的光模块的局部结构示意图；

图5为图4中a部分的局部放大图；

图6为本实用新型实施例提供的光模块的局部分解结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的光模块的局部侧视图；

图8为本实用新型实施例提供的胶水层的侧视图；

图9为图7中b部分的局部放大图；

图10为本实用新型实施例提供的阵列波导光栅芯片的结构示意图。

具体实施方式

图2为本实用新型实施例提供的光模块的外观结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的光模块的分解结构示意图。

参见图2和图3，光模块包括上壳体120与下壳体110，形成光模块的壳体。在壳体中主要包裹光发射次模块202、光接收次模块204以及电路板200，光发射次模块202中主要包括激光芯片及形成光路的透镜，光接收次模块204主要包括光接收芯片201及形成光路的透镜；光发射次模块202中还可以包括调节温度的电子器件。光模块的高速率光发射由光发射次模块202完成，高速率的光接收由光接收次模块204完成，高速率信号对光模块的电学性能要求较高，比如信号路径的阻抗匹配以及电磁兼容性。

本实用新型实施例提供一种光模块，包括电路板200、光发射次模块202、光接收芯片201、阵列波导光栅芯片205、耦合器206及光纤203。光发射次模块202位于电路板200的边缘，光发射次模块202与光接收芯片201在电路板200表面错开设置。光接收芯片201设置在电路板200与阵列波导光栅芯片205之间；耦合器206的一端连接光纤203，另一端连接阵列波导光栅芯片205。光纤203的中心与耦合器206的中心对齐，阵列波导光栅芯片205的中心与耦合器206的中心不对齐，来自光纤203的光依次通过光纤203的中心、耦合器206的中心以及阵列波导光栅芯片205的中心偏下的位置，射向阵列波导光栅芯片205末端倾斜的端面2051；阵列波导光栅芯片205的末端为相对光接收芯片201光敏面倾斜的侧面，以将光反射向光接收芯片201的光敏面。

本实用新型实施例提供的光模块，光发射次模块202位于电路板200的边缘，光发射次模块202与光接收芯片201在电路板200表面错开设置，使得光接收芯片201位于电路板200的非边缘位置，光模块组件位置发生移动从而改进电磁屏蔽效果。光纤203的中心与耦合器206的中心对齐，阵列波导光栅芯片205的中心与耦合器206的中心不对齐，这是光在光纤、耦合器以及阵列波导光栅芯片中传播的要求。

具体地，本实用新型实施例提供的一种光模块包括上壳体120、下壳体110及电路板200，在电路板200上设置有光发射次模块202及光接收次模块204。上壳体120及下壳体110结合形成封装电路板200、光发射次模块202及光接收次模块204的腔体。

光发射次模块202中包含有多个激光芯片，多个激光芯片发射的多个波长的光信号合并成一路光后，通过发射光纤传出光模块，进而进入外部通信光纤中。具体地，光发射次模块202设置在电路板200长度方向的一端边缘，在电路板200长度方向的另一端边缘设置有用于与光模块外部进行电通信的金手指。

结合外部光纤的要求，将光发射次模块202、光接收次模块204(内置有光接收芯片201)放在电路板200的同侧边缘，使得光发射次模块202与光接收次模块204之间的距离相对接近，容易产生相互的电磁干扰，实用新型人考虑到将两者错开以拉开彼此的距离。

为了避免光发射次模块202与光接收次模块204之间产生电磁干扰，尤其是针对高速率收发的光模块，本实用新型实施例提供的光模块中，光发射次模块202与光接收次模块204相互错开设置。

具体地，已有技术中，光发射次模块202中的激光芯片与光接收次模块204中的光接收芯片201，在电路板的宽度方向并排间隔设置，金手指与光发射次模块202或光接收次模块204在电路板的长度方向实现电路连接。

而本实用新型实施例中，光发射次模块202中的激光芯片与光接收次模块204中的光接收芯片201，在电路板200的宽度方向间隔非并排设置，在电路板200的长度方向实现了明显的错开设置，即光发射次模块202位于电路板的边缘，与光接收芯片201在电路板200表面错开设置。由于一般电路板200的宽度较小，即使间隔设置距离拉开的有限，而电路板200长度方向较大，错开设置可以在较大范围内拉开距离。

然而，宽度方向的间隔较容易实现，而在长度方向上的错开，会对光模块组件的位置以及电路板设计带来技术困难。具体地，光接收芯片201从电路板200的边缘深入到电路板200的中间区域，与光接收芯片201关联的光学组件都要相应的向电路板的中间区域移动，这种光学组件深入电路板中间区域，会与电路板原本的电路设计以及形状位置等发生位置上的冲突，现有的电路板无法轻易地实现对上述变化的兼容，需要进一步做出改进，这种改进需要付出创造性的劳动。

图4为本实用新型实施例提供的光模块的局部结构示意图；图5为图4中a部分的局部放大图。对此，如图4和图5所示，本实用新型实施例提供的光模块包括电路板200，位于电路板200边缘的光发射次模块202，位于电路板200中部表面的光接收芯片201，阵列波导光栅芯片205(awg:arrayedwaveguidegrating阵列波导光栅)，耦合器206及光纤203，耦合器206的一端连接光纤203，另一端连接阵列波导光栅芯片205。来自外部的单束多波长的光依次通过光纤203、耦合器206传入阵列波导光栅芯片205中，阵列波导光栅芯片205将单束多波长的光分解为多路单束单波长的光，阵列波导光栅芯片205的末端呈斜面状，以实现改变多路单束单波长光的传播方向，从而将光向光接收芯片201表面传播。

耦合器206实现阵列波导光栅芯片205与光纤203的连接，由于光纤203是软性材质，而阵列波导光栅芯片205是硬性材质，光纤203与阵列波导光栅芯片205之间的连接需要过度，所以使用耦合器206。具体地，耦合器206可以是一种毛细管。

光接收芯片201位于电路板200表面，其光接收面/光敏面朝向电路板200的上方，其上方有保护罩，单路多波长的光从光纤203中依次向耦合器206、阵列波导光栅芯片205传播。光在光纤203以及耦合器206中时，其传播位置位于光纤203的中心以及耦合器206的中心；光在阵列波导光栅芯片205中传播时，其传播位置位于阵列波导光栅芯片205偏下的位置，该位置相对靠近电路板200的表面及光接收芯片201的光敏面。光在阵列波导光栅芯片205阵列的末端倾斜的端面2051处发生反射，射向光接收芯片201的光敏面。

阵列波导光栅芯片205中，光沿着贴近芯片下表面的位置传播，即光并不是沿芯片的中心位置传播，这一点与光纤以及耦合器不同。在光纤中，光沿光纤的中心传播，具体地，光纤分为内部的芯层及外部的包层，光沿芯层的中心传播；在耦合器206中，光同样沿着耦合器206形状体的中心位置传播。

而在阵列波导光栅芯片205中，由于芯片生成工艺的原因，芯片的衬底厚度远大于光栅层的厚度，而光通过光栅层，所以阵列波导光栅芯片205接收光的位置位于整个阵列波导光栅芯片偏下的一侧，而非位于中心位置。产品装配完成后，阵列波导光栅芯片205偏下的位置更靠近电路板200的表面及光接收芯片201的表面。

光在阵列波导光栅芯片205中传播时，光照射在末端的端面2051处发生反射，向下射向光接收芯片201的光敏面。但是，在该反射过程中，还会存在一部分光经反射后按原光路返回至耦合器206，这部分反射光再次进入耦合器206会影响原光的传输，进而影响光接收次模块的接收光性能。为此，本实用新型实施例提供的光模块，将光接收次模块做倾斜处理，即将阵列波导光栅芯片205的一端抬起，使阵列波导光栅芯片205与电路板200呈角度。

图6为本实用新型实施例提供的光模块的局部分解结构示意图；图7为本实用新型实施例提供的光模块的局部侧视图。具体地，为实现阵列波导光栅芯片205的倾斜，如图6和图7所示，本实施例中，阵列波导光栅芯片205底部设有具有倾斜表面301的胶水层300，胶水层300固定于阵列波导光栅芯片205和电路板200之间，使阵列波导光栅芯片205和电路板200之间呈夹角。

为使阵列波导光栅芯片205倾斜，将胶水层300浇注成一端厚一端薄的楔形结构。将楔形的胶水层300设置在阵列波导光栅芯片205的底部，使得阵列波导光栅芯片205的一端与电路板200接近，而另一端被抬起，远离电路板200。

由于光在阵列波导光栅芯片205内传输时，光照射在阵列波导光栅芯片205的倾斜的端面2051后，大部分光向下反射进入光接收芯片201中，小部分光会沿原光路返回。而将阵列波导光栅芯片205倾斜之后，反射光的返回路径不再是原光路，而是一条新的路径，因此，可以避免反射光沿原光路返回至耦合器206内。

为改变反射光的返回路径以及保证光接收次模块204的相关组件的安装位置，本实施例中，使靠近耦合器206的阵列波导光栅芯片205的一端被抬起，因此，胶水层300的截面面积由耦合器206至光接收芯片201的方向逐渐减小，使得阵列波导光栅芯片205的靠近耦合器206的一端较厚，而靠近光接收芯片201的一端较薄。

为使阵列波导光栅芯片205呈现由耦合器206至光接收芯片201方向的逐渐向下倾斜，需要使倾斜表面301与阵列波导光栅芯片205底部连接，即阵列波导光栅芯片205底部与胶水层300的倾斜表面301接触，而胶水层300的底面302与电路板200接触，底面302呈现水平平面，即底面302与电路板200的上表面平行。

图8为本实用新型实施例提供的胶水层的侧视图。如图8所示，倾斜表面301的靠近耦合器206一端与电路板200之间的距离h1大于靠近光接收芯片201一端与电路板200之间的距离h2，以保证倾斜表面301的倾斜方向为由耦合器206至光接收芯片201方向逐渐向下倾斜，使得阵列波导光栅芯片205的靠近耦合器206的一端被抬起。

由于耦合器206固定在阵列波导光栅芯片205的一端，在将阵列波导光栅芯片205设置成倾斜状态后，耦合器206也呈倾斜状态，使耦合器206与电路板200之间的距离，由阵列波导光栅芯片205至光纤203的方向逐渐增大。

为避免影响光信号由光纤203的射入，本实施例中，阵列波导光栅芯片205的倾斜角度不宜过大，因此，设定阵列波导光栅芯片205的倾斜角度，即阵列波导光栅芯片205和电路板200之间夹角α的角度为2°±0.5°，或者，夹角α的角度为2°±1°。

本实施例提供的光模块，在阵列波导光栅芯片205和电路板200之间设置楔形结构的胶水层300，使得阵列波导光栅芯片205呈现倾斜状态，光信号在阵列波导光栅芯片205中传输并在照射在倾斜的端面2051后发生反射，可防止反射光返回至耦合器206内。

为保证阵列波导光栅芯片205被设置成倾斜状态后，不影响光信号的传输，因此，需要保证阵列波导光栅芯片205的高度与光信号进入光纤203的入口高度相适应。本实施例中，通过调节板400来实现胶水层300的高度调节。

图9为图7中b部分的局部放大图。如图7和图9所示，本实用新型实施例提供的光模块，在胶水层300和电路板200之间设有调节板400，调节板400的上表面与胶水层300的底面302连接，调节板400的下表面与电路板200连接。

调节板400可为平板，即调节板400为直线型结构，调节板400用于调节胶水层300的厚度。调节板400与胶水层300相接触，由于胶水层300是由胶水浇注而成，因此，胶水层300的形状可改变。在需要进行高度调节时，将调节板400嵌入胶水层300中，以调节阵列波导光栅芯片205的高度，进而保证光信号的正常传输。

调节板400的材质为氮化铝陶瓷，因此，调节板400在调节胶水层300的厚度的同时，还可调节胶水层300的三温特性，即高温特性、常温特性和低温特性，进而保证胶水层300能够稳定的支撑阵列波导光栅芯片205，避免阵列波导光栅芯片205出现晃动而影响光信号的传输。

可见，本实施例提供的调节板400，可以稳定胶水层300的倾斜状态，进而可以保证胶水层300可以支撑阵列波导光栅芯片205呈现倾斜状态。且调节板400为直线型结构，在调节胶水层300的厚度的同时，不会改变胶水层300的安装角度，进而不会改变阵列波导光栅芯片205的倾斜角度，使得阵列波导光栅芯片205内的光信号传输稳定。也就是说，光信号在照射在阵列波导光栅芯片205的倾斜的端面2051后产生的小部分反射光，能够始终沿新的路径传输，而不会沿原光路返回至耦合器中，以保证光接收次模块的收光性能。

由于耦合器206与阵列波导光栅芯片205的接合面为斜面，斜面可以改变光的反射方向，防止通过接合面的光原路反射回耦合器206中。且耦合器206与光纤203的接合面也为斜面，可进一步防止通过接合面的光原路反射回光纤203中，避免影响光接收次模块的收光性能。

图10为本实用新型实施例提供的阵列波导光栅芯片的结构示意图。如图10所示，阵列波导光栅芯片205是通过生长、刻蚀工艺一步步制作的，衬底是芯片生长刻蚀的基础，所以芯片的衬底401厚度较大，而芯片的光栅层402厚度相对较小，光从芯片的光栅层402经过，所以从整体来看，光并不是通过阵列波导光栅芯片205的中心位置传输。在实际产品中，为了让阵列波导光栅芯片205的出光位置尽量靠近光接收芯片201的表面，所以阵列波导光栅芯片205在图10位置的基础上倒置使用，使得阵列波导光栅芯片205的光栅层402朝向电路板200，衬底401背离电路板200，阵列波导光栅的衬底401相对于光栅层402远离电路板200。

如图9所示，在装配好的光模块结构中，由于阵列波导光栅芯片205的光栅层402相对靠近光接收芯片201，使得光在阵列波导光栅芯片205中沿下层传播，经倾斜的端面2051反射后，光沿着阵列波导光栅芯片205的下表面，即朝向电路板200的表面方向传播，最终射向光接收芯片301的表面/光敏面。光信号由图9中带箭头的虚线表示。

由以上技术方案可知，本实用新型实施例提供的一种光模块，包括：光发射次模块202、光接收芯片201、阵列波导光栅芯片205、耦合器206、光纤203和电路板200。光发射次模块202位于电路板200的边缘，光发射次模块202与光接收芯片201在电路板200表面错开设置，使得光接收芯片201位于电路板200的非边缘位置，光接收次模块组件位置发生移动从而改进电磁屏蔽效果；耦合器206的一端连接光纤203，另一端连接阵列波导光栅芯片205，在阵列波导光栅芯片205底部设有具有倾斜表面301的胶水层300，使阵列波导光栅芯片205和电路板200之间呈夹角；阵列波导光栅芯片205呈倾斜状态，使得光信号照射在阵列波导光栅芯片205的倾斜的端面2051后，大部分光向光接收芯片201的光敏面反射，其余的反射光也不会沿原光路返回至耦合器206内，进而可以保证光接收次模块的收光性能。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。