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CN106154444A - 光收发器及光通信产品 - Google Patents

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CN106154444A CN201510208338.0A CN201510208338A CN106154444A CN 106154444 A CN106154444 A CN 106154444A CN 201510208338 A CN201510208338 A CN 201510208338A CN 106154444 A CN106154444 A CN 106154444A
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Abstract

本发明公开一种光收发器，包括耦合组件和聚光组件。所述耦合组件包括第一表面和第二表面，二者之间形成夹角，第一表面设有多个第一透镜。聚光组件包括固定件、多个滤波件、反射和通光区，固定件包括第三表面和第四表面，滤波件和出光区设于第三表面，反射件设于第四表面。聚光组件固定至第二表面，且滤波件分别与第一透镜光学对准，每个滤波件均包括一对光出入面和一对侧面，每个滤波件的侧面均垂直于第一表面，耦合组件接收不同波长的光，不同波长的光通过多个滤波件进入固定件，且通过反射件和滤波件实现合波或分波，再通过通光区进入耦合组件。本发明提供的光收发器具有低功耗，耦合效率高的优势。本发明还提供一种光通信设备。

Description

光收发器及光通信产品
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种利用波分原理的光收发器件和其相关光模块。
背景技术
光收发器作为光通信模块能够满足光通信网络的带宽、高速率、高密度可插拔解决方案的需求，以QSFP(四通道SFP接口)为例，利用速率25Gbps激光器，其四个通道的传输速率可高达100Gbps。目前，已经有一种QSFP光收发模块，包括一对光纤、一对平面光波导型光分路器、四个光发射芯片阵列和四个光接收芯片阵列。光纤用于单向传输四通道的光信号(这四个通道的光信号波长分别为λ1、λ2、λ3、λ4)。平面光波导型光分路器用于分别将四通道λ1、λ2、λ3、λ4的光信号合波、分波。四个光发射芯片阵列分别发射一个通道的光信号，四个光接收芯片阵列分别接收一个通道的光信号。这种技术方案的缺点在于：目前光发射芯片阵列所发射的光直接与平面型光波导耦合的可靠性差，存在较大的传输损耗，不利于实现光收发器低功耗的要求。
发明内容
本发明提供一种光收发器，具有低功耗，耦合效率高的优势。
为了实现上述目的，本发明实施方式提供如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种光收发器，包括耦合组件和聚光组件，所述耦合组件包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第二表面和所述第一表面之间形成夹角，所述第一表面设有多个第一透镜，所述聚光组件包括固定件、多个滤波件、反射件和通光区，所述固定件包括相对设置的第三表面和第四表面，所述多个滤波件和所述通光区设于所述第三表面，所述通光区位于所述多个滤波件的一侧，所述反射件设于所述第四表面，所述聚光组件固定至所述第二表面，且所述多个滤波件分别与所述多个第一透镜光学对准，每个所述滤波件均包括一对光出入面和一对侧面，所述对侧面连接在所述对光出入面之间，所述对光出入面分别贴合至所述第二表面和所述第三表面，每个所述滤波件的所述侧面均垂直于所述第一表面，所述耦合组件接收不同波长的光，所述不同波长的光通过所述多个滤波件进入所述固定件，且通过所述反射件和所述滤波件实现所述不同波长的光的合波或分波，再通过所述通光区进入所述耦合组件。
结合第一方面，在第一种实施方式中，每个所述第一透镜的主轴均垂直于所述第一表面。
结合第一方面之第一种实施方式，在第二种实施方式中，所述夹角的范围为：6-13度。
结合第一方面之第一种实施方式，在第三种实施方式中，所述光收发器还包括光纤收容件，所述耦合组件还包括全反射件和第二透镜，所述光纤收容件用于收容光纤，且所述光纤与所述第二透镜光学对准，所述全反射件用于在所述第二透镜和所述聚光组件之间反射所述不同波长的光。
结合第一方面之第三种实施方式，在第四种实施方式中，所述耦合组件与所述光纤收容件通过铸模一体成型结合为一体。
结合第一方面之第四种实施方式，在第五种实施方式中，所述光纤收容件设有光纤插孔，所述光纤插孔用于收容所述光纤，所述光收发器还包括插芯，所述插芯位于所述光纤的端面，且与所述第二透镜相对，所述插芯包括一个斜面，所述斜面设于所述插芯与所述第二透镜相对的一侧，所述斜面用于使得穿过所述第二透镜入射至所述插芯的光朝向偏离所述第二透镜主轴的方向反射，以避免所述插芯所反射的光按照原光路返回所述第二透镜。
结合第一方面之第五种实施方式，在第六种实施方式中，所述插芯为陶瓷或金属材质。
结合第一方面之第五种实施方式，在第七种实施方式中，所述第二透镜之主轴与所述斜面相交，且所述斜面与所述第二透镜之主轴之间的形成的角度范围为：82-86度。
结合第一方面之第一种实施方式，在第八种实施方式中，所述耦合组件设有凹槽和多个点胶槽，所述多个点胶槽分布在所述凹槽的两侧且与所述凹槽相通，所述多个滤波件收容于所述凹槽中，所述第二表面位于所述凹槽的底壁，所述点胶槽用于填充胶水，以通过粘胶的方式将所述多个滤波件连接至所述第二表面。
结合第一方面之第八种实施方式，在第九种实施方式中，所述耦合组件通过铸模一体成型形成，所述胶水的折射率在所述铸模材料的折射率和所述滤波件的折射率之间。
结合第一方面之第八种实施方式，在第十种实施方式中，所述反射件为涂覆在所述固定件之所述第四表面上的反射涂层，或者所述反射件为独立于所述固定件的元件且通过粘胶的方式固定在所述第四表面上。
结合第一方面，在第十一种实施方式中，所述多个第一透镜彼此之间等距离间隔成排分布，相邻的两个所述滤波件之中心轴之间的距离为D，所述固定件之所述第三表面和所述第四表面之间的垂直距离为T，所述不同波长的光在所述固定件内的反射角为α，D＝2*Tan(α)*T。
结合第一方面之第十一种实施方式，在第十二种实施方式中，相邻的两个所述滤波件之中心轴之间的距离在250微米至1500微米之间。
结合第一方面，在第十三种实施方式中，所述滤波件之所述对光出入面相互平行设置，所述滤波件之所述对侧面亦相互平行设置。
第二方面，本发明提供一种光通信产品，包括光纤和多个激光器，所述多个激光器分别用于发射不同波长的光，所述光通信产品还包括第一方面及第一方面之第一至第十三种实施方式之任意一项所述的光收发器，所述光收发器接收所述多个激光器所发出的不同波长的光，并将所述不同波长的光传输至所述光纤，以实现合波的作用。
第三方面，本发明提供一种光通信产品，包括光纤和接收芯片，所述光纤用于向所述接收芯片传输多种不同波长的光，所述光通信产品包括第一方面及第一方面之第一至第十三种实施方式之任意一项所述的光收发器，所述光收发器接收所述光纤所发出的所述不同波长的光，并将所述不同波长的光传输至所述光接收芯片，以实现分波的作用。
本发明提供的光收发器及光通信产品，通过将耦合组件的第一表面和第二表面之间形成夹角，且将滤波件的侧面设计为与第一表面垂直，这样通过滤波件进入固定件的光线能够经过滤波件的中心，而且光线与滤波件的侧面是平行的，能够保证滤波件最佳的光学性能，能够保证从所述滤波件输入的光线的通光面积，减小光线的通光损耗，使得光收发器具有低功耗，耦合效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以如这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种实施方式提供的光收发器的立体示意图。
图2是本发明一种实施方式提供的光收发器的立体分解示意图。
图3是本发明一种实施方式提供的光收发器的截面示意图。
图4是本发明一种实施方式提供的光收发器的截面分解示意图。
图5是本发明一种实施方式提供的光收发器之插芯之立体示意图。
图6是本发明一种实施方式提供的光收发器之插芯反射来源于第二透镜的光线的示意图。
图7是本发明一种实施方式提供的光收发器之光线传输原理示意图。
图8是本发明一种实施方式提供的光通信产品的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种光收发器，一种实施方式中，光收发器设于光纤和多个激光器之间，所述多个激光器分别发射不同波长的光束，光收发器用于接收所述不同波长的光束，并将不同波长的光束进行合波，也就是将多束不同波长的光束整合在一起形成一束光，由光纤传输出去；另一种实施方式中，光收发器设于光纤和接收芯片之间，光纤传输的光束中包括多种不同波长的光，接收芯片能够接收多种不同波长的光，所述光收发器接收所述光纤传输来的光束，并将光束进行分波，形成多束光，也就是将不同波长的光束彼此分离，再传输给接收芯片。所述光收发器进行收发光路是可逆的。
请参阅图1、图2、图3和图4，所述光收发器100包括耦合组件10和聚光组件20，具体而言，耦合组件10用于接收光束和发送光束，聚光组件20用于对耦合组件10所接收的光束进行合波或分波，合波或分波后的光束再收耦合组件10发送出去。
所述耦合组件10的功能是对光纤和激光器进行光学耦入和耦出，其包括相对设置的第一表面11和第二表面12，如图3所示，所述第二表面12和所述第一表面11之间形成夹角，也就是说，第二表面12相较第一表面11倾斜，所述第一表面11设有多个第一透镜13，本实施方式中，第一透镜13为正轴的设计，换言之，第一透镜13的主轴是垂直于第一表面11的，正轴设计的第一透镜13能够增加本发明光收发器100的耦合容限，由于这样的设计在制造的过程中易于加工，因此也能够提高产品良率，降低成本。多个第一透镜13依次相邻接成行排列，当然其它的实施方式中，多个第一透镜13之间也可以彼此之间等距离间隔排布成行排列。
所述聚光组件20的功能是把不同波长的激光进行合波和分波(MUX/DEMUX)，其包括固定件21、多个滤波件22和反射件23，所述固定件21包括相对设置的第三表面211和第四表面212(如图3所示)，所述多个滤波件22设于所述第三表面211，述反射件23设于所述第四表面212。所述聚光组件20还包括通光区24，所述通光区24设于第三表面211上，且位于多个滤波件22的一侧。具体而言，通光区24为厚度和滤波件22厚度相同，且通光区24为两面平行的全通滤波片，通光区24也贴在第三表面211上。通光区24的功能是让合波的光束以低损耗通过，进入耦合组件10进行合波或者分波功能。所述聚光组件20固定至所述第二表面12，且所述多个滤波件22分别与所述多个第一透镜13光学对准，也就是说，从所述第一透镜13射入耦合组件10的光线分别被传输到滤波件22上，多个滤波件22与多个第一透镜13是一一对应的关系，如图3所示第一表面11上设有四个第一透镜13，第三表面211上设有四个滤波件22，通光区24和滤波件22位于第二表面12和第三表面211之间，通光区24位于滤波件22的一侧。本实施方式中，第二表面12平行于第三表面211。
请参阅图4，每个所述滤波件22均包括一对光出入面221和一对侧面222，所述对侧面222连接在所述对光出入面221之间，所述对光出入面221分别贴合至所述第二表面12和所述第四表面212，每个所述滤波件22的所述侧面222均垂直于所述第一表面11。具体而言，通过斜面切割的工艺将滤波件22的侧面222进行切割，使得经过滤波件22的光线与侧面222平行，从而能够保证光线的通光面积，减少光线的通光损耗，使得光收发器100具有低功耗的优势。
请参阅图7，图7中带箭头的虚线表示为光线。所述不同波长的光通过所述多个滤波件22进入所述固定件21，利用滤波件22的滤波原理，不同的滤波件22只能允许与其相匹配的一种波长的光通过，本发明一种实施例中，有四种不同波长的光入射至固定件21，且通过所述反射件23和所述滤波件22实现所述不同波长的光的合波或分波，光线经过滤波件22，打到反射件23时，光线与反射件23之间设有反射角，反射角的存在使得反射件23将光线反射，被反射件23反射的光线不会回至这条光线入射的滤波件22上，光线打到其它的滤波件22上时，由于不同的滤波件22只能允许与其相匹配的一种波长的光通过，这条光线会继续被反射，当光线遇到聚光组件20的通光区24时，会通过通光区24进入耦合组件10中。
本发明提供的光收发器100，通过将耦合组件10的第一表面11和第二表面12之间形成夹角，且将滤波件22的侧面222设计为与第一表面11垂直，这样通过滤波件22进入固定件21的光线能够经过滤波件22的中心，而且光线与滤波件22的侧面222是平行的，能够保证滤波件22最佳的光学性能，能够保证从所述滤波件22输入的光线的通光面积，减小光线的通光损耗，使得光收发器100具有低功耗，耦合效率高。具体而言，所述滤波件22之所述对光出入面221相互平行设置，所述滤波件22之所述对侧面222亦相互平行设置。
本发明之耦合组件10的第一表面11和第二表面12之间的所述夹角A1的范围为：6-13度。
进一步而言，所述光收发器100还包括光纤收容件30，所述耦合组件10还包括全反射件14和第二透镜15，所述光纤收容件30用于收容光纤，且所述光纤与所述第二透镜15光学对准，所述全反射件14用于在所述第二透镜15和所述聚光组件20之间反射所述不同波长的光，不同波长的光经过聚光组件20的通光区24进入耦合组件10后，不同波长的光会射至全反射件14上，经过全反射件14的反射，将光线射至第二透镜15，再经过第二透镜15聚集至光纤头。
光纤收容件30设有光纤插孔31，光纤可以为可插拔式装配于光纤插孔31中，也可以设计为固定光纤接口，即将光纤固定在光纤插孔31中。
本实施方式中，所述耦合组件10与所述光纤收容件30通过铸模一体成型结合为一体，可以通过塑料铸模的制成方式，这样的方式得到的光收发器100能够做到小型化，且成本低。
请同时参阅图5和图6，所述光收发器100还包括插芯40，所述插芯40位于所述光纤的端面，且与所述第二透镜15相对，所述插芯40包括一个斜面41，所述斜面41设于所述插芯40与所述第二透镜15相对的一侧，所述斜面41用于使得穿过所述第二透镜15入射至所述插芯40的光朝向偏离所述第二透镜15主轴的方向反射，以避免所述插芯40所反射的光按照原光路返回所述第二透镜15。也就是说，斜面41的存在，使得插芯40反射的光线不会按照原光路回到第二透镜15，进而不会回到耦合组件10中，这样就减少了返回第一透镜13所对的用于发射不同波长光的激光器的光线，这样的设计可以应用于包括回损敏感的高速激光器的光通信产品中，提高了本发明光收发器100的光学性能。
所述插芯40为陶瓷或金属材质。所述第二透镜15之主轴与所述斜面相交，且所述斜面与所述第二透镜15之主轴之间的形成的角度A2范围为：82-86度。
一种实施方式中，所述耦合组件10设有凹槽16和多个点胶槽17，所述多个点胶槽17分布在所述凹槽16的两侧且与所述凹槽16相通，所述多个滤波件22收容于所述凹槽16中，所述第二表面12位于所述凹槽16的底壁，所述点胶槽17用于填充胶水，以通过粘胶的方式将所述多个滤波件22连接至所述第二表面12。凹槽16与滤波件22的尺寸相匹配，亦即，通过凹槽16对滤波件22进行定位，再通过胶水进行固定。所述耦合组件10通过铸模一体成型形成，所述胶水的折射率在所述铸模材料的折射率和所述滤波件22的折射率之间，有利于降低反射，减少光收发器100的插损和回损。
所述反射件23为涂覆在所述固定件21之所述第四表面212上的反射涂层，或者所述反射件23为独立于所述固定件21的元件且通过粘胶的方式固定在所述第四表面212上。
请参阅图7，所述多个第一透镜13彼此之间等距离间隔成排分布，相邻的两个所述滤波件22之中心轴之间的距离为D，所述固定件21之所述第三表面211和所述第四表面212之间的垂直距离为T，所述不同波长的光在所述固定件21内的反射角为α，D＝2*Tan(α)*T。
相邻的两个所述滤波件22之中心轴之间的距离D优选但不局限在250微米至1500微米之间。
一种实施方式中，本发明提供一种光通信产品，包括光纤和多个激光器，所述多个激光器分别用于发射不同波长的光，所述光通信产品还包括所述光收发器100，所述光收发器100接收所述多个激光器所发出的不同波长的光，并将所述不同波长的光传输至所述光纤，以实现合波的作用。
另一实施方式中，本发明提供一种光通信产品，包括光纤和接收芯片，所述光纤用于向所述接收芯片传输多种不同波长的光，所述光通信产品包括所述的光收发器100，所述光收发器100接收所述光纤所发出的所述不同波长的光，并将所述不同波长的光传输至所述光接收芯片，以实现分波的作用。
图8所示为本发明一种实施方式提供的光通信产品的示意图，所述光通信产品可以为QSFP(四通道SFP接口)模块，所述光通信产品包括底板300和上盖400，二者相互扣合形成光通信产品外壳，光收发器100收容在其中，光纤500插入光线发器100的光纤收容件30中，底板300上设有基板600，基板600可以为PCB或柔性PCB或陶瓷基板或有机板。基板600上设有光通信模块主板700，光通信模块主板700上设有激光器或者接收芯片。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种光收发器，其特征在于，所述光收发器包括耦合组件和聚光组件，所述耦合组件包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第二表面和所述第一表面之间形成夹角，所述第一表面设有多个第一透镜，所述聚光组件包括固定件、多个滤波件、反射件和通光区，所述固定件包括相对设置的第三表面和第四表面，所述多个滤波件和所述通光区设于所述第三表面，所述通光区位于所述多个滤波件的一侧，所述反射件设于所述第四表面，所述聚光组件固定至所述第二表面，且所述多个滤波件分别与所述多个第一透镜光学对准，每个所述滤波件均包括一对光出入面和一对侧面，所述对侧面连接在所述对光出入面之间，所述对光出入面分别贴合至所述第二表面和所述第三表面，每个所述滤波件的所述侧面均垂直于所述第一表面，所述耦合组件接收不同波长的光，所述不同波长的光通过所述多个滤波件进入所述固定件，且通过所述反射件和所述滤波件实现所述不同波长的光的合波或分波，再通过所述通光区进入所述耦合组件。
2.如权利要1所述的光收发器，其特征在于，每个所述第一透镜的主轴均垂直于所述第一表面。
3.如权利要求2所述的光收发器，其特征在于，所述第一表面和所述第二表面之间的所述夹角的范围为：6-13度。
4.如权利要2所述的光收发器，其特征在于，所述光收发器还包括光纤收容件，所述耦合组件还包括全反射件和第二透镜，所述光纤收容件用于收容光纤，且所述光纤与所述第二透镜光学对准，所述全反射件用于在所述第二透镜和所述聚光组件之间反射所述不同波长的光。
5.如权利要求4所述的光收发器，其特征在于，所述耦合组件与所述光纤收容件通过铸模一体成型结合为一体。
6.如权利要求5所述的光收发器，其特征在于，所述光纤收容件设有光纤插孔，所述光纤插孔用于收容所述光纤，所述光收发器还包括插芯，所述插芯位于所述光纤的端面，且与所述第二透镜相对，所述插芯包括一个斜面，所述斜面设于所述插芯与所述第二透镜相对的一侧，所述斜面用于使得穿过所述第二透镜入射至所述插芯的光朝向偏离所述第二透镜主轴的方向反射，以避免所述插芯所反射的光按照原光路返回所述第二透镜。
7.如权利要求6所述的光收发器，其特征在于，所述插芯为陶瓷或者金属材质。
8.如权利要求6所述的光收发器，其特征在于，所述第二透镜之主轴与所述斜面相交，且所述斜面与所述第二透镜之主轴之间的形成的角度范围为：82-86度。
9.如权利要求2所述的光收发器，其特征在于，所述耦合组件设有凹槽和多个点胶槽，所述多个点胶槽分布在所述凹槽的两侧且与所述凹槽相通，所述多个滤波件收容于所述凹槽中，所述第二表面位于所述凹槽的底壁，所述点胶槽用于填充胶水，以通过粘胶的方式将所述多个滤波件连接至所述第二表面。
10.如权利要求9所述的光收发器，其特征在于，所述耦合组件通过铸模一体成型形成，所述胶水的折射率在所述铸模材料的折射率和所述滤波件的折射率之间。
11.如权利要求9所述的光收发器，其特征在于，所述反射件为涂覆在所述固定件之所述第四表面上的反射涂层，或者所述反射件为独立于所述固定件的元件且通过粘胶的方式固定在所述第四表面上。
12.如权利要求1所述的光收发器，其特征在于，所述多个第一透镜彼此之间等距离间隔成排分布，相邻的两个所述滤波件之中心轴之间的距离为D，所述固定件之所述第三表面和所述第四表面之间的垂直距离为T，所述不同波长的光在所述固定件内的反射角为α，D＝2*Tan(α)*T。
13.如权利要求12所述的光收发器，其特征在于，相邻的两个所述滤波件之中心轴之间的距离在250微米至1500微米之间。
14.如权利要求1所述的光收发器，其特征在于，所述滤波件之所述对光出入面相互平行设置，所述滤波件之所述对侧面亦相互平行设置。
15.一种光通信产品，包括光纤和多个激光器，所述多个激光器分别用于发射不同波长的光，其特征在于，所述光通信产品还包括如权利要求1-14任意一项所述的光收发器，所述光收发器接收所述多个激光器所发出的不同波长的光，并将所述不同波长的光传输至所述光纤，以实现合波的作用。
16.一种光通信产品，包括光纤和接收芯片，所述光纤用于向所述接收芯片传输多种不同波长的光，其特征在于，所述光通信产品包括如权利要求1-14任意一项所述的光收发器，所述光收发器接收所述光纤所发出的所述不同波长的光，并将所述不同波长的光传输至所述光接收芯片，以实现分波的作用。
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