光学组件及光模块的制作方法

本申请属于光通信技术领域，具体涉及一种具有多波长波分复用/解复用功能的光学组件及光模块。

背景技术：

随着通讯领域传输容量的日益增长，传统的传输技术已很难满足传输容量及传输速度的要求，在数据中心应用领域以及互联网核心节点、教育机构、搜索引擎、大型网站、高性能计算等领域，为防止核心网络的带宽资源出现不足，承运商和服务供应商们对规划新一代高速网络协议进行部署。电气电子工程师学会(instituteofelectricalandelectronicsengineers，ieee)对p802.3ba工程任务组下的40gbps和100gbps以太网制定了统一标准。

然而随着人类对通信带宽需求的快速增长，现有通信系统面临着容量和能耗两大挑战。由于能在更小的空间、更低的能耗占用下能提供更大的带宽，关于并行光学模块的研究发展开始日益增多。并行光学组件是在一个单独的模块中多个激光器对准多个光纤，例如适合短程高带宽计算和交换应用的4通道短程收发模块，集成了四个独立的发送和接收通道，并连接到一条12通道多模带状光纤。

通常具有波分复用/解复用功能的光模块包括光学平台和波分复用/解复用光组件，且在使用中波分复用/解复用光组件与光学平台相对分立，需要先将波分复用/解复用光组件组装在预定位置后，多次调整光路中的耦合透镜等，才能将光路调整到需要位置，光路调整过程较为复杂，且波分复用/解复用光组件相对于光学平台的位置精度较低。

技术实现要素：

本申请一实施例提供一种光学组件，所述光学组件包括光学平台、及安装于所述光学平台上的波分复用/解复用光器件，所述光学平台上设有一个或多个光口端以及一个或多个耦合透镜，所述波分复用/解复用光器件被动式安装于所述光学平台上，经过所述波分复用/解复用光器件的光线通过所述光口端传输出去，所述耦合透镜实现波分复用/解复用光器件与光口端之间的光耦合，或所述耦合透镜实现光学组件与外部器件之间的光耦合。

一实施例中，所述光学平台上设有若干凹陷于光学平台表面的容置槽，所述波分复用/解复用光器件及耦合透镜位于所述容置槽内。

一实施例中，所述光学组件包括位于波分复用/解复用光组件两侧的第一耦合透镜和第二耦合透镜，所述第一耦合透镜位于波分复用/解复用光器件和光口端之间，所述光学平台上设有第一容置槽和第二容置槽，所述波分复用/解复用光器件被动式安装于第一容置槽内，所述第一耦合透镜和第二耦合透镜分别位于第一容置槽和第二容置槽内且和光学平台一体成型设置。

一实施例中，所述第一容置槽内设有用于被动式安装波分复用/解复用光器件的第一限位槽。

一实施例中，所述第一限位槽至少在一个方向上对波分复用/解复用光器件进行限位。

一实施例中，所述光学平台上被动式安装有若干反射镜，所述反射镜位于波分复用/解复用光器件和第二耦合透镜的光路上。

一实施例中，所述第一容置槽和第二容置槽分别设于光学平台相对的两个表面上。

一实施例中，所述光学平台上设有若干凸出于光学平台表面的限位件，所述波分复用/解复用光器件通过所述限位件被动式安装于所述光学平台上。

一实施例中，所述光学组件包括并排设置的多个波分复用/解复用光器件、及与所述波分复用/解复用光器件一一对应设置的光口端。

一实施例中，所述光学组件包括并排设置的多个波分复用/解复用光器件、与所述波分复用/解复用光组件对应设置的一个光口端、及位于波分复用/解复用光器件和光口端之间的环形器组件，环形器组件用于将从双向光口端发送的光信号传输至各个波分复用/解复用光器件、及将从各个波分复用/解复用光器件传输的光信号传输至双向光口端。

一实施例中，所述光学平台上设有第二限位槽，所述环形器组件被动式安装于第二限位槽内。

本申请的另一实施例还提供一种光模块，所述光模块包括电路板、与电路板电性连接的光接收器件和/或光发射器件及封装于电路板上的光学组件，所述光学组件为上述的光学组件，所述光接收器件和/或光发射器件与所述光学组件中的波分复用/解复用光器件之间实现光耦合。

与现有技术相比，本申请的技术方案中，

光学组件贴装于电路板上，整个光模块的结构简单、功耗小、成本低；

光学平台上的波分复用/解复用光器件采用被动式安装方式进行安装，省略了主动式安装后的调试和定位步骤，组装简单；

光学平台采用一体化开模方式制成，光口端、耦合透镜及容置槽和限位槽集成在光学平台上，具有尺寸精度高的特点。

附图说明

图1是本申请第一实施方式中光学组件的俯视结构示意图；

图2是本申请第一实施方式中光学组件的侧视结构示意图；

图3是本申请第一实施方式中光学元件与光学平台的安装示意图；

图4是本申请第二实施方式中光学组件的俯视结构示意图；

图5是本申请第二实施方式中光学组件的侧视结构示意图；

图6是本申请第三实施方式中光学组件的俯视结构示意图；

图7是本申请第三实施方式中光学组件的侧视结构示意图；

图8是本申请第四实施方式中光模块的侧视结构示意图；

图9是本申请第五实施方式中光模块的侧视结构示意图；

图10是本申请第六实施方式中光模块的侧视结构示意图。

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扩大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。

本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”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。相反，当部件被称为“直接在另一部件或层上”、“直接连接在另一部件或层上”时，不能存在中间部件或层。

参图1、图2所示，介绍本申请第一实施方式中的光学组件100，该光学组件包括一光学平台110，光学平台110由塑料材质形成，光学平台110上设有一个光口端120、一个波分复用/解复用光器件130、及位于波分复用/解复用光器件130两侧的第一耦合透镜141和第二耦合透镜142。

光口端120与传输多个波长的光纤相配合，用于发送或接收光信号。波分复用/解复用光组件与第一耦合透镜141和第二耦合透镜142配合，可用于将多个波长不同的光信号分复用成一路光信号传输至光口端、或将光口端传输的一路光信号解复用成多个波长不同的光信号进行传输，进而实现多波长的分复用或解复用功能。

波分复用/解复用光器件可以为波分复用光器件或解复用光器件，波分复用光器件对应的光口端为发射光口端，波分复用光器件用于将多个波长不同的光信号分复用成一路光信号传输至发射光口端实现多波长的分复用功能；解复用光器件对应的光口端为接收光口端，解复用光器件将接收光口端传输的一路光信号解复用成多个波长不同的光信号进行传输。

本申请中的波分复用光器件及解复用光器件结构相同，均包括基板、以及集成在基板上的全反射玻片和滤光片组，光信号从各个滤光片入射并在滤光片和全反射玻片之间的基板内多次反射后出射、或光信号在滤光片和全反射玻片之间的基板内多次反射并从各个滤波片出射。

其中，第一耦合透镜141位于光口端120和波分复用/解复用光器件130之间，第二耦合透镜142为一透镜组，其并排设于波分复用/解复用光器件130的另一侧，在波分复用/解复用光器件130和第二耦合透镜142的光路上还设有若干与第二耦合透镜142对应设置的反射镜143，用于反射波分复用/解复用光器件130和第二耦合透镜142之间的光信号。

本实施方式中波分复用/解复用光组件被动式安装于光学平台上，第一耦合透镜和第二耦合透镜与光学平台一体成型设置，以下对本实施方式中波分复用/解复用光器件与光学平台之间的安装方式作详细说明。

参图1、图2并结合图3所示，光学平台110上设有若干凹陷于光学平台表面的容置槽，包括第一容置槽111和第二容置槽112，第一容置槽111和第二容置槽112分别设于光学平台110相对的两个表面上，第一容置槽111和第二容置槽112的形状均设为长方形。第一容置槽111的底面上进一步设有第一限位槽113，且光学平台上设有底部为斜面的收容部114，波分复用/解复用光器件位于收容部和光口端之间。第一耦合透镜141位于第一容置槽111邻近于光口端120一侧的侧面上，波分复用/解复用光器件130被动式安装于第一容置槽111底面上的第一限位槽113内，第二耦合透镜142位于第二容置槽112的底面上，反射镜143被动式安装于收容部114的斜面上。其中，第一耦合透镜和第二耦合透镜与光学平台为一体成型设置。

具体地，第一限位槽113至少在一个方向上对波分复用/解复用光器件130进行限位。如本实施方式中，第一限位槽113在纵向上的长度与波分复用/解复用光器件130在纵向上的长度相当，以对波分复用/解复用光器件130在纵向方向上进行限位，而第一限位槽113在横向上的宽度大于波分复用/解复用光器件130在横向上的宽度。本实施方式中第一限位槽113大致呈平行四边形设置，波分复用/解复用光器件130的预定安装位置位于第一限位槽113的最左侧，安装时，首先将波分复用/解复用光器件130放置于第一限位槽113中，由于第一限位槽在纵向方向上能够进行限位，而在横向方向上能够移动，手动将波分复用/解复用光器件130沿第一限位槽113推至最左侧即可实现波分复用/解复用光器件130的被动式安装。

应当理解的是，在其他实施方式中第一限位槽113也可以在纵向和横向两个方向上同时对波分复用/解复用光器件进行限位，如第一限位槽113与波分复用/解复用光器件130的大小对应设置，安装时直接将波分复用/解复用光器件放入第一限位槽中即可。

本实施方式中光学平台110上的第一容置槽111、第二容置槽112、第一限位槽113及收容部114需预先经过光学对准后设定，而后波分复用/解复用光器件130被动式安装于光学平台上，就能保证所有安装于光学平台上的光学元件均处于光学组件的光路中，无需对光学平台上的光学元件进行主动耦合调整。

本申请中第一容置槽、第二容置槽和第一限位槽的形状并不限于本实施方式中的长方形或平行四边形等，其他能够实现光学元件被动式安装的形状均属于本申请所保护的范围。

参图4、图5所示介绍本申请第二实施方式中的光学组件200，该光学组件包括一光学平台210，光学平台210由塑料材质形成，与第一实施方式不同的是，本实施方式中的光学平台210上设有两个光口端220、两个波分复用/解复用光器件230、及位于波分复用/解复用光器件230两侧的第一耦合透镜241和第二耦合透镜242。

第一耦合透镜241位于光口端220和波分复用/解复用光器件230之间，第二耦合透镜242为一透镜组，其并排设于波分复用/解复用光器件230的另一侧，在波分复用/解复用光器件230和第二耦合透镜242的光路上还设有若干与第二耦合透镜242对应设置的反射镜243，用于反射波分复用/解复用光器件230和第二耦合透镜242之间的光信号。

光口端220为接收光口端或发射光口端，与传输多个波长的光纤相配合，用于发送或接收光信号。波分复用/解复用光器件分别与第一耦合透镜和第二耦合透镜配合，可用于将多个波长不同的光信号分复用成一路光信号传输至发射光口端、或将接收光口端传输的一路光信号解复用成多个波长不同的光信号进行传输，进而实现多波长的分复用或解复用功能。

优选地，本实施方式中一个光口端为接收光口端，另一个光口端为发射光口端，波分复用/解复用光器件230为一个波分复用光器件和一个解复用光器件，波分复用光器件对应的光口端为发射光口端，波分复用光器件用于将多个波长不同的光信号分复用成一路光信号传输至发射光口端实现多波长的分复用功能；解复用光器件对应的光口端为接收光口端，解复用光器件将接收光口端传输的一路光信号解复用成多个波长不同的光信号进行传输。当然，在其他实施方式中两个光口端也可以同时为接收光口端或发射光口端，以实现光信号的并行传输。

本实施方式中光学平台210上设有若干凹陷于光学平台表面的容置槽，包括第一容置槽211和第二容置槽212，第一容置槽211和第二容置槽212分别设于光学平台210相对的两个表面上，且光学平台上设有底部为斜面的收容部214，波分复用/解复用光器件位于收容部和光口端之间。两个第一耦合透镜241位于第一容置槽211邻近于光口端220一侧的侧面上，两个波分复用/解复用光器件230被动式安装于第一容置槽211底面上，两组第二耦合透镜242位于第二容置槽212的底面上，两组反射镜243被动式安装于收容部214的斜面上，第一耦合透镜241和第二耦合透镜242与光学平台210一体成型设置。

优选地，第一容置槽211的底部还可以进一步设置两个第一实施方式中的第一限位槽，两个波分复用/解复用光器件230分别安装于第一限位槽内，以实现波分复用/解复用光器件230的被动式安装，第一限位槽详参第一实施方式，此处不再详细进行说明。

与第一实施方式相比，本实施方式中在光学平台上集成了两个光口端和两组波分复用/解复用光器件，可实现光信号的并行传输。

参图6、图7所示介绍本申请第三实施方式中的光学组件300，该光学组件包括一光学平台310，光学平台310由塑料材质形成，与第二实施方式不同的是，本实施方式中的光学平台310上设有一个光口端320、两个波分复用/解复用光器件330、及位于波分复用/解复用光器件330两侧的一个第一耦合透镜341和两组第二耦合透镜342，第一耦合透镜341和两个波分复用/解复用光器件330之间设有环形器组件350。

同样地，本实施方式中光学平台310上设有若干凹陷于光学平台表面的容置槽，包括第一容置槽311和第二容置槽312，第一容置槽311和第二容置槽312分别设于光学平台310相对的两个表面上，且光学平台上设有底部为斜面的收容部314，波分复用/解复用光器件位于收容部和光口端之间。第一耦合透镜341位于第一容置槽311邻近于光口端320一侧的侧面上，环形器组件350和两个波分复用/解复用光器件330被动式安装于第一容置槽311底面上，两组第二耦合透镜342位于第二容置槽312的底面上，两组反射镜343被动式安装于收容部314的斜面上，第一耦合透镜241和第二耦合透镜242与光学平台210一体成型设置。

优选地，第二容置槽312的底面上还可以进一步设置第一限位槽和第二限位槽，分别用于对波分复用/解复用光器件和环形器组件进行限位，第二限位槽与第一限位槽结构类似，此处不再进行赘述。

与第二实施方式相比，本实施方式通过在两个波分复用/解复用光器件的一侧设置环形器组件，在环形器组件一侧仅需设置与环形器组件对应的一个第一耦合透镜及一个光口端，该光口端可以为双向光口端，与第二实施方式相比减少了一个光口端，通过集成的光口端、环形器组件和两组波分复用/解复用光组件，可实现光信号的并行传输。

参图8所示，介绍本申请第四实施方式中的光模块，该光模块为光接收模块或光发射模块，包括电路板101及封装于电路板上的光学组件，该光学组件与第一实施方式中的光学组件完全相同，此处不再进行赘述。在电路板101上安装有光电器件160，光电器件160位于光学平台上的第二容置槽112内，且位于波分复用/解复用光器件的光路上。

本申请中的电路板为硬质电路板，在电路板相对于光口端的另一侧还设有金手指插拔结构，光学平台通过cob（chiponboard）等工艺贴装于电路板上，以实现光电信号的传输。

光口端120与传输多个波长的光纤相配合，用于发送或接收光信号。波分复用/解复用光器件与第一耦合透镜和第二耦合透镜配合，可用于将多个波长不同的光信号分复用成一路光信号传输至光口端、或将光口端传输的一路光信号解复用成多个波长不同的光信号进行传输，进而实现多波长的分复用或解复用功能。

具体地，本实施方式中光模块包括光接收组件或光发射组件，光口端120可以为接收光口端或发射光口端，波分复用/解复用光器件130可以为波分复用光器件或解复用光器件，其中：

光接收组件包括解复用光器件、位于解复用光器件至少一侧的耦合透镜、及位于解复用光器件光路上的光接收器件，光接收组件与接收光口端对应设置，解复用光器件将接收光口端传输的一路光信号解复用成多个波长不同的光信号并传输至光接收器件，实现多波长的解复用功能；

光发射组件包括波分复用光器件、位于波分复用光器件至少一侧的耦合透镜、及位于波分复用光器件光路上的光发射器件，光发射组件与发射光口端对应设置，波分复用光器件用于将光发射器件发射的多个波长不同的光信号分复用成一路光信号传输至发射光口端，实现多波长的分复用功能。

参图9所示介绍本申请第五实施方式中的光模块，该光模块为光收发模块，包括电路板201及封装于电路板上的光学组件，该光学组件与第二实施方式中的光学组件完全相同，此处不再进行赘述。在电路板201上安装有两组光电器件260，光电器件260位于光学平台上的第二容置槽212内，且位于波分复用/解复用光器件的光路上。

光口端220为接收光口端或发射光口端，与传输多个波长的光纤相配合，用于发送或接收光信号。两个波分复用/解复用光组件分别与第一耦合透镜和第二耦合透镜配合，可用于将多个波长不同的光信号分复用成一路光信号传输至发射光口端、或将接收光口端传输的一路光信号解复用成多个波长不同的光信号进行传输，进而实现多波长的分复用或解复用功能。

具体地，本实施方式中光模块包括光接收组件和光发射组件，光口端220包括一个接收光口端和一个发射光口端，波分复用/解复用光器件230包括一个波分复用光器件和一个解复用光器件，光电器件260包括光接收器件和光发射器件，其中：

光接收组件包括解复用光器件、位于解复用光器件至少一侧的耦合透镜、及位于解复用光器件光路上的光接收器件，光接收组件与接收光口端对应设置，解复用光器件将接收光口端传输的一路光信号解复用成多个波长不同的光信号并传输至光接收器件，实现多波长的解复用功能；

光发射组件包括波分复用光器件、位于波分复用光器件至少一侧的耦合透镜、及位于波分复用光器件光路上的光发射器件，光发射组件与发射光口端对应设置，波分复用光器件用于将光发射器件发射的多个波长不同的光信号分复用成一路光信号传输至发射光口端，实现多波长的分复用功能。

当然，在其他实施方式中光模块也可以包括多个光接收组件和/或多个光发射组件，同时，对应设置于光接收组件和/或光发射组件对应的光口端和光电器件，即可实现光信号的并行传输。

参图10所示介绍本申请第六实施方式中的光模块，该光模块为光收发模块，包括电路板301及封装于电路板上的光学组件，该光学组件与第三实施方式中的光学组件完全相同，此处不再进行赘述。在电路板301上安装有两组光电器件360，光电器件360位于光学平台上的第二容置槽312内，且位于波分复用/解复用光器件的光路上。

与第五实施方式相比，本实施方式通过在两个波分复用/解复用光器件的一侧设置环形器组件，在环形器组件一侧仅需设置与环形器组件对应的一个第一耦合透镜及一个光口端，该光口端为双向光口端，与第五实施方式相比减少了一个光口端，通过集成的光口端、环形器组件和两个波分复用/解复用光器件，可实现光信号的并行传输。

本申请上述各实施方式中光学平台采用一体化开模方式制成，光学元件被动式安装于光学平台上，第一限位槽和第二限位槽均按照光学组件的光路设计形成，当光学元件直接安装于光学平台上时，光学元件均处于光学组件的光路中，无需对各个光学元件进行主动调试，具有限位精度高的特点。

应当理解的是，本申请上述实施方式中以凹陷于光学平台表面设置的限位槽对光学元件进行限位，在其它实施方式中也可以采用凸出于光学平台表面设置的限位件对光学元件进行限位，只要能够实现光学元件限位功能的结构均属于本申请所保护的范围。

本申请通过上述实施方式，具有以下有益效果：

光学组件贴装于电路板上，整个光模块的结构简单、功耗小、成本低；

光学平台上的波分复用/解复用光器件采用被动式安装方式进行安装，省略了主动式安装后的调试和定位步骤，组装简单；

光学平台采用一体化开模方式制成，光口端、耦合透镜及容置槽和限位槽集成在光学平台上，具有尺寸精度高的特点。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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。