一種光模塊的制作方法

本發明涉及光通信技術領域，尤其涉及一種光模塊。

背景技術：

光收發一體模塊，簡稱光模塊，是光通訊領域設備中的一種標準模塊。一個標準光模塊通常包括光發射器、光接收器、微處理器和激光驅動器等器件；其中，光發射器包括激光器、隔離器、光纖適配器以及將激光器發出的光耦合進光纖適配器的光無源組件，用于將電信號轉換成光信號。進一步的，在高速數據通信領域中，為確保數據能夠長距離高速傳輸，目前普遍采用的解決方案是將多路不同波長的光信號復用成一路光信號在單根光纖中進行傳輸。為實現多個波長光信號復用，通常在光發射器中設置一個基于薄膜濾波片（thinfilmfilter，tff）技術的光復用組件。

圖1為現有技術中的一種光發射器的光路圖。如圖1所示，該光發射器依次包括四個不同波長的激光器70、四個準直透鏡60、一個光復用組件50、一個位移棱鏡40、一個隔離器30、一個聚焦透鏡20和一個適配器10，上述元器件通常采用有源或無源耦合的方式通過膠水直接固定在底座80上。圖2是圖1中的光復用組件50的基本結構示意圖。如圖2所示，該光復用組件50包括一個斜方棱鏡501，在斜方棱鏡501中靠近準直透鏡60的側壁上設置有四個tff，在靠近位移棱鏡40的側壁上與tff1相對的位置鍍有增透膜503，其它位置鍍有高反膜502。利用該光復用組件50，第一激光器701的光束經第一準直透鏡601后，從tff1處入射進入斜方棱鏡501后直接從斜方棱鏡501的增透膜503處出來；第二激光器702的光束經第二準直透鏡602后，從tff2處入射進入斜方棱鏡501后被高反膜502反射至膜片tff1，再經膜片tff1反射后從斜方棱鏡501的增透膜503處出來；同理，第三激光器703和第四激光器704的光束在斜方棱鏡501中分別經高反膜502的兩次和三次折返后從增透膜503處出來。這樣，四個波長的光束經過光復用組件50后就匯聚成了一束光，匯聚后的光束經過位移棱鏡40改變傳輸路徑至隔離器30，最后經聚焦透鏡20和適配器10耦合進入光纖中。

由于隔離器30只允許入射光中偏振方向和其光入射方向一致的光通過，所以，為保證隔離器30輸出光功率的穩定性，就要求進入隔離器30之前的光具有固定的偏振方向。然而，發明人在實現本發明的過程中發現，由于光復用組件50是通過膠水固定在底座80上的，光復用組件50材料的熱膨脹系數與上述膠水的熱膨脹系數存在差異，上述熱膨脹系數的差異會使貼裝光復用組件50用的膠水固化后，給光復用組件50內部帶來很大的殘余應力。并且，上述殘余應力的存在導致通過光復用組件50的光束的偏振方向發生改變，而當光束的偏振方向發生改變后，便會引起光束通過隔離器的光功率就會發生變化，進而導致光發射器輸出光功率的變化，影響數據通信質量。

技術實現要素：

為克服相關技術中存在的問題，本發明提供一種光模塊。

根據本發明實施例的第一方面，提供一種光模塊，包括底座，固定在底座上的多個激光器，及固定在底座上的將多個激光器所發射的多束激光合成為一束激光的光復用組件，及固定在底座上的接收光復用組件所合成的激光的隔離器，且隔離器的位置設置使得其光入射方向與激光器所發射激光的偏振方向相同；光復用組件底面設有環形凸起，光復用組件底面通過點在環形凸起內的膠水與底座實現粘接。

根據本發明實施例的第二方面，提供了一種光模塊，包括底座，固定在底座上的多個激光器，及固定在底座上的將多個激光器所發射的多束激光合成為一束激光的光復用組件，及固定在底座上的接收光復用組件所合成的激光的隔離器，且隔離器的位置設置使得其光入射方向與激光器所發射激光的偏振方向相同；底座上設有環形凸起，光復用組件底面通過點在環形凸起內的膠水與底座實現粘接。

由以上技術方案可見，本發明實施例提供的一種光模塊，在光復用組件與底座粘接的過程中，由于環形凸起的封閉性，限制了膠水的四處不規則流動，限制了粘接面積，使得膠水厚度分布比較均勻，有利于應力的均勻，避免了光復用組件的微變形及其帶來的光處理效果。

應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發明。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本發明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發明的原理。

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現有技術中的一種光發射器的光路圖；

圖2為圖1中的光復用組件的基本結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的膠水不同粘接面積對應光束通過隔離器后光功率的衰減示意圖；

圖4為本發明實施例一提供的光模塊中光復用組件的基本結構示意圖；

圖5為本發明實施例一提供的光模塊中另一光復用組件的基本結構示意圖；

圖6為本發明實施例二提供的光模塊中光復用組件的基本結構示意圖；

圖7為本發明實施例三提供的光模塊中底座的基本結構示意圖；

圖8為本發明實施例三提供的光模塊中另一種底座的基本結構示意圖

圖9為本發明實施例四提供的光模塊中底座和光復用組件貼裝前、后的基本結構示意圖；

圖10為本發明實施例四提供的光模塊中底座的基本結構示意圖。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本發明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本發明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

隔離器是光模塊領域的常用光學器件，其通過光的偏振原理，僅允許光單方向通過。一般地，隔離器主要包括兩個偏振器和一個磁環，偏振器置于磁環前后兩側。入射光的偏振方向與第一個偏振器（又稱起偏器）的偏振方向一致，即與隔離器的光入射方向一致，然后經過磁環后其偏振面被旋轉45度，剛好與第二個偏振器（又稱檢偏器）的透光軸方向一致，于是光信號全部通過第二個偏振器。由光路引起的反射光先進入第二個偏振器，變成與第一個偏振器透光軸方向成45度夾角的線偏振光，再經過磁環后，偏振方向繼續旋轉45度，偏振面與第一個偏振器透光軸的夾角為90度，此時光的偏振方向與第一個偏振器的方向是垂直正交的，因而不能通過起偏器，起到了反向隔離的作用。

隔離器的工作原理限定了進入隔離器的光的偏振方向，所以實踐中激光器發出光的偏振方向一般與隔離器的光入射方向相同，從而使激光器發出的光順利通過隔離器。

在光模塊的封裝過程中，基于薄膜濾波片技術的光復用組件是通過膠水直接固定在光模塊或發射器的底座上，現有技術中，在固定時膠水會覆蓋整個光復用組件的底部區域。但是當膠水固化后，由于光復用組件材料的熱膨脹系數與上述膠水的熱膨脹系數以及底座材料的熱膨脹系數均存在差異，會給光復用組件內部帶來很大的殘余應力，這個殘余應力的存在導致通過光復用組件的光束的偏振方向發生改變，當光束的偏振方向發生改變后，光束通過隔離器后的光功率也就發生變化。因此，通常情況下光復用組件貼裝膠水固化后就會出現光功率跌落的情況，有時候跌落后光功率甚至會超過光發射器所容許的范圍。

另外，光模塊中其它元器件貼裝后也需要烘烤，每次烘烤后也會導致光復用組件內的殘余應力再次發生變化，由于通過光復用組件的光束偏振方向會隨著其內部殘余應力的變化而變化，所以，會造成通過隔離器后的光功率，在模塊的封裝過程中不斷的變化。進一步的，在不同的溫度下，光復用組件內的殘余應力也不相同，例如，光發射器在做高低溫測試時，光束的偏振方向會發生不同的變化，這樣會導致在高溫和低溫測得的光發射器輸出光功率值也有所不同。

目前光模塊設計者知曉到：使用基于薄膜濾波片技術的光復用組件進行合光，存在光發射器輸出光功率衰落以及不穩定的問題，但并不知曉該問題是由光復用組件內部殘余應力導致其輸出的光束的偏振方向不斷發生改變所造成的，所以通常會采用其它的成本較高的元器件替代基于薄膜濾波片技術的光復用組件，來解決光發射器輸出光功率衰落和不穩定的問題。

針對上述問題，本發明實施例提供了一種光模塊中的光復用組件和底座的結構設計、以及光模塊的封裝方法，上述結構設計和封裝方法的基本原理是：通過控制控制光復用組件貼裝后膠水在光復用組件底部的粘接面積，來控制膠水固化后給光復用組件帶來的殘余應力，以保證光功率輸出的穩定性。

如圖3所示，為本發明實施例提供的不同粘接面積對應的光束通過隔離器后光功率的衰減示意圖。固化后膠水粘接光復用組件底面的面積分別為60%、80%以及95%，光束通過光復用組件后，通過不同旋轉角度的隔離器后，對應輸出光功率的衰減值，其中，設定膠水固化前，通過隔離器后光功率時對應的隔離器旋轉角度為0°方向。

從圖3可以看出，膠水在光復用組件底面上的粘接面積與光功率的衰減之間有著聯系。在同型號的光復用組件、膠水以及同樣的貼裝工藝前提下，即膠水在光復用組件上的粘接面積越小，在膠水固化后，光功率衰減越小，通過光復用組件后的光的偏振方向變化最小，即對應光復用組件內部的殘余應力越小。

具體地，膠水粘接面積為光復用組件底面面積的60%時，光束通過光復用組件后的偏振方向幾乎未發生變化；同時，考慮到膠水固化后光復用組件在底座上的粘貼牢固強度的要求，最小的粘接面積限定為底座面積的20%。

針對上述研究數據，發明人提出一種限制膠水粘接面積的產品方案，即在光復用組件的底面上設置環形凸起。環形凸起在光復用組件底面上圍成封閉的區域，在封閉區域內點膠，即可限制膠水向四處的不規則流動，限制了光復用組件底面與底座之間的粘接面積，膠水厚度分布比較均勻，有利于應力的均勻釋放。通過設置環形凸起所封閉的區域面積，即可控制膠水在光復用組件底面上的粘接面積。

基于上述原理，以下將結合附圖對本發明實施例的光復用組件和底座的結構設計、以及光模塊的封裝方法進行詳細說明。

本發明實施例提供了一種光模塊，該光模塊包括：底座，固定在底座上的多個激光器，及固定在底座上的將多個激光器所發射的多束激光合成為一束激光的光復用組件，及固定在底座上的接收光復用組件所合成的激光的隔離器，且隔離器的位置設置使得其光入射方向與激光器所發射激光的偏振方向相同；光復用組件底面設有環形凸起，光復用組件底面通過點在環形凸起內的膠水與底座實現粘接。

在上述結構中，光模塊中的底座可以是光模塊的殼體，也可以是在殼體上鋪設的基板或熱沉等。

圖4為本發明實施例一提供光模塊中光復用組件的基本結構示意圖。

其中，由于光復用組件的材質及加工工藝等因素，在實際生產中凸起504是與光復用組件采用一體成型的結構，當然理論上也可以是分離的結構。

如圖4所示，該光復用組件的底面上設有環形凸起505，并且該環形凸起505所圍成的正方形的封閉區域5051為點膠區域。需要說明的是，環形凸起505所圍成的封閉區域的形成并不限于本發明實施例提供的正方形，還可以如圖5所示設計為圓形，其中505a為環形凸起，5051a為點膠區域；當然其他諸如長方形、三角形以及不規則形等多種形狀均可以。

環形凸起將光復用組件的底面圍成一個封閉的點膠區域，用于容納膠水，封閉的點膠區域限制了膠水在光復用組件底面的四處不規則流動，限制了光復用組件底面與底座之間的粘接面積，膠水厚度分布比較均勻，有利于應力的均勻釋放，避免了光復用組件的微變形及其帶來的光處理效果。

為了實現光復用組件與底座之間的牢固粘接，同時防止光功率的衰減，本發明實施例將環形凸起505所圍成的封閉區域的面積設計為光復用組件的底面面積的20%～60%。

進一步地，光復用組件底面上的環形凸起可以是兩個以上。單個環形凸起，由于整個光復用組件的重量由單點承擔，會因受力過于集中而導致光復用組件貼歪斜、底部膠水不平整的問題，而通過設置兩個以上的環形凸起，在粘接總面積不增加的前提下，通過多個支撐點均攤受力，使光復用組件在底座上貼裝更平整。

進一步地，環形凸起呈點陣狀分布。兩個以上的環形凸起通過點陣狀合理的分擔光復用組件的重量，有利于光復用組件受力平衡。

圖6為本發明實施例二提供的光模塊中光復用組件的基本結構示意圖。如圖6所示，本發明實施例提供的光復用組件與實施例一中的光復用組件的區別在于，本發明實施例中的環形凸起由分立的環形凸起5061、環形凸起5062及環形凸起5063等三個環形凸起組成，將環形凸起5061、環形凸起5062及環形凸起5063各自圍成的點膠區域進行加和，得到環形凸起的封閉區域。

具體地，環形凸起呈點陣狀分布，以實現光復用組件受力平衡。

利用上述結構設計，通過控制環形凸起之間的位置分布、形狀便可以控制光復用組件上的膠水的粘接面積，進而實現對膠水固化后，光復用組件內部殘余應力的控制。

基于上述同樣的原理，發明人提出另一種限制膠水粘接面積的產品方案，即在底座上設置環形凸起。環形凸起限制了底座上進行膠水粘接的封閉區域，在封閉區域內點膠，即可限制膠水向四處的不規則流動，限制了光復用組件底面與底座之間的粘接面積，膠水厚度分布比較均勻，有利于應力的均勻釋放。通過設置環形凸起所封閉的區域面積，即可控制膠水在光復用組件底面上與底座之間的粘接面積。

本發明實施例還提供了在用于固定光復用組件的底座上設計控制光復用組件貼裝膠水粘接面積的結構。

本發明實施例還提供了另一種光模塊，包括底座，固定在底座上的多個激光器，及固定在底座上的將多個激光器所發射的多束激光合成為一束激光的光復用組件，及固定在底座上的接收光復用組件所合成的激光的隔離器，且隔離器的位置設置使得其光入射方向與激光器所發射激光的偏振方向相同；底座上設有環形凸起，光復用組件底面通過點在環形凸起內的膠水與底座實現粘接。

圖7為本發明實施例三提供的光模塊中底座的基本結構示意圖，如圖7所示，該底座中用于粘貼光復用組件的接觸區開設有環形凸起801，所述環形凸起801所圍成的區域802為膠水的覆蓋區域，所述膠水用于將光復用組件固定在底座上。需要說明的是，環形凸起801所圍成的封閉區域的形成并限于本發明實施例提供的正方形，還可以設計為圓形、長方形、三角形以及不規則形等多種形狀，并且環形凸起801的數量也不限于本實施例提供的個數。

如圖8所示，示出底座的另一種結構，其中底座上的環形凸起為圓形。

圖9為本發明實施例四提供的光模塊中底座和光復用組件貼裝前、后的基本結構示意圖。如圖9所示，在光復用組件貼裝時，在環形凸起801所圍成的封閉區域802內點適量的膠水，封閉的點膠區域限制了膠水在底座上向四處的不規則流動，限制了光復用組件底面與底座之間的粘接面積，膠水厚度分布比較均勻，有利于應力的均勻釋放，避免了光復用組件的微變形及其帶來的光處理效果。

這樣，當膠水固化后光復用組件內的殘余應力便可得到很好的控制，尤其是可以避免覆蓋到光復用組件通光面上的膠水對通過光面上應力的直接影響，進而可以有效控制膠水固化后給光復用組件帶來的殘余應力，從而可以減小通過光復用組件的出射光的偏振方向的改變，有效防止光發射器輸出光功率發生大幅度的衰減的現象。

考慮到光復用組件內的殘余應力隨著膠水的粘接面積的減小而減小的規律，為使光復用組件的出射光的偏振方向完全擺脫其內部的殘余應力影響，使得光發射器的各元器件貼裝烘烤后以及光發射器件在不同溫度的使用環境中，光發射器的出射光功率不再衰減變化問題；同時，結合現有使用的光復用組件、膠水、底座和底座的熱膨脹系數差異規律，以及到膠水固化后光復用組件在底座上的粘貼牢固強度的要求，本發明實施例將底座上環形凸起801所圍成的封閉區域802設計為光復用組件的底面面積的20%～60%。

當然，在底座上形成的環形凸起可以是兩個以上，進一步地，兩個以上的環形凸起在底座上呈點陣狀分布。如圖10所示，圖10為本發明實施例四提供的光模塊中底座的基本結構示意圖，本實施例中的環形凸起為兩個，通過設計環形凸起8021和環形凸起8022之間的位置分布、以及兩個環形凸起封閉的區域面積等便可以實現光復用組件底部膠水粘接面積的控制，進而實現光復用組件內部殘余應力的控制，具體地，環形凸起呈點陣狀分布。

進一步的，該光復用組件通過覆蓋在其底面上的膠水固定，并且膠水的面積為光復用組件底面面積的20%～60%。

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。

本領域技術人員在考慮說明書及實踐這里發明的發明后，將容易想到本發明的其它實施方案。本發明旨在涵蓋本發明的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本發明的一般性原理并包括本發明未發明的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發明的真正范圍和精神由下面的權利要求指出。

應當理解的是，本發明并不局限于上面已經描述并在附圖中示出的精確結構，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發明的范圍僅由所附的權利要求來限制。