一种多模高速光收发一体模块及制备方法与流程

本发明涉及一种光收发模块，尤其涉及一种多模高速光收发一体模块，并进一步涉及所述多模高速光收发一体模块的制备方法。

背景技术：

1、目前现有的光收发模块之中，基本上是发射端（tx）和接收端（rx）分别使用一个塑料透镜（lens）进行耦合，在耦合之后进行点胶和固化处理。这种发射端（tx）和接收端（rx）分开耦合的方式，耦合过程简单易实现，但是，发射端的透镜和接收端的透镜需要分别开模，成本较高，占用空间大，且抗电磁干扰性能也较差；并且，由于在发射端（tx）和接收端（rx）之间并不好实现点胶处理，因此，还会进一步造成空间浪费的问题。虽然，现有技术中也有小部分方案将发射端（tx）和接收端（rx）做成一体化的塑料透镜，但是受限于芯片选型和结构设计等原因，一体化塑料透镜的尺寸较大，使得整体模块的尺寸和占用空间较大，热膨胀性大，并且还不容易实现耦合，同样不能很好满足多模高速光收发模块的实际应用需求。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是需要提供一种优化了整体结构设计的多模高速光收发一体模块，旨在有效地缩小其尺寸和所占用的空间，减小产品的热膨胀，降低产品耦合的难度，并提升产品的灵活应用程度。在此基础上，还进一步提供所述多模高速光收发一体模块的制备方法，以便使得制备过程更加简便和高效，并合理降低其生产成本。

2、对此，本发明提供一种多模高速光收发一体模块，包括：垂直腔面发射激光器、光电二极管、监控光电二极管、dsp处理器、pcba电路板、透镜模块、衰减片、跳线连接器、tx光纤适配器以及rx光纤适配器，所述透镜模块的两侧分别用于设置tx端和rx端，所述垂直腔面发射激光器和监控光电二极管设置于所述tx端的下方，所述光电二极管设置于所述rx端的下方，且所述光电二极管与所述垂直腔面发射激光器配套设置；所述dsp处理器设置于所述垂直腔面发射激光器和光电二极管的一端，并贴装在所述pcba电路板上；所述衰减片设置于所述透镜模块的开槽位置，并设置于所述透镜模块和跳线连接器之间；所述跳线连接器通过光纤分别软连接至所述tx光纤适配器和rx光纤适配器；

3、在所述tx端，所述垂直腔面发射激光器发出发散光经过第一tx透镜转化为平行光，其中95%的平行光束经过第一斜面后全反射到达第二tx透镜后，该部分的平行光束再转化为会聚光，聚光后的光束透过所述衰减片会聚至所述光纤；剩余5%的平行光经过第二斜面、上平面和第三斜面共3次全反射后，再经过下平面的1次折射到达所述监控光电二极管；

4、在所述rx端，从所述rx光纤适配器的光纤中发出发散光，所述发散光经过第二rx透镜后转化为平行光，该平行光经过第四斜面的全反射后到达第一rx透镜，所述第一rx透镜将平行光转化为会聚光，会聚光到达所述光电二极管的光敏面之后，所述光电二极管将该会聚光转化成电流信号。

5、本发明的进一步改进在于，所述透镜模块包括并列设置的两组通道，第一组通道采用200um高度的垂直腔面发射激光器和150um高度的光电二极管，第二组通道采用150um高度的垂直腔面发射激光器和150um高度的光电二极管；两组通道之中，所述tx端和所述rx端之间的透镜中心距离均为2.5mm。

6、本发明的进一步改进在于，所述第一斜面通过所述第二斜面连接至所述上平面，所述第一斜面与水平放置面之间的角度为45°，所述第二斜面与水平放置面之间的角度为60°。

7、本发明的进一步改进在于，所述第三斜面设置于所述上平面远离所述第二斜面的一端，所述第三斜面与竖直垂线之间的角度为34°。

8、本发明的进一步改进在于，所述tx端和rx端的光纤均采用与竖直垂线呈8°的apc光纤。

9、本发明的进一步改进在于，所述第四斜面在水平方向设置于所述第二rx透镜远离所述光纤的一端，在垂直方向设置于所述第一rx透镜的上方；所述第一rx透镜设置于所述光电二极管的上方，所述第四斜面与水平放置面之间的角度为45°。

10、本发明的进一步改进在于，所述tx光纤适配器和rx光纤适配器均采用金属适配器。

11、本发明还提供一种多模高速光收发一体模块的制备方法，用于制备如上所述的多模高速光收发一体模块，并包括以下步骤：

12、步骤s1，将所述垂直腔面发射激光器、光电二极管、监控光电二极管和dsp处理器按照预设位置贴装并连接至所述pcba电路板上，在贴装的过程中，控制所述垂直腔面发射激光器和光电二极管之间的中心距离为2.5mm，所述垂直腔面发射激光器和监控光电二极管之间的中心距离为1.15mm；

13、步骤s2，将所述衰减片贴装于所述透镜模块的开槽位置，所述开槽位置设置于所述透镜模块靠近所述跳线连接器的一侧；

14、步骤s3，将与所述tx光纤适配器和rx光纤适配器一体化连接的跳线连接器，插接至所述透镜模块，并通过点胶进行固定；

15、步骤s4，通过上夹具吸住所述透镜模块，通过下夹具固定所述pcba电路板，实现所述透镜模块的耦合和固定。

16、本发明的进一步改进在于，所述步骤s4包括以下子步骤：

17、步骤s401，将光纤跳线插入至适配器，通过上夹具吸住所述透镜模块，通过下夹具夹住所述pcba电路板的两侧，给所述pcba电路板上电；

18、步骤s402，通过所述上夹具控制所述透镜模块向下运动，使得所述透镜模块的第一tx透镜和第一rx透镜分别移动至所述垂直腔面发射激光器的发光中心和所述光电二极管的收光中心，并耦合至最佳工作点；

19、步骤s403，通过所述上夹具控制所述透镜模块竖直向上运动，在所述透镜模块的底部凸起和边缘下方点uv胶；

20、步骤s404，通过所述上夹具控制所述透镜模块竖直向下运动，并再次耦合至最佳工作点，对所述uv胶进行照干处理，固定所述透镜模块；

21、步骤s405，在所述透镜模块的两侧点上黑胶，烤干；并在测试合格后，将所述多模高速光收发一体模块装配至壳体，并将所述tx光纤适配器和rx光纤适配器卡扣在所述壳体的适配器卡槽。

22、本发明的进一步改进在于，将所述透镜模块耦合至最佳工作点的过程为：在所述pcba电路板上电后，通过软件读取tx端在x方向和y方向的功率值，并读取rx端在x方向和y方向的电流值，直到获取最大功率值和最大电流值，则判断为已耦合至最佳工作点。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：所述透镜模块的两侧分别用于设置tx端和rx端，所述垂直腔面发射激光器和监控光电二极管设置于所述tx端的下方，所述光电二极管设置于所述rx端的下方，且所述光电二极管与所述垂直腔面发射激光器配套设置；所述跳线连接器通过光纤分别软连接至所述tx光纤适配器和rx光纤适配器。在所述tx端，对所述垂直腔面发射激光器、第一tx透镜、第一斜面、第二tx透镜、第二斜面、第三斜面以及监控光电二极管的位置和结构进行了整体配套的优化设计。在所述rx端，对所述第二rx透镜、第四斜面、第一rx透镜以及光电二极管的位置和结构进行了整体配套的优化设计，进而能够大幅度地缩小产品的尺寸和所占用的空间，减小产品的热膨胀，并有效的降低了开模和加工成本，简化了耦合的过程；所述跳线连接器通过光纤分别软连接至所述tx光纤适配器和rx光纤适配器，避免了透镜模块直接和模块卡槽之间硬连接而带来的形变问题，并且只需要一次点胶即可完成，工作效率高。在此基础上，还通过并列设置的两组通道，进而有效地提升了产品的灵活应用程度，以适应更多不同的使用环境，增强产品的多样性。