一种光模块的封装方法及光模块和光发射器与流程

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种光模块的封装方法及光模块和光发射器。

背景技术：

最近几年，将多个波长的光直接在光模块内复用成一路后再在光纤内传输的技术应用也越来越广泛，典型的产品如目前已经大量出货的4*10g、4*25g光模块以及出货量目前正在快速增长的4*50g、4*100g的光模块。多路复用的光模块相较传统的同轴光模块结构复杂且设计难度大，光耦合的难度也更高。其中，采取什么样的光耦合方式将直接决定了光耦合的成功率以及光模块的良率。

参考图1，图1是现有技术中光模块的示意图，目前行业内大部分公司采用的光模块包括4个激光器、4个准直透镜、将4路光合成1路光的光复用器、一个汇聚透镜和一个光纤适配器。其中，4个激光器分别可发射不同波长的激光。该光模块的基本工作原理为：4个激光器发出4路不同波长的光，通过4个准直透镜变成4路平行的准直光，4路平行的准直光通过一个光复用器合成1路光，之后再通过一个汇聚透镜将激光耦合进光纤适配器。

在对上述光模块进行组装时，通常先将4个激光器、光复用器采用无源方式进行固定，再用有源方式固定4个准直透镜使4路光准直，然后再通过有源方式固定汇聚透镜，最后采用有源方式将光纤适配器焊接在合适位置，以便将4路光藕合进光纤适配器。这种封装方法中准直透镜、汇聚透镜和光纤适配器均需要通过有源方式固定，封装方法比较复杂，且生产效率较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光模块的封装方法及光模块和光发射器，以解决现有的光模块的封装方法及光模块和光发射器生产效率较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光模块，包括基底，还包括至少两个激光器、至少两个第一调节透镜、光复用器、第二调节透镜和光纤适配器，所述第一调节透镜设置在所述激光器的发射光路上，且所述第一调节透镜与所述激光器一一对应，所述光复用器用于将所述第一调节透镜的出射光合成一路光束，所述第二调节透镜设置在所述光复用器的出射光路上，所述光纤适配器设置在所述第二调节透镜的出射光路上，所述激光器、所述第一调节透镜、所述光复用器、所述第二调节透镜和所述光纤适配器固定设置在所述基底上。

可选的，所述激光器的数量为四个，所述第一调节透镜的数量为四个，四个所述第一调节透镜分别设置在四个所述激光器的出射光路上。

本发明还提供一种光发射器，包括上述的光模块。

本发明还提供一种光模块的封装方法，所述光模块包括至少两个激光器、至少两个第一调节透镜、光复用器、第二调节透镜、光纤适配器和基底，所述第一调节透镜设置在所述激光器的发射光路上，所述光复用器用于将第一调节透镜的出射光合成一路光束，所述第二调节透镜设置在所述光复用器的出射光路上，所述光纤适配器设置在所述第二调节透镜的出射光路上，所述封装方法包括：步骤s001，将激光器、光复用器和光纤适配器固定设置在基底上；步骤s002，给一个激光器上电，在激光器发光状态下，调整第二调节透镜的位置，直至光纤适配器输出的光功率达到最大；步骤s003，单个给其他的激光器上电，在激光器发光状态下，检测其它激光器上电时光纤适配器输出的光功率，如果光纤适配器输出的光功率跟给第一个激光器上电光纤适配器输出的光功率差在预定范围内，则固定第二调节透镜，如果超出预定范围，则重复上述步骤s001和步骤s002，若仍然超出预定范围，则光耦合失败；步骤s004，给任一个激光器上电，并在激光器发光状态下，调整与所述激光器对应的第一调节透镜的位置，直至光纤适配器输出的光功率达到目标值，然后固定该第一调节透镜；步骤s005，重复步骤s004直至所有的第一调节透镜固定完成。

可选的，调整第二调节透镜的位置包括：将第二调节透镜设置在距离光纤适配器预定距离的位置处；在垂直于光轴的两个方向上调整第二调节透镜的位置，直至光纤适配器输出的光功率达到最大。

可选的，固定第二调节透镜包括：给第二调节透镜加紫外胶；给第一个上电的激光器重新上电，在激光器发光状态下，将第二调节透镜设置在距离光纤适配器预定距离的位置处，并在垂直于光轴的两个方向上调整第二调节透镜的位置，直至光纤适配器输出的光功率达到最大；用紫外光固化紫外胶以固定第二调节透镜。

可选的，固定第一调节透镜包括：给第一调节透镜加紫外胶；给对应的激光器重新上电，并在激光器发光状态下，调整第一调节透镜的位置，直至光纤适配器输出的光功率达到最大；用紫外光固化紫外胶以固定第一调节透镜。

可选的，还包括将光模块放入烤箱中以固化胶水。

可选的，所述光模块包括一个光复用器、一个光纤适配器、四个激光器、四个第一调节透镜和一个第二调节透镜。

本发明提供的一种光模块的封装方法及光模块和光发射器，具有以下有益效果：

首先，通过先将激光器、光复用器和光纤适配器固定设置在基底上，之后调节并固定第二调节透镜的位置，再固定第一调节透镜的位置，这种耦合方式能迅速将调节透镜调整到光耦合效率最佳的位置上，从而保证光模块具有较高的耦合效率。

其次，通过无源的方式将激光器、光复用器和光纤适配器固定设置在基底上，再通过有源的方式固定第二调节透镜和第一调节透镜，相较于现有技术中先固定激光器、光复用器后透过有源的方式依次固定准直透镜、汇聚透镜、光纤适配器而言，可减少需有源固定的器件的数量，可简化光模块的封装工艺，提高生产效率，降低制造成本。

附图说明

图1是现有技术中光模块的示意图；

图2是本发明具体实施例中光模块的示意图。

附图标记说明：

110-激光器；120-第一调节透镜；130-光复用器；140-第二调节透镜；150-光纤适配器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种光模块的封装方法及光模块和光发射器作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本实施例提供一种光模块。参考图2，图2是本发明具体实施例中光模块的示意图，所述光模块包括至少两个激光器110、至少两个第一调节透镜120、光复用器130、第二调节透镜140、光纤适配器150和基底。所述第一调节透镜120设置在所述激光器110的发射光路上，且所述第一调节透镜120与所述激光器110一一对应，所述光复用器130用于将第一调节透镜120的出射光合成一路光束，所述第二调节透镜140设置在所述光复用器130的出射光路上，所述光纤适配器150设置在所述第二调节透镜140的出射光路上。所述激光器110、第一调节透镜120、光复用器130、第二调节透镜140和光纤适配器150固定设置在所述基底上。

本实施例中，所述第一调节透镜120和所述第二调节透镜140仅用于改变光的方向。

所述光纤适配器150包括壳体和设置在壳体中的一根光纤。所述光纤适配器150与所述第二调节透镜140光耦合。

所述激光器110可为半导体激光二极管。

所述光复用器130可以是基于薄膜滤光片(tff)技术的光复用器130。在此仅以4路复用的光复用器130为例说明。光复用器130(wdmblock)包含一个侧面镀有增透膜(arcoating)和高反膜(hrcoating)的斜方棱镜，4个贴装在斜方棱镜另一个侧面的tff膜片tffl，tff2，tff3，tff4。4个激光器110发出的4个波长的光λ1，λ2，λ3，λ4分别在膜片tffi，tff2，tff3，tff4处入射进入光复用器130，其中第一个波长的光束从膜片tff1处入射进入光复用器130后直接从光复用器130的增透膜处出来；第二个波长的光束从膜片tff2处入射进入光复用器130后被高反膜反射至膜片tffl，再经膜片tff1反射后从光复用器130的增透膜处出来；依次类推，第三个波长的光从膜片tff3处入射经2次折返后从光复用器130的增透膜处出来，第四个波长的光从膜片tff4处入射经3次折返后从光复用器130的增透膜处出来。这样4个波长的光束经过光复用器130后就合成了1束光从光复用器130的增透膜处出来，完成4路光束的合并。

具体的，参考图2，所述光模块为四路复用的光模块，所述激光器110的数量为四个，所述第一调节透镜120的数量为四个，四个所述第一调节透镜120分别设置在四个所述激光器110的出射光路上。

需要说明的是，本发明实施例中所涉及的光模块不限于包括4路复用的光模块，也可以是2路复用光模块、8路复用光模块、16路复用光模块等。对于光模块中的复用路数，可根据实际生产需要进行调整，本发明中不做限制。

本实施例还提供一种光发射器。所述光发射器包括上述实施例中的光模块。

本实施例还提供一种上述光模块的封装方法，所述封装方法包括：

步骤s001，将激光器110、光复用器130和光纤适配器150固定设置在基底上。本实施例中，激光器110、光复用器130和光纤适配器150通过无源的方式固定在基底上。

步骤s002，给一个激光器110上电，在激光器110发光状态下，调整第二调节透镜140的位置，直至光纤适配器150输出的光功率达到最大。其中，调整第二调节透镜140的位置包括移动和旋转所述第二调节透镜140。当给激光器110上电后，从激光器110出来的光可以分成很多束光，每一束光通过透镜耦合进适配器的耦合效率不同，只有位于耦合效率最佳光路附近的那束光的耦合效率最高，因此通过调整第二调节透镜140的位置总能找到耦合效率最佳的位置，即适配器输出的光功率最大时第二调节透镜140的位置。

其中，调整第二调节透镜140的位置优选包括，先将第二调节透镜140设置在距离光纤适配器150预定距离的位置处，再在垂直于光轴的两个方向上调整第二调节透镜140的位置，直至光纤适配器150输出的光功率达到最大。其中，所述预定距离为第二调节透镜140的焦距。比如第二调节透镜140的焦距为2mm，第二调节透镜140到适配器的距离可以控制在2±0.3mm。

步骤s003，单个给其他的激光器110上电，在激光器110发光状态下，检测其它激光器110上电时光纤适配器150输出的光功率，如果光纤适配器150输出的光功率，跟给第一个激光器110上电光纤适配器150输出的光功率差在预定范围内，则固定第二调节透镜140，如果超出预定范围，则重复上述步骤s001和步骤s002，若仍然超出预定范围，则光耦合失败。其中，预定范围为5dbm。在固定第二透调节镜之前，检测每路激光器110上电时光纤适配器150输出的光功率与第一个激光器110上电时光纤适配器150输出的光功率之间的差可提前发现不良品，提高封装效率，提升光模块的良率。

其中，固定第二调节透镜140包括：给第二调节透镜140加紫外胶；给第一个上电的激光器110重新上电，在激光器110发光状态下，将第二调节透镜140设置在距离光纤适配器150预定距离的位置处，并在垂直于光轴的两个方向上调整第二调节透镜140的位置，直至光纤适配器150输出的光功率达到最大；用紫外光固化紫外胶以固定第二调节透镜140。

步骤s004，给任一个激光器110上电，并在激光器110发光状态下，调整与所述激光器110对应的第一调节透镜120的位置，直至光纤适配器150输出的光功率达到目标值，然后固定该第一调节透镜120。其中，调整第一调节透镜120的位置包括移动和旋转所述第一调节透镜120。

其中，固定第一调节透镜120的过程与固定第二调节透镜140的过程相似，包括：给第一调节透镜120加紫外胶；给对应的激光器110重新上电，并在激光器110发光状态下，调整第一调节透镜120的位置，直至光纤适配器150输出的光功率达到最大；用紫外光固化紫外胶以固定第一调节透镜120。

步骤s005，重复步骤s004直至所有的第一调节透镜120固定完成。

步骤s006，将光模块放入烤箱中进一步固化胶水。

以下以4路复用的光模块为例说明光模块的封装方法。所述光模块的封装方法包括：

步骤s101，将一个光复用器130、一个光纤适配器150和四个激光器110固定设置在基底上。其中，激光器110、光复用器130和光纤适配器150通过无源的方式固定在基底上。

步骤s102，给一个激光器110上电，在激光器110发光状态下，将第二调节透镜140设置在距离光纤适配器150预定距离的位置处，并在垂直于光轴的两个方向上调整第二调节透镜140的位置，直至光纤适配器150输出的光功率达到最大。其中，所述预定距离为第二调节透镜140的焦距。

步骤s103，单个给其他的三个激光器110上电，并检测其它激光器110上电时光纤适配器150输出的光功率，如果光纤适配器150输出的光功率，跟给第一个激光器110上电光纤适配器150输出的光功率差在预定范围内，则固定第二调节透镜140，如果超出预定范围，则重复上述步骤s101和步骤s102，若仍然超出预定范围，则光耦合失败。其中，预定范围为5dbm。

步骤s104，给四个激光器110中的一个激光器110上电，并调整与所述激光器110对应的第一调节透镜120的位置，直至光纤适配器150输出的光功率达到目标值，然后固定该第一调节透镜120。

步骤s105，重复步骤s104直至四个第一调节透镜120均固定完成。

步骤s106，将光模块放入烤箱中进一步固化胶水。

上述实施例中的有源是指激光器110上电，无源是指未给激光器110上电。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

首先，本发明中的光模块、光发射器和光模块封装方法在封装过程中先将激光器110、光复用器130和光纤适配器150固定设置在基底上，之后调节并固定第二调节透镜140的位置，再固定第一调节透镜120的位置，这种耦合方式能迅速将调节透镜调整到光耦合效率最佳的位置上，从而保证光模块具有较高的耦合效率。

此外，现有的光耦合方式对于激光器110的贴装精度要求非常高，通常要求激光器110的贴装精度在+/-20um以内。同时，对于准直透镜的准直角度要求非常高，要求每路准直光跟设计的光路的角度在0.5度以内，而要使每路准直光跟设计的光路的角度在0.5度以内就要求将准直透镜装配到基底上的角度误差不超过0.5度，同时要求基底有很小的校准误差，而本发明因为耦合效率较高，给光耦合提供了更大的余量，对于其它元件的位置贴装精度要求可相应降低，例如，对光复合器和光纤适配器150的贴装精度要求降低，同时可降低封装难度和成本。

其次，本发明中的光模块、光发射器和光模块封装方法在封装过程中先通过无源的方式将激光器110、光复用器130和光纤适配器150固定设置在基底上，再通过有源的方式固定第二调节透镜140和第一调节透镜120，相较于现有技术中先固定激光器110、光复用器130后透过有源的方式依次固定准直透镜、汇聚透镜、光纤适配器150而言，可减少需有源固定的器件的数量，可简化光模块的封装工艺，提高生产效率，降低制造成本。并且，现有技术中需要在有源的方式下，检验汇聚透镜是否能将准直光汇聚到一个点。具体的，需要将一根光纤在标准位置安装好，然后通过调整汇聚透镜的位置将准直光耦合进光纤，之后固定汇聚透镜的位置，而本发明仅需调节第二调节透镜140和第一调节透镜120的位置即可，无需设置用于检测汇聚透镜是否能将准直光汇聚到一个点的光纤，因此，本发明可简化光耦合工艺，提高生产效率。同时，现有技术中，需要在有源的情况下，调整光纤适配器150的位置才能与汇聚透镜光耦合，而本发明中可通过无源的方式固定光纤适配器150，因此可简化光耦合工艺，提高生产效率。

其次，本发明中的光模块、光发射器和光模块封装方法，在光耦合的过程中监控的是光纤适配器150的光功率，而非透过光纤适配器150的光斑，大大简化了光耦合设备的结构，同时也降低了封装工艺的难度。

再次，现有的光耦合方式需要通过调整适配器的位置来与汇聚透镜相耦合，这就导致多路光最终汇聚的光斑不可能同时都位于光纤适配器150中光纤纤芯的正中心，如果有一路或多路光的光斑位于光纤纤芯的边缘，那光模块工作在不同的温度的时候光路发生轻微的变化就会导致适配器输出光功率出现比较大的变化，从而传输失效的问题。而本发明中的光模块、光发射器和光模块封装方法通过直接监控每一路的输出光的光功率调整第一调节透镜120的位置，因此，每路光的光功率均可调至光功率最大的状态，能很好地将每一路的光斑耦合在适配器纤芯的中心，从而可保证光路的稳定性。

再次，本发明中的光模块、光发射器和光模块封装方法在固定第二透调节镜之前，检测每路激光器110上电时光纤适配器150输出的光功率与第一个激光器110上电时光纤适配器150输出的光功率之间的差可提前发现不良品，提高了封装效率，提升光模块的良率。

再次，本发明中的光模块、光发射器若出现光功率不达标的问题时，仅需调整第一调节透镜120和第二调节透镜140的位置即可，无需拆装所有的透镜和光纤适配器150，可便于返修。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。