專利名稱：一種單纖雙向收發(fā)模塊及其封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光收發(fā)模塊及其封裝，屬于光纖收發(fā)器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)最常用的通訊方式為光纖通訊和雙絞線通訊，其中光纖通訊信號(hào)具有傳輸距離遠(yuǎn)，失真小，受干擾小等的特點(diǎn)，而雙絞線通訊具有組網(wǎng)方便，接入簡(jiǎn)單，設(shè)備兼容性好等的特點(diǎn)。光纖收發(fā)器融合了上述兩種方式的特點(diǎn)，可以將這兩種通訊方式相互轉(zhuǎn)換光收發(fā)模塊是光纖收發(fā)器的關(guān)鍵部件，用于光與電的相互轉(zhuǎn)換，因此光收發(fā)模塊的好壞直接影響著整個(gè)收發(fā)器的好壞，它決定了收發(fā)器的通訊距離、信號(hào)速率、誤碼率等多項(xiàng)指標(biāo)。傳統(tǒng)中的單纖雙向光收發(fā)模塊是在激光二極管與光纖之間設(shè)置一傾斜45°的分波器，激光二極管把電信號(hào)調(diào)制成光信號(hào)，并該光信號(hào)通過分波器的傳輸給光纖；而來自光纖的入射光信號(hào)則被分波器反射，并沿著接收光路被光電二極管接受，該光電二極管將光信號(hào)調(diào)制成電信號(hào)進(jìn)行傳輸。而由于從激光二極管發(fā)出的光有一個(gè)較大的發(fā)射角，這個(gè)發(fā)散角要比低數(shù)值孔徑光纖的接收角要大，若對(duì)這樣的激光二極管、光纖進(jìn)行直接耦合，將引起嚴(yán)重的能量損失，所以如何將光發(fā)射機(jī)中光源的發(fā)射功率有效地藕合入光纖中傳輸是非常重要的。參見圖1，為了解決這個(gè)問題、提高耦合效率，人們?cè)诩す舛O管3和光纖6之間設(shè)置了一個(gè)透鏡4。激光二極管3把電信號(hào)調(diào)制成光信號(hào)通過透鏡4時(shí)不存在斜光線；成像像差小、耦合率高；焦距短；成本低，透鏡4能將發(fā)光二極管發(fā)射的發(fā)散光光束變成會(huì)聚光束或者準(zhǔn)直光束；激光二極管3的輻射光會(huì)聚在透鏡能上越多，實(shí)現(xiàn)了單纖雙向光收發(fā)模塊中光源、光纖具有較高的耦合效率。通常，透鏡4設(shè)置在光收發(fā)模塊中激光二極管3方向上的波分器5 與激光二極管3之間，以提高激光二極管3與光纖6之間的耦合率，而在光電二極管1的端面做成一個(gè)半球形，它可以起到短聚焦的作用，提高光電二極管1與光纖6之間的耦合率。 而這樣也使得光收發(fā)模塊需要較大的體積，導(dǎo)致單纖雙向組件結(jié)構(gòu)尺寸偏大，與SFP+的小尺寸封裝產(chǎn)生沖突。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種單纖雙向收發(fā)模塊及其封裝，其耦合效率高，封裝尺寸小。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的一種單纖雙向收發(fā)模塊，包括激光二極管、光電二極管、第一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡、第二透鏡與激光二極管及光電二極管同光軸且光軸為一直線，所述第一透鏡上鍍有增反膜、第二透鏡鍍有增透膜。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第二透鏡對(duì)應(yīng)激光二極管的一面鍍有增透膜。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一透鏡對(duì)應(yīng)光電二極管的一面鍍有增反膜。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述激光二極管置于第一透鏡的焦點(diǎn)處，所述光電二極管置于第二透鏡的焦點(diǎn)處。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一透鏡的類型和第二透鏡的類型相同。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一透鏡的類型和第二透鏡為半球透鏡。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一半球透鏡、第二半球透鏡組合成一個(gè)球體，第一半球透鏡、第二半球透的平面與光軸呈45°。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，位于下方的第一球透鏡下端設(shè)置有定位槽。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一半球透鏡和第二半球透鏡的兩端通過黏膠粘結(jié)于一體。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一半球透鏡和第二半球透鏡之間設(shè)置有分光器，所述分光器在光路中傾斜角呈45°。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述分光器的兩端與第一半球透鏡和第二半球透鏡通過粘
結(jié)于一體。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一半球透鏡、分光器、第二半球透鏡組合成一個(gè)球體，第一半球透鏡、分光器、第二半球透鏡的兩端通過粘結(jié)于一體。本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種應(yīng)用于所述單纖雙向收發(fā)模塊的封裝，包括激光二極管安裝端、光電二極管安裝端和光纖安裝端，封裝的內(nèi)部有第一透鏡和第二球透鏡相對(duì)應(yīng)的空腔。本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供一種應(yīng)用于所述單纖雙向收發(fā)模塊的封裝，包括激光二極管安裝端、光電二極管安裝端和光纖安裝端，封裝的內(nèi)部有第一透鏡和第二透鏡相對(duì)應(yīng)的空腔；所述空腔的下壁設(shè)置有倒置的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的安裝槽。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述安裝槽的側(cè)面傾斜角度為45°。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述空腔的上壁有與第一半球透鏡和第二半球透鏡相對(duì)應(yīng)的圓角。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述安裝槽的下表面上設(shè)置有定位塊，所述定位塊與第一半球透鏡下端的定位槽相配合。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述安裝槽的上端面高于第二半球透鏡的下端，使得第二半球透鏡下端設(shè)置在安裝槽內(nèi)。本發(fā)明還進(jìn)一步提供一種使用上述的封裝的方法，首先將第一半球透鏡通過光電二極管安裝端置入空腔內(nèi)，使第一半球透鏡的平面呈45°角傾斜，第一半球透鏡下端的定位槽卡入定位塊中；其次將第二半球透鏡的平面放置在第一半球透鏡的平面上；最后在第一半球透鏡和第二半球透鏡的兩端均涂覆上黏膠，使第一半球透鏡、第二半球透鏡緊緊的固定在封裝上。本發(fā)明還進(jìn)一步提供另一種使用上述的封裝的方法，首先將第一半球透鏡通過光電二極管安裝端置入空腔內(nèi)，使第一半球透鏡的平面呈45°角傾斜，第一半球透鏡下端的定位槽卡入定位塊中；其次將分光器傾斜放置在第一半球透鏡的平面上，將第二半球透鏡的平面傾斜放置在分光器上；最后在分光器、第一半球透鏡和第二半球透鏡的兩端均涂覆上黏膠，使分光器、第一半球透鏡、第二半球透鏡緊緊的固定在封裝上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、本發(fā)明將現(xiàn)有技術(shù)的透鏡和位于光電二極管的半球形端面改進(jìn)為設(shè)置在激光二極管方向上的半球透鏡，這樣減小了光模塊在激光二極管方向上的尺寸，使得在同樣大小的電路板上可以設(shè)置更多的光收發(fā)器，或者設(shè)置同樣的光收發(fā)器，電路板的面積更小 ’導(dǎo)
5致整個(gè)光器件的尺寸減小。2、本發(fā)明中采用半球透鏡對(duì)光信號(hào)進(jìn)行聚焦，極大的提高了光電二極管、光纖、激光二極管光路的耦合率。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中單纖雙向收發(fā)模塊的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例1和實(shí)施例2中封裝的結(jié)構(gòu)圖；圖6為現(xiàn)有技術(shù)中光收發(fā)器焊接在電路板上的示意圖；圖7為本發(fā)明所制成的光收發(fā)器焊接在電路板上的示意示一；圖8為本發(fā)明所制成的光收發(fā)器焊接在電路板上的示意示二。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明；本發(fā)明公開了一種單纖雙向收發(fā)模塊，包括激光二極管3、光電二極管1、第一透鏡和第二透鏡，所述激光二極管3置于第一透鏡的焦點(diǎn)處，所述光電二極管1置于第二透鏡的焦點(diǎn)處。所述第二透鏡對(duì)應(yīng)激光二極管3的一面鍍有增透膜，增透膜使得入射光在增透膜的上下兩表面的反射光相消，導(dǎo)致反射光能減小，透射光能相對(duì)增大。所述第一透鏡對(duì)應(yīng)光電二極管1的一面鍍有增反膜，增反膜的原理與增透膜相反，它使從膜前后表面反射出來的光疊加增強(qiáng)，這樣由能量守知透射光必減弱，導(dǎo)致透射光能小，而反射光能強(qiáng)。鍍膜常用的材料有MgF2、TiO2, a^e、陶瓷紅外光紅外增透膜、乙烯基倍半硅氧烷雜化膜等；常用的鍍膜方法有真空蒸鍍、化學(xué)起相沉積、溶膠-凝膠鍍膜等方法。三者相比較，溶膠-凝膠鍍膜設(shè)備簡(jiǎn)單、能在常溫常壓下操作、膜層均勻性高、微觀結(jié)構(gòu)可控，適于不同形狀、尺寸的基片、能通過控制配方、制備工藝得到高激光破壞閾值的光學(xué)薄膜，本發(fā)明采用溶膠-凝膠鍍膜對(duì)分光器的兩平面進(jìn)行鍍膜。其中第一透鏡、第二透鏡與激光二極管3及光電二極管1同光軸且光軸為一直線， 這樣縮小了收發(fā)模塊的縱向尺寸，并使得光路傳輸效果最好，光損失最小。需要說明的是，本發(fā)明中第一透鏡和第二透鏡是半球透鏡。對(duì)于本發(fā)明的半球透鏡的加工將一個(gè)立方體去除多面體的棱角，如此下去，立方體就變成了一個(gè)近球體；然后將這個(gè)近球體放入滾桶中進(jìn)行粗磨，根據(jù)需要在滾桶中加入各種磨料輔助物，滾桶中的盤里有許多同心圓的槽，近球體被置于槽中，并用相同的盤和之一起作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加入磨料，這樣可以對(duì)近球體進(jìn)行磨削；最后對(duì)玻璃球進(jìn)行拋光，一般使用柔性拋光模，它能在球表面移動(dòng)時(shí)改變自己的表面形狀，始終與球的加工面保持吻合，用來改善表面的粗糙程度，另外它一般不能改善加工表面的面形，再將磨削好的球透鏡對(duì)半剖切，再對(duì)剖切平面進(jìn)行加工。實(shí)施例1 參見圖2和圖3所示的單纖雙向收發(fā)模塊包括第一半球透鏡7-1和第二半球透鏡7-2，第一半球透鏡7-1和第二半球透鏡7-2的平面與光軸呈45°在光路中傾斜角呈 45°設(shè)置，第一半球透鏡7-1、第二半球透鏡7-2組合成一個(gè)球體；位于下方的第一球透鏡 7-1下端設(shè)置有定位槽。應(yīng)用于該發(fā)光模塊的封裝2 (如圖5所示)，包括激光二極管安裝端2-2、光電二極管安裝端2-4和光纖安裝端2-5，封裝2的內(nèi)部有與半球透鏡相對(duì)應(yīng)的空腔9 ；空腔9的下壁設(shè)置有倒置的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的安裝槽2-6，該安裝槽2-6的側(cè)面傾斜角度為 45° ；空腔9的上壁有與第一半球透鏡7-1、第二半球透鏡7-2相對(duì)應(yīng)的圓角2-3 ；在安裝槽2-6的下表面上設(shè)置有定位塊2-1，該定位塊2-1與第一半球透鏡7-1下端的定位槽相配合，對(duì)第一半球透鏡7-1起到定位作用，同時(shí)也保證了與第一半球透鏡7-1的傾斜平面是面向激光二極管3和光電二極管1的。為了在使用過程中第一半球透鏡7-1和第二半球透鏡 7-2不會(huì)與封裝2分離，保證光收發(fā)模塊的質(zhì)量，則安裝槽2-6的上端面高于第二半球透鏡 7-2的下端，使得第二半球透鏡7-2下端能設(shè)置在安裝槽2-6內(nèi)，以便于半球透鏡7-2的下端的固定。先將第一半球透鏡7-1通過光電二極管安裝端2-4置入空腔9內(nèi)，使第一半球透鏡7-1的平面呈45°角傾斜，第一半球透鏡7-1下端的定位槽卡入定位塊2-1中，再將第二半球透鏡7-2的平面傾斜放置在第一半球透鏡7-1的平面上，最后在第一半球透鏡7-1、第二半球透鏡7-2的兩端均涂覆上黏膠，使分光器5、第一半球透鏡7-1、第二半球透鏡7-2緊緊的固定在封裝2上。實(shí)施例2 參見圖2和圖4所示的單纖雙向收發(fā)模塊包括第一半球透鏡7-1和第二半球透鏡7-2和分光器5，分光器5在光路中傾斜角呈45°設(shè)置，第一半球透鏡7-1、第二半球透鏡7-2與分光器5組合成一個(gè)球體；位于下方的第一球透鏡7-1下端設(shè)置有定位槽。應(yīng)用于該發(fā)光模塊的封裝2(如圖5所示)，包括激光二極管安裝端2-2、光電二極管安裝端2-4 和光纖安裝端2-5，封裝2的內(nèi)部有與分光器5及半球透鏡相對(duì)應(yīng)的空腔9 ；空腔9的下壁設(shè)置有倒置的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的安裝槽2-6，該安裝槽2-6的側(cè)面傾斜角度為45° ；空腔9的上壁有與第一半球透鏡7-1、第二半球透鏡7-2相對(duì)應(yīng)的圓角2-3 ；在安裝槽2-6的下表面上設(shè)置有定位塊2-1，該定位塊2-1與第一半球透鏡7-1下端的定位槽相配合，對(duì)第一半球透鏡 7-1起到定位作用，同時(shí)也保證了與第一半球透鏡7-1相接觸的分光器5的傾斜面是面向激光二極管3和光電二極管1的。為了在使用過程中分光器5、第一半球透鏡7-1、第二半球透鏡7-2不會(huì)與封裝2分離，保證光收發(fā)模塊的質(zhì)量，則安裝槽2-6的上端面高于第二半球透鏡7-2的下端，使得第二半球透鏡7-2下端設(shè)置在安裝槽2-6內(nèi)，以便于半球透鏡7-2的固定。先將第一半球透鏡7-1通過光電二極管安裝端2-4置入空腔9內(nèi)，使第一半球透鏡7-1的平面呈45°角傾斜，第一半球透鏡7-1下端的定位槽卡入定位塊2-1中，再將分光器5傾斜放置在第一半球透鏡7-1的平面上，并把第二半球透鏡7-2的平面傾斜放置在分光器5上，最后在分光器5、第一半球透鏡7-1、第二半球透鏡7-2的兩端均涂覆上黏膠，使分光器5、第一半球透鏡7-1、第二半球透鏡7-2緊緊的固定在封裝2上。參見圖6至圖8，光收發(fā)模塊通過封裝后形成光收發(fā)器12，焊接在電路板11上，傳統(tǒng)中的光收發(fā)器12在激光二極管方向上的封裝尺寸太大，收發(fā)器12焊接在電路板上的數(shù)量少，而本發(fā)明通過對(duì)光收發(fā)模塊進(jìn)行改進(jìn)后，光收發(fā)器12在激光二極管方向上的封裝尺寸縮小，收發(fā)器12焊接在電路板上的數(shù)量相對(duì)增多，或者在保持原有數(shù)量的光收發(fā)器12的情況下可以縮小整個(gè)光器件的尺寸，且不會(huì)和電路板的最小可焊接尺寸產(chǎn)生沖突。
權(quán)利要求
1.一種單纖雙向收發(fā)模塊，包括激光二極管、光電二極管、第一透鏡和第二透鏡，其特征在于，所述第一透鏡、第二透鏡與激光二極管及光電二極管同光軸且光軸為一直線，所述第一透鏡上鍍有增反膜、第二透鏡鍍有增透膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單纖雙向收發(fā)模塊，其特征在于，所述第二透鏡對(duì)應(yīng)激光二極管的一面鍍有增透膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單纖雙向收發(fā)模塊，其特征在于，所述第一透鏡對(duì)應(yīng)光電二極管的一面鍍有增反膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單纖雙向收發(fā)模塊，其特征在于，所述激光二極管置于第一透鏡的焦點(diǎn)處，所述光電二極管置于第二透鏡的焦點(diǎn)處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單纖雙向收發(fā)模塊，其特征在于，所述第一透鏡的類型和第二透鏡的類型相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的單纖雙向收發(fā)模塊，其特征在于，所述第一透鏡的類型和第二透鏡的類型為半球透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單纖雙向收發(fā)模塊，其特征在于，所述第一半球透鏡、第二半球透鏡組合成一個(gè)球體，第一半球透鏡、第二半球透的平面與光軸呈45°。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單纖雙向收發(fā)模塊，其特征在于，位于下方的第一半球透鏡下端設(shè)置有定位槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單纖雙向收發(fā)模塊，其特征在于，第一半球透鏡和第二半球透鏡的兩端通過黏膠粘結(jié)于一體。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單纖雙向收發(fā)模塊，其特征在于，所述第一半球透鏡和第二半球透鏡之間設(shè)置有分光器，所述分光器在光路中傾斜角呈45°。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的單纖雙向收發(fā)模塊，其特征在于，第一半球透鏡、分光器、 第二半球透鏡組合成一個(gè)球體，第一半球透鏡、分光器、第二半球透鏡的兩端通過粘結(jié)于一體。
12.—種應(yīng)用于權(quán)利要求1至5所述單纖雙向收發(fā)模塊的封裝，包括激光二極管安裝端、光電二極管安裝端和光纖安裝端，其特征在于，封裝的內(nèi)部有第一透鏡和第二球透鏡相對(duì)應(yīng)的空腔。
13.一種應(yīng)用于權(quán)利要求7至10所述單纖雙向收發(fā)模塊的封裝，包括激光二極管安裝端、光電二極管安裝端和光纖安裝端，其特征在于，封裝的內(nèi)部有第一透鏡和第二透鏡相對(duì)應(yīng)的空腔；所述空腔的下壁設(shè)置有倒置的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)的安裝槽。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的封裝，其特征在于，所述安裝槽的側(cè)面傾斜角度為45°。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的封裝，其特征在于，所述空腔的上壁有與第一半球透鏡和第二半球透鏡相對(duì)應(yīng)的圓角。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的封裝，其特征在于，所述安裝槽的下表面上設(shè)置有定位塊， 所述定位塊與第一半球透鏡下端的定位槽相配合。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的封裝，其特征在于，所述安裝槽的上端面高于第二半球透鏡的下端，使得第二半球透鏡下端設(shè)置在安裝槽內(nèi)。
18.使用權(quán)利要求14至17的封裝的方法，其特征在于，將第一半球透鏡通過光電二極管安裝端置入空腔內(nèi)，使第一半球透鏡的平面呈45°角傾斜，第一半球透鏡下端的定位槽卡入定位塊中；將第二半球透鏡的平面放置在第一半球透鏡的平面上；在第一半球透鏡和第二半球透鏡的兩端均涂覆上黏膠，使第一半球透鏡、第二半球透鏡緊緊的固定在封裝上。
19.使用權(quán)利要求14至17的封裝的方法，其特征在于，將第一半球透鏡通過光電二極管安裝端置入空腔內(nèi)，使第一半球透鏡的平面呈45°角傾斜，第一半球透鏡下端的定位槽卡入定位塊中；將分光器傾斜放置在第一半球透鏡的平面上，將第二半球透鏡的平面傾斜放置在分光器上；在分光器、第一半球透鏡和第二半球透鏡的兩端均涂覆上黏膠，使分光器、第一半球透鏡、第二半球透鏡緊緊的固定在封裝上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單纖雙向收發(fā)模塊，包括激光二極管、光電二極管、第一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡、第二透鏡與激光二極管及光電二極管同光軸且光軸為一直線，所述第一透鏡上鍍有增反膜、第二透鏡鍍有增透膜。并進(jìn)一步公開了用于該模塊的封裝及其使用方法。本發(fā)明將現(xiàn)有技術(shù)的透鏡和位于光電二極管的半球形端面改進(jìn)為設(shè)置在激光二極管方向上的半球透鏡，這樣減小了模塊在激光二極管方向上的尺寸，使得在同樣大小的電路板上可以設(shè)置更多的光收發(fā)器，或者設(shè)置同樣的光收發(fā)器，電路板的面積更?。粚?dǎo)致整個(gè)光器件的尺寸減小。本發(fā)明中采用半球透鏡對(duì)光信號(hào)進(jìn)行聚焦，極大的提高了光電二極管、光纖、激光二極管光路的耦合率。
文檔編號(hào)G02B1/11GK102193156SQ201110177660
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者柯士品, 邱建雄, 陳宏源 申請(qǐng)人:索爾思光電(成都)有限公司