光电收发器件及光模块

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光电收发器件及光纤阵列结构。

背景技术

由于人们对带宽需求的增大，100G、400G网络正在快速发展，而100G光模块是100G网络的主要组成部分，常用的有100Gbps PMS4。100Gbps PMS4标准由MSA组制定，100G PSM4标准主要是一个低成本的解决方案，用来实现长距离数据中心间的互联。100G PSM4光模块是单模并行四通道光模块，主要适用于数据中心500米的应用场合。先前PSM4光电收发模块内部光路使用准直透镜+聚焦透镜做光路传输，这种结构需要较大的空间以及八次透镜耦合(准直透镜耦合4次+聚焦透镜耦合4次)工艺，所以这种结构生产效率较低；由于内部光路传输需要四个准直透镜和四个聚焦透镜，物料成本较高。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种光电收发器件，节省了物料成本的同时提高了生产效率。

本发明一实施方式揭露一种光电收发器件，包括第一基板，设置有复数个容置槽；复数个锥端球透镜光纤，分别部分设置于所述复数个容置槽，用于接收光信号；第二基板，与所述第一基板具有预设距离；以及复数个激光器，设置于所述第二基板的侧边上，一一对准所述复数个锥端球透镜光纤，用于直接发射所述光信号至所述复数个锥端球透镜光纤。

根据本发明一实施方式，所述复数个激光器发射的光信号分别进入所述复数个锥端球透镜光纤。

根据本发明一实施方式，还包括基座，其中，所述第一基板及所述第二基板贴装在所述基座上。

根据本发明一实施方式，每个锥端球透镜光纤包括：光纤线缆，部分设置于对应的容置槽，用于传输所述光信号；透镜，位于所述光纤线缆的端部，用于接收所述光信号。

根据本发明一实施方式，设置于所述容置槽的部分光纤线缆去除涂覆层。

根据本发明一实施方式，所述透镜为半圆形透镜、圆锥形透镜、菲涅尔透镜、微球形透镜或渐缩型半圆形透镜。

根据本发明一实施方式，所述光纤线缆部分容纳于对应的容置槽；所述透镜贴合所述容置槽的外侧边缘。

根据本发明一实施方式，所述锥端球透镜光纤的数量为4；所述激光器的数量为4；所述光电收发器件为并行单模4通道光电收发器。

根据本发明一实施方式，所述第一基板与所述第二基板的预设距离为2.5mm。

有鉴于此，有必要提供一种光模块，节省了物料成本的同时提高了生产效率。

本发明一实施方式揭露一种光模块，包括上述任一项所述的光电收发器件。

根据本发明实施方式所述的光电收发器件，光纤采用锥端球透镜光纤，并直接与激光器一一对应，以直接接收激光器发出的光信号，使得内部光路传输不需要通过直透镜和聚焦透镜，节省了物料成本，同时提高了生产效率。

附图说明

图1为根据本发明一实施方式所述的光电收发器件的应用示意图。

图2为根据本发明一实施方式所述的光电收发器件的结构图。

图3为根据本发明一实施方式所述的透镜的外观示意图。

图4为根据本发明一实施方式所述的光收发器件的侧视图。

主要元件符号说明

10A：光发射模块

10B：光接收模块

11B：光接收接口

12B：光解复用器

14A：多路激光器

14B：光检测器模块

16A：发送处理电路

16B：接收处理电路

20：光纤

30：光电收发器件

31：第一基板

32：锥端球透镜光纤

33：第二基板

34：激光器

35：基座

310：容置槽

320：光纤线缆

321：透镜

RX_D1、RX_D2、RX_D3、RX_D4、TX_D1、TX_D2、TX_D3、TX_D4：电数据信号

L1、L2：光信号

λ1、λ2、λ3、λ4：波长

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于本发明技术领域的技术人员理解和实施本发明，下面结合附图与实施方式对本发明进一步的详细描述，应当理解，本发明提供许多可供应用的发明概念，其可以多种特定型式实施。本发明技术领域的技术人员可利用这些实施方式或其他实施方式所描述的细节及其他可以利用的结构，逻辑和电性变化，在没有离开本发明的精神与范围之下以实施发明。

本发明说明书提供不同的实施方式来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施方式中的各元件的配置是为说明之用，并非用以限制本发明。且实施方式中图式标号的部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施方式之间的关联性。其中，图示和说明书中使用的相同的元件编号表示相同或类似的元件。本说明书的图示为简化的形式且并未以精确比例绘制。为清楚和方便说明起见，方向性用语(例如顶、底、上、下以及对角)是针对伴随的图示说明。而以下说明所使用的方向性用语在没有明确使用在以下所附的申请专利范围时，并非用来限制本发明的范围。

再者，在说明本发明一些实施方式中，说明书以特定步骤顺序说明本发明的方法以及(或)程序。然而，由于方法以及程序并未必然根据所述的特定步骤顺序实施，因此并未受限于所述的特定步骤顺序。本发明技术领域的技术人员可知其他顺序也为可能的实施方式。因此，于说明书所述的特定步骤顺序并未用来限定申请专利范围。再者，本发明针对方法以及(或)程序的申请专利范围并未受限于其撰写的执行步骤顺序，且本发明技术领域的技术人员可了解调整执行步骤顺序并未跳脱本发明的精神以及范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

图1为根据本发明一实施方式所述的光收发器件的应用示意图。根据本发明实施方式，光纤20为连接光发射装置和光接收装置之间的重要耦合组件。光发射装置包括光发射模块(Transmitter Optical Subassembly，TOSA)10A。光发射模块10A包括发送处理电路16A、多路激光器14A。光发射装置透过多路激光器14A直接将光信号发射至光纤20。多路激光器14A和光纤20可组成光电收发器件。根据本发明实施方式，多路激光器14A优选为4路，光纤20的数量对应的设置为4，每路激光器14A的光信号分别进入4路光纤20。光接收装置包括光接收接口11B以及光接收模块(Receiver Optical Subassembly，ROSA)10B。光接收模块10B包括光解复用器12B、光检测器模块14B以及接收处理电路16B。光电收发器件透过光接收接口11B与光纤缆线连接。在本实施方式中，光接收接口11B可以是ST型、SC型、FC型、与LC型等形式。

密集波长分波多任务(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)技术利用单模光纤的带宽以及低损耗的特性，采用多个波长作为载波，允许各载波信道在光纤内同时传输。本发明一实施方式利用密集波长分波多任务技术，光模块装置可以使用四个不同的通道波长(λ1、λ2、λ3、λ4)来接收或发送四个通道，因此，多路激光器所发射的光信号L1可以具有λ1、λ2、λ3、λ4等四种波长，而光接收接口11B所接收的光信号L2可以具有λ1、λ2、λ3、λ4等四种波长，光检测器模块14B的光检测组件以及多路激光器14A的激光组件个数也与信道的个数对应配置。虽然本实施利是以四个信道配置为例，但是其他信道配置(例如，2、8、16、32等等)也在本发明的范围内。

如图1所示，发送处理电路16A接收的电数据信号(TX_D1至TX_D4)，经过转换处理后，输出至多路激光器14A，多路激光器14A将所接收的电数据信号分别调制为光信号。多路激光器可以包括多个具有衍射光栅的分布式反馈(Distributed Feedback Laser，DFB)激光器。在其他实施方式中，亦可使用其他可作为光源的元件，例如发光二极管(LED)、边射型雷射二极管(Edge Emitting Laser Diode，EELD)、电吸收调制激光(Electlro-absorptionModulated Laser，EML)激光二极管封装，还可以是垂直腔面发射雷射二极体(VerticalCavity Surface Emitting Laser Diode，VCSEL)，或称面射型雷射二极体，多个垂直腔面发射雷射二极体构成阵列，并由驱动晶片驱动而发射光讯号。

光信号L2经由光接收接口11B传送至光解复用器12B，根据本发明实施方式，光解复用器12B利用阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating，AWG)技术将光信号L2区分为对应于λ1、λ2、λ3、λ4等四种波长的光信号。光检测器模块14B(在本实施方式中为四个)检测光信号并产生对应的电信号，根据本发明实施方式，光检测器模块14B可包括PIN(P-doped-intrinsic-doped-N)二极管或雪崩式光电二极管(Avalanche Photodiode，APD)。光检测器模块14B所产生的电信号再经由接收处理电路16B的放大电路(例如跨阻放大器(Trans-impedanceamplifier，TIA))以及转换电路处理之后，即可取得光信号L2所传送的电数据信号(例如RX_D1至RX_D4)。根据本发明其他实施方式，光解复用器12B也可使用介质膜滤光片(Thin-film filter，TFF)以及光纤光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)等相关技术来将光信号L2转换为不同波长的光信号。

根据本发明实施方式，光发射模块10A与光接收模块10B尚包括其他功能电路元件,例如用来驱动激光器模块14A的激光器驱动器、功率控制器(Automatic PowerControl；APC)，用来监测激光器功率的监控光学二极管(Monitor Photo Diode,MPD)，及其他实施光信号发射功能以及接收光信号并处理所必要的电路元件，以及用以处理光接收模块10B传来的电讯号和要传送至光发射模块10A的电讯号的数位讯号处理积体电路，此为本领域技术人员所熟知，在此不予赘述以精简说明。

图2为根据本发明一实施方式所述的光电收发器件30的结构示意图。如图2所示，光电收发器件30包括第一基板31、复数个锥端球透镜光纤32、第二基板33及复数个激光器34。锥端球透镜光纤32及激光器34一一对应，根据本发明实施方式，锥端球透镜光纤32及激光器34数量优选为4，光电收发器件30则为并行单模4通道(Parallel Single Mode4lanes,PSM4)型光电收发器件，但并不以此为限。

根据本发明实施方式，第一基板31设置有复数个容置槽310，复数个容置槽310可为U形槽或V形槽，用于放置锥端球透镜光纤32。复数个锥端球透镜光纤32分别部分设置于复数个容置槽310，用于接收光信号。锥端球透镜光纤是通过精密研磨设备在光纤的端面研磨成锥形，后经特殊加工手段在其尖端加工出光学微球透镜，从而达到扩大光纤数值孔径，增加吸收光能力的目的。

具体地，每个锥端球透镜光纤32可以包括光纤线缆320及透镜321。光纤线缆320，部分设置于对应的容置槽310，用于传输光信号。设置于容置槽310的部分光纤线缆320去除涂覆层，以减小容置槽310的尺寸。可以理解的是，容置槽310的槽孔大小根据光纤线缆320的直径设定。光纤缆线32可透过粘着层固定于容置槽310。粘着层可包括聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚乙烯对苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、铁氟龙(Teflon)、液晶高分子(Liquid Crystal Polymer，LCP)、聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)、尼龙(Nylon or Polyamides)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)、ABS塑胶(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)、酚树脂(Phenolic Resins)、环氧树脂(Epoxy)、聚酯(Polyester)、硅胶(Silicone)、聚氨基甲酸乙酯(Polyurethane，PU)、聚酰胺-酰亚胺(polyamide-imide，PAI)或其组合，但不限于此，只要具有粘着特性的材料皆可应用于本发明。

透镜321位于光纤线缆320的端部，用于接收所述光信号。结合附图3，图3为根据本发明一实施方式所述的透镜321的外观示意图。如图3所示，透镜321呈圆锥形，可以将外部发射的光信号聚拢到光纤线缆320内传输。透镜321可以为半圆形透镜、圆锥形透镜、菲涅尔透镜、微球形透镜或渐缩型半圆形透镜等等。

结合附图4，附图4为根据本发明一实施方式所述的光收发器件的侧视图。如图4所示，部分光纤线缆320收纳于对应的容置槽310，透镜321贴合所述容置槽的外侧边缘并与激光器34一一对应。

第二基板33与第一基板31具有预设距离；复数个激光器34设置于所述第二基板33的侧边上，一一对准所述复数个锥端球透镜光纤32，用于直接发射所述光信号至复数个锥端球透镜光纤32。为确保最佳光接收效率，第一基板31与第二基板33之间的预设距离优选为2.5mm。

根据本发明实施方式，光电收发器件30还包括基座35，其中，第一基板31及第二基板33贴装在基座35上。具体地，第一基板31及第二基板33可透过粘着层固定于基座35。粘着层可包括聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚乙烯对苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、铁氟龙(Teflon)、液晶高分子(Liquid Crystal Polymer，LCP)、聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)、尼龙(Nylon or Polyamides)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)、ABS塑胶(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)、酚树脂(Phenolic Resins)、环氧树脂(Epoxy)、聚酯(Polyester)、硅胶(Silicone)、聚氨基甲酸乙酯(Polyurethane，PU)、聚酰胺-酰亚胺(polyamide-imide，PAI)或其组合，但不限于此，只要具有粘着特性的材料皆可应用于本发明。

根据本发明实施方式，光电收发器件30还可设置防护平板(图未示)于基座35上并覆盖光纤缆线320的一部份以保护光纤缆线320。

根据本发明实施方式所述的光电收发器件，光纤采用锥端球透镜光纤，并直接与激光器一一对应，以直接接收激光器发出的光信号，使得内部光路传输不需要通过直透镜和聚焦透镜，节省了物料成本，同时提高了生产效率。

以上概述之许多实施方式的特征使得本领域的普通技术人员能够更了解本发明之范围。本领域的普通技术人员能够以本揭露为基础而设计或修改其他制程以及结构，以实现在本发明之实施方式所介绍的相同特征及/或达成相同的优点。本领域的普通技术人员也了解，这些等效的结构并不背离本揭露之精神与范围，并且他们也能够在不背离本发明之精神与范围的情况下，改变、替换、以及变动本发明之特征，而这些改变和调整都应属于本发明权利要求的保护范围。