一種用于多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件，其特征在于：所述的光收發(fā)組件，包括印刷電路板、VCSEL激光器陣列、光接收陣列組件、激光器驅(qū)動(dòng)芯片、探測(cè)器TIA芯片、光纖陣列，其中VCSEL激光器陣列、光接收陣列組件、激光器驅(qū)動(dòng)芯片、探測(cè)器TIA芯片均直接組裝在印刷電路板的電極上；所述的光接收陣列組件由PD光電探測(cè)器陣列、定位層和多個(gè)光學(xué)微球透鏡組成；所述的VCSEL激光器陣列和激光器驅(qū)動(dòng)芯片、PD光電探測(cè)器和TIA芯片通過打金線連接；所述的光纖陣列末端為45°，傳輸?shù)墓馐诠饫w45°面上反射，從光纖側(cè)面入射或出射。本實(shí)用新型的光收發(fā)組件結(jié)構(gòu)簡單，裝配方便，由于光學(xué)微球透鏡對(duì)光的會(huì)聚能力很強(qiáng)，因此具有很高的光耦合效率。
【專利說明】
一種用于多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光纖通信技術(shù)中的光收發(fā)組件，尤其涉及一種用于多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通訊領(lǐng)域的日益發(fā)展，傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)已經(jīng)很難滿足傳輸容量及速度的要求，在典型的應(yīng)用領(lǐng)域如數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)連接、搜索引擎、高性能計(jì)算等領(lǐng)域，為防止寬帶資源的不足，承運(yùn)商和服務(wù)供應(yīng)商們對(duì)規(guī)劃新一代高速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行了部署，這就需要相應(yīng)的高速收發(fā)模塊以滿足高密度高速率的數(shù)據(jù)傳輸要求。短距離多路并行光傳輸是垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)及并行光互聯(lián)技術(shù)，用每一個(gè)激光器對(duì)準(zhǔn)一根傳送光纖，在不降低系統(tǒng)傳送容量的前提下，降低每根光纖的傳輸速率，從而實(shí)現(xiàn)了一種簡單、廉價(jià)和可靠的光傳輸方式。
[0003]常見的多路并行光收發(fā)模塊的光耦合方式是光纖陣列與VCSEL激光器陣列和ro光電探測(cè)器陣列直接對(duì)準(zhǔn)耦合，但是在高速率的傳送模塊中，ro光電探測(cè)器的有效感光面比較小，使得光纖到PD光電探測(cè)器的光耦合效率很低，在光信號(hào)接收端模塊的靈敏度降低;如果使用傳統(tǒng)的透鏡陣列，不僅價(jià)格比較貴，同時(shí)由于受加工工藝限制，傳統(tǒng)透鏡陣列的曲率半徑不能做到太小，對(duì)光的會(huì)聚能力不是很強(qiáng)，所以在這種情況下尤其對(duì)光纖到PD光電探測(cè)器的光耦合效率提升很有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、光耦合效率極高的多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下設(shè)計(jì)方案:一種用于多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件，其特征在于:包括印刷電路板、VCSEL激光器陣列、光接收陣列組件、激光器驅(qū)動(dòng)芯片、探測(cè)器TIA芯片、光纖陣列，其中VCSEL激光器陣列、光接收陣列組件、激光器驅(qū)動(dòng)芯片、探測(cè)器TIA芯片均直接組裝在印刷電路板的電極上;所述的光接收陣列組件由PD光電探測(cè)器陣列、定位層和多個(gè)光學(xué)微球透鏡組成;所述的VCSEL激光器陣列和激光器驅(qū)動(dòng)芯片、H)光電探測(cè)器和TIA芯片通過打金線連接;所述的光纖陣列末端為45°，傳輸?shù)墓馐诠饫w45°面上反射，從光纖側(cè)面入射或出射。
[0006]進(jìn)一步，所述的VCSEL激光器陣列和光接收陣列組件、激光器驅(qū)動(dòng)芯片和探測(cè)器TIA芯片分別采用并排直線排列，并通過導(dǎo)電膠直接組裝在于印刷電路板的電極上。
[0007]進(jìn)一步，所述的VCSEL激光器陣列通過墊片組裝在于印刷電路板的電極上。
[0008]進(jìn)一步，所述的光接收陣列組件由PD光電探測(cè)器陣列、定位層和多個(gè)光學(xué)微球透鏡組成。
[0009]進(jìn)一步，所述的定位層與PD光電探測(cè)器緊密連接;定位層上刻蝕出的小圓孔的數(shù)量與ro光電探測(cè)器的數(shù)量相同；每個(gè)小圓孔的中心與ro探測(cè)器陣列的每個(gè)接收單元的感光中心一一對(duì)準(zhǔn);小圓孔的直徑與光學(xué)微球透鏡直徑相當(dāng)，深度與光學(xué)微球透鏡半徑相當(dāng)。
[0010]進(jìn)一步，所述的光學(xué)微球透鏡為光學(xué)玻璃或塑料小球，光學(xué)微球透鏡通過折射率匹配膠固定于ro光電探測(cè)器陣列上定位層的小孔內(nèi)。
[0011]進(jìn)一步，所述的光纖陣列是由多根光纖與V型槽組成，每一根光纖通過膠粘的方式固定于光纖固定座的V型槽內(nèi)，光纖與V型槽末端為45°，傳輸?shù)墓馐诠饫w45°面上反射，從光纖側(cè)面入射或出射。
[0012]進(jìn)一步，光纖陣列的45度面鍍有針對(duì)光信號(hào)傳輸波長的高反射膜。使得該面上光反射效率更高。
[0013]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所述的一種用于多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件，采用45度光纖陣列組件，以最簡單的接受實(shí)現(xiàn)了光傳輸方向的90度轉(zhuǎn)折，然后在H)光電探測(cè)器陣列上的定位層刻蝕微球透鏡的定位孔，用光學(xué)折射率匹配膠將微球透鏡精確固定在ro光電探測(cè)器的感光面上，從而通過光學(xué)微球透鏡實(shí)現(xiàn)光纖到PD光電探測(cè)器的高耦合效率。該方案不僅光耦合效率極高，而且成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、易于組裝，適合大批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明所述的多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明所述的多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件光學(xué)耦合示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明所述的光纖陣列組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明所述的光接收陣列組件結(jié)構(gòu)示意圖1;
[0018]圖5為本發(fā)明所述的光接收陣列組件結(jié)構(gòu)示意圖2。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0020]圖1為本發(fā)明所述的多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件結(jié)構(gòu)示意圖，包括印刷電路板100、VCSEL激光器陣列101、光接收陣列組件102、激光器驅(qū)動(dòng)芯片103、探測(cè)器TIA芯片104、光纖陣列105和帶多個(gè)V型槽的光纖固定座106。
[0021]在圖1中，VCSEL激光器陣列101、光接收陣列組件102、激光器驅(qū)動(dòng)芯片103、探測(cè)器TIA芯片104均通過導(dǎo)電膠直接組裝在于印刷電路板100的電極上，印刷電路板100的另一端設(shè)有電信號(hào)輸入輸出端口 108。在本發(fā)明所述的一種多路并行傳送的光收發(fā)組件中，光纖陣列105是通過膠粘的方式固定于光纖固定座106的V型槽內(nèi)構(gòu)成光纖陣列組件，光纖陣列組件通過墊塊107固定于印刷電路板100上。
[0022]圖2為本發(fā)明所述的多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件光學(xué)耦合示意圖，其中光接收陣列組件102由PD光電探測(cè)器陣列102a、定位層102b和多個(gè)光學(xué)微球透鏡102c組成。VCSEL激光器陣列101和H)光電探測(cè)器陣列102a、激光器驅(qū)動(dòng)芯片103和探測(cè)器TIA芯片104采用并排直線排列，VCSEL激光器陣列101和激光器驅(qū)動(dòng)芯片103、PD光電探測(cè)器陣列102a和TIA芯片104通過打金線連接;光纖陣列105的耦合端是45度結(jié)構(gòu)，這樣以最簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了光束轉(zhuǎn)折90度的功能。光纖VCSEL激光器陣列101為4個(gè)通道，每個(gè)通道的發(fā)光面與光纖陣列105一側(cè)的4根光纖的進(jìn)光位置上下逐一對(duì)準(zhǔn)，H)光電探測(cè)器102a也為4個(gè)通道，每個(gè)通道的接收面與光纖陣列105另一側(cè)的4根光纖的出光位置上下逐一對(duì)準(zhǔn)，光纖陣列105中間的幾個(gè)通道沒有傳輸光信號(hào)的作用。由于在高速光收發(fā)模塊中，ro接收器的有效接收面較小，使得光束通過光纖直接耦合到PD光電探測(cè)器的耦合效率低，導(dǎo)致光收發(fā)組件接收端的靈敏度不高，為了增加光耦合效率，在PD光電探測(cè)器陣列102a的每個(gè)接收單元中心通過定位層102b精確放置光學(xué)透鏡102c。在多路并行傳送的光收發(fā)組件光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)中，光纖陣列105的相應(yīng)通道的每根光纖與光學(xué)微球透鏡102(3和?光電探測(cè)器102a的通道是逐一對(duì)準(zhǔn)的；本發(fā)明所述的多路并行傳輸光收發(fā)組件的發(fā)射端，光信號(hào)經(jīng)VCSEL激光器陣列101發(fā)出，直接耦合進(jìn)入光纖陣列105的相應(yīng)通道進(jìn)行傳輸，為了增加發(fā)射端的耦合效率，也可以在VCSEL激光器陣列101下面增加一個(gè)墊塊109，使得VCSEL激光器陣列101與光纖陣列105的耦合距離更近，從而可以增加VCSEL激光器陣列101到光纖陣列105的耦合效率;在多路并行傳輸光收發(fā)組件的接收端，光信號(hào)經(jīng)光纖陣列105的相應(yīng)通道輸入，通過相應(yīng)通道的光學(xué)透鏡102c對(duì)光進(jìn)行會(huì)聚后進(jìn)入ro光電探測(cè)器102a的對(duì)應(yīng)通道進(jìn)行接收，由于光學(xué)透鏡102c的曲率半徑很小，對(duì)光的會(huì)聚能力很強(qiáng)，使得光纖陣列105到PD光電探測(cè)器陣列102a的光耦合效率非常尚O
[0023]圖3為本發(fā)明所述的光纖陣列組件結(jié)構(gòu)示意圖，該光纖陣列組件是由光纖陣列105和帶多個(gè)V型槽的光纖固定座106組成，光纖陣列的每一根光纖是通過膠粘的方式固定于光纖固定座的V型槽內(nèi)，末端被研磨拋光為45度角，發(fā)射和接收的光信號(hào)在光纖陣列105的45度面上反射，為了提高反射效率，可在光纖陣列105的45度面上鍍上針對(duì)光信號(hào)傳輸波長的高反射膜;每個(gè)V型槽之間的間距與VCSEL激光器陣列101和H)光電探測(cè)器陣列102的各個(gè)通道之間的間距相同，一般情況下為250微米。
[0024]圖4、圖5為本發(fā)明所述的光接收陣列組件結(jié)構(gòu)示意圖，包括PD光電探測(cè)器陣列102a、定位層102b和光學(xué)微球透鏡102c，PD光電探測(cè)器陣列102a的每個(gè)通道的感光面等間距排列。由于H)光電探測(cè)器102a的感光區(qū)域比較小，為了提高從光纖陣105到PD光電探測(cè)器陣列102a的光耦合效率，擬在H)光電探測(cè)器陣列102a上增加對(duì)光會(huì)聚能力很強(qiáng)的光學(xué)微球透鏡102c，由于光學(xué)耦合需要光學(xué)微球透鏡102c與H)光電探測(cè)器102a的相應(yīng)通道逐一精確對(duì)準(zhǔn)，采用常規(guī)的裝配定位方法很難滿足，并且裝配效率也不高，因此本發(fā)明所述的光接收陣列組件102中包含了定位層102b(見圖4)。定位層102b是在大片的PD光電探測(cè)器陣列的制作過程中在ro光電探測(cè)器表面制作出的一層薄的絕緣層，該絕緣層與ro光電探測(cè)器緊密連接，并通過刻蝕工藝在對(duì)應(yīng)的PD光電探測(cè)器的每個(gè)通道的感光面上方刻蝕有小圓孔，小圓孔的數(shù)量與ro光電探測(cè)器通道數(shù)量相同，每個(gè)小圓孔的中心與PD探測(cè)器陣列的每個(gè)接收單元的感光中心一一對(duì)準(zhǔn);每個(gè)小圓孔的直徑與光學(xué)微球透鏡102C直徑相當(dāng)，深度與光學(xué)微球透鏡102c半徑相當(dāng)。如圖5，光學(xué)微球透鏡102c通過折射率匹配膠固定到ro光電探測(cè)器陣列102a上的定位層102b的小孔內(nèi)。由于在ro光電探測(cè)器陣列102a上制作定位層102b的效率很高，同時(shí)光學(xué)微球透鏡102c也能快速精確的裝配到定位層102b的小孔內(nèi)，這樣在增加光學(xué)耦合效率的同時(shí)生產(chǎn)效率也很高，因此使得該結(jié)構(gòu)的多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件易于實(shí)現(xiàn)高效的批量裝配。
[0025]需要說明的是:這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例來實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件，其特征在于:包括印刷電路板、VCSEL激光器陣列、光接收陣列組件、激光器驅(qū)動(dòng)芯片、探測(cè)器TIA芯片、光纖陣列，其中VCSEL激光器陣列、光接收陣列組件、激光器驅(qū)動(dòng)芯片、探測(cè)器TIA芯片均直接組裝在印刷電路板的電極上；所述的光接收陣列組件由PD光電探測(cè)器陣列、定位層和多個(gè)光學(xué)微球透鏡組成；所述的VCSEL激光器陣列和激光器驅(qū)動(dòng)芯片、PD光電探測(cè)器和TIA芯片通過打金線連接;所述的光纖陣列末端為45°，傳輸?shù)墓馐诠饫w45°面上反射，從光纖側(cè)面入射或出射。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件，其特征在于:所述的VCSEL激光器陣列和光接收陣列組件、激光器驅(qū)動(dòng)芯片和探測(cè)器TIA芯片分別采用并排直線排列，并通過導(dǎo)電膠直接組裝在于印刷電路板的電極上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件，其特征在于:所述的VCSEL激光器陣列通過墊片組裝在于印刷電路板的電極上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件，其特征在于:所述的光接收陣列組件由H)光電探測(cè)器陣列、定位層和多個(gè)光學(xué)微球透鏡組成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件，其特征在于:所述的定位層與ro光電探測(cè)器緊密連接;定位層上刻蝕出的小圓孔的數(shù)量與ro光電探測(cè)器的數(shù)量相同；每個(gè)小圓孔的中心與ro探測(cè)器陣列的每個(gè)接收單元的感光中心一一對(duì)準(zhǔn);小圓孔的直徑與光學(xué)微球透鏡直徑相當(dāng)，深度與光學(xué)微球透鏡半徑相當(dāng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件，其特征在于:所述的光學(xué)微球透鏡為光學(xué)玻璃或塑料小球，光學(xué)微球透鏡通過折射率匹配膠固定于ro光電探測(cè)器陣列上定位層的小孔內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件，其特征在于:所述的光纖陣列是由多根光纖與V型槽組成，每一根光纖通過膠粘的方式固定于光纖固定座的V型槽內(nèi)，光纖與V型槽末端為45°，傳輸?shù)墓馐诠饫w45°面上反射，從光纖側(cè)面入射或出射。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于多路并行傳輸?shù)墓馐瞻l(fā)組件，其特征在于:光纖陣列的45度面鍍有針對(duì)光信號(hào)傳輸波長的高反射膜。
【文檔編號(hào)】G02B6/42GK205427247SQ201521080517
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日
【發(fā)明人】李偉啟, 徐云兵, 王向飛
【申請(qǐng)人】福州高意通訊有限公司