具備光電校準的光學模塊的製作方法
2023-06-04 16:46:16
專利名稱：具備光電校準的光學模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光學模塊，特別涉及一種具備光電校準的光學模塊。
背景技術：
現代通訊的過程中運用光纖傳輸信息已被人們大量地採用，在安裝與維修光纖設備時會遇到大量的光纖與光學管對準的問題，而目前所使用的是傳統的被動對準方式，如butt-joint方式對準光學模塊採用光學校準的方法，另外，設備的雷射器二極體不能脫離光學管進行對準，它們之間的距離也太短，不能放置放大透鏡，因此耦合效率就較低，一般為10dB，從而影響傳輸效果。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術中存在的缺陷提供一種具備光電校準的光學模塊。本發明主要包括主體部件、套管、連接導件、光連接器、光學組件，主體部件由外殼、雷射器二極體、雷射驅動器集成電路、光電二極體、透鏡、引腳組成，其特徵在於主體部件的外殼通過蓋板及密封圈形成一密封的密閉腔體，由金屬材料製成的底板前半部上依次裝有驅動器集成電路、雷射二極體、透鏡，由陶瓷材料製成的底板後半部上設有一凸塊，凸塊上裝有光電二極體，前板上設有一孔，前板外側設有一圓環，圓環內孔徑分大小兩部分，大孔徑區內設有密封窗並與嵌入的光學組件的套管通過雷射焊接連接，圓環另一端小孔徑區與前板外側連接，光學組件的管體嵌入固定件，固定件嵌入套管，光纖穿入管體，引腳設置在底板的後半部下面，光學組件的固定件由不鏽鋼金屬製成為管狀體，和由氧化鋯陶瓷製成的管體組成緊配合，管體可分成外徑不同的兩截，細端嵌入固定件，也可製成外徑不變的管體，嵌入套管，管體的頂端為斜面，光纖穿入管體中心孔。連接導件為盒狀結構，含裹在套管及固定件的外面，光模塊和光連接器之間的連接通過連接導件連接，連接導件殼體兩側設有橫T形卡口座，其表面設有螺紋，連接導件的頂端設有一孔，光連接器內設有一套管，固定管嵌入套管，光連接器的頂端設有一孔，套管與孔之間設有一彈簧，光纖穿過孔及彈簧，穿入固定管，光連接器兩側設有卡口，卡口上設有螺紋，與連接導件的橫T形卡口座配合。本本發明的優點是採用主動光電校準形式，半導體發光器件的定位可以脫離光學管進行，通過放置透鏡提高了耦合效率，主體部件放置密封的密閉腔體內提高雷射器二極體的穩定工作性。
圖1具備光電校準的光學模塊結構示意2具備光電校準的光學模塊沿IB-IB線的剖面3光學組件結構示意4光學組件剖面5光學組件剖面6X、Y向偏離角度和耦合效率之間的關係7具備光電校準的光學模塊帶連接導件結構示意8具備光電校準的光學模塊帶連接導件沿VB-VB線的剖面9連接導件結構示意10具備光電校準的光學模塊帶光連接器結構示意11具備光電校準的光學模塊帶光連接器沿VIB-VIB線的剖面12光連接器結構示意圖1光模塊、10主體部件、12外殼、14雷射器二極體、16雷射驅動器集成電路、18光電二極體、19凸塊、20透鏡、21密封圈、22引腳、24底板、24a陶瓷材料、24b金屬材料、25密封窗、26側板、26a側板、26b前板、26c後板、27前孔、28蓋板、29圓環、30光學組件、32管體、32a管體細端、32b管體粗端、32c斜面、32d斜面、32e斜面、34固定件、36管體中心孔、37光纖、40套管、50連接導件、52a橫T形卡口座、52b橫T形卡口座前端、54連接導件的上面、56連接導件的下面、58a連接導件的前孔、58連接導件的前面、70光連接器、72孔、73連接艙、74套管、75彈簧、76彈性的臂、77卡口、78導管、79固定管
具體實施例方式參照圖1、圖2，主體部分10與套管40及光學組件30連接成一體。主體部分10包括了外殼12，雷射器二極體14，雷射驅動器集成電路16，光電二極體18，透鏡20，引腳22。外殼12由底板24，側板26和蓋板28組成。底板分兩部分。前半部分上依次裝有驅動器集成電路16、雷射器二極體14和透鏡20。透鏡20位於底板前半部分上，處於雷射器二極體14和前板26b之間。它接收雷射器二極體14前面發出的光。透鏡20由玻璃球體將上下兩面切平，這樣可以更精確的固定。後半部分上設有一凸塊19，凸塊19上裝有光電探測器18。它處於後板26c和雷射驅動器集成電路16之間，接收雷射二極體14背向發出的光。這些部件在圖1的z軸方向中心對齊。底板24由金屬製成，有利於雷射器二極體的散熱。底板的後半部分24a由陶瓷製成，引腳22和雷射驅動電路16用引線相連，用於向驅動器提供控制信號。引腳22設置在底板的後半部24a下面。前板26b前面有個孔27，雷射器二極體14發出的光可以穿過。圓環29位於前板26b前面，用於固定套管40。圓環29內孔徑分大小兩部分。大孔徑區含密封窗25，這些部件都是位於前板26b正中與z軸對齊。除密封窗口25外，蓋板28通過密封圈21也是密封的。這樣整個腔體密閉，使得雷射器二極體可以長時間穩定工作。引腳22從三個方向伸出外殼，可向光模塊輸送信號，也可以取出信號。
參照圖3、圖4和圖5，光學組件30含管體32和固定件34。管體32由氧化鋯等陶瓷製得。管體32結構如圖4，分成外徑不同的兩截。光纖37從中心孔36穿過。固定部件34用不鏽鋼等金屬材料製成管狀。和非金屬管32的形狀組成緊配合。根據需要也可將非金屬管體製成如圖5中所顯示的形狀，直徑沒有變化，而且頂端為斜面32e。雖然管體是非金屬的，但它和固定部件可通過雷射焊接進行連接，而且如圖3、圖4和圖5中所示，管體32的尾部嵌入固定件34內。套管40也是用不鏽鋼等金屬製成，固定件嵌入套管40。光學組件30和主體部件10之間的各部分包括套管40、固定件34、圓環29等通過雷射焊接進行接合。光學組件30和主體部分10之間的對準通過套管40實現。這樣，主體部分10內的雷射器二極體14和光學組件30就能進行耦合了。通過上述部件之間位置的控制，可以從X，Y，Z方向對光學組件30和主體部件10進行對準。Z向的對準通過移動固定部件34和套管40來實現。X和Y方向對準通過移動套管40和圓環29之間的位置來實現。先進行Z向對準，待對準後，用雷射焊接。然後對X和Y向進行微調，調整後也進行雷射焊接。X和Y的錯位對耦合效率有影響，參見圖4，存在最優的耦合效率。一旦位置確定，就有一個穩定的耦合效率。
連接導件50呈盒狀結構，分兩側面52，上面54，下面56，前面58，含裹在套管40及固定件34的外面，起固定相對位置的作用。尾部開放，連接導件50的兩側Y軸向各設有一橫T形卡口座52a，其表面設有螺紋，用於嚙合光學連接器70的卡口77，起固定支持作用(見圖12)。橫T形卡口座前端52b設有螺紋，和光連接器70的導管78相配合。連接導件50的前面設有一通過非金屬管32的孔58a。非金屬管32和橫T形卡口座52a之間的距離見圖7和圖9，它們決定了光連接器的彈簧75的彈力。
參照圖10和圖11，光模塊1和光連接器70之間的耦合通過連接導件50實現。光連接器70可用塑料製成。
參照圖10和圖12，光連接器70的連接艙73內設有一套管74，固定管79嵌入套管74，連接艙73的頂端設有一個通過光纖的孔72，頂端孔72與套管74之間設有一個螺旋彈簧75，光纖穿過孔72及彈簧75，穿入固定管79。光連接器70兩側各設有一個有彈性的臂76，臂上有卡口77，卡口77上設有螺紋，與連接導件50的橫T形卡口座52a緊密配合。彈性臂76使得卡口方便的契合到卡口座上，位置固定好後，彈性臂76回復原狀，這樣就緊密地將兩部件壓緊。而且套管74和彈簧75也將這兩個部件壓緊。在導管78的作用下避免了非金屬管體32受到垂直於光軸方向的力。當光連接器70和光模塊1接合後，管體32伸入套管74，含光纖的固定管79也伸入套管並固定。綜上所述，由於光模塊可以對光纖進行X，Y，Z向的微對準，(具體通過固定部件和套管40之間對準焊接，圓環29和套管40在X，Y向進行對準焊接)，不再需要矽平臺對光模塊進行被動對準。
該模塊由於其雷射器二極體的對準採用主動形式，半導體發光器件的定位可以脫離光學管進行。它們之間的距離足夠大，通過放置透鏡可以提高耦合效率。此外，雷射器二極體的定位由於可和光學管分開進行，它們之間可放置密封窗。這樣可提高雷射器二極體的穩定工作時間。
權利要求
1.一種具備光電校準的光學模塊，主要包括主體部件、套管、連接導件、光連接器、光學組件，主體部件由外殼、雷射器二極體、雷射驅動器集成電路、光電二極體、透鏡、引腳組成，其特徵在於主體部件的外殼通過蓋板及密封圈形成一密封的密閉腔體，由金屬材料製成的底板前半部上依次裝有驅動器集成電路、雷射二極體、透鏡，由陶瓷材料製成的底板後半部上設有一凸塊，凸塊上裝有光電二極體，前板上設有一孔，前板外側設有一圓環，圓環內孔徑分大小兩部分，大孔徑區內設有密封窗並與嵌入的光學組件的套管通過雷射焊接連接，圓環另一端小孔徑區與前板外側連接，光學組件的管體嵌入固定件，固定件嵌入套管，光纖穿入管體，引腳設置在底板的後半部下面，連接導件為盒狀結構，含裹在套管及固定件的外面，光模塊和光連接器之間的連接通過連接導件連接，連接導件殼體兩側設有橫T形卡口座，其表面設有螺紋，連接導件的頂端設有一孔，光連接器設有一套管，固定管嵌入套管，光連接器的頂端設有一孔，套管與孔之間設有一彈簧，光纖穿過孔及彈簧，穿入固定管，光連接器兩側設有卡口，卡口上設有螺紋，與連接導件的橫T形卡口座配合。
2.根據權利要求1所述的一種具備光電校準的光學模塊，其中所述的光學組件的固定件由不鏽鋼金屬製成為管狀體，和由氧化鋯陶瓷製成的管體組成緊配合，管體可分成外徑不同的兩截，細端嵌入固定件，也可製成外徑不變的管體，嵌入套管，管體的頂端為斜面，光纖穿入管體中心孔。
全文摘要
具備光電校準的光學模塊，主要包括主體部件、套管、連接導件、光連接器、光學組件，主體部件的外殼通過蓋板及密封圈形成一密封的密閉腔體，底板依次裝有驅動器集成電路、雷射二極體、透鏡、光電二極體，前板外側設有一圓環，光學組件的套管嵌入圓環，光學組件的管體嵌入固定件，固定件嵌入套管，光纖穿入管體，引腳設置在底板的後半部下面，連接導件為盒狀結構裹在套管及固定件的外面，連接導件殼體兩側設有卡口座，光連接器內設有一套管，固定管嵌入套管，光連接器的頂端設有一彈簧，光纖穿經孔及彈簧穿入固定管，光連接器兩側設有與連接導件的卡口座配合的卡口。優點是採用主動光電校準形式，半導體發光器件的定位可以脫離光學管進行，通過放置透鏡提高了耦合效率，主體部件放置在密封的密閉腔體內提高雷射器二極體的穩定工作性。
文檔編號G02B6/26GK1790077SQ200410093200
公開日2006年6月21日 申請日期2004年12月17日 優先權日2004年12月17日
發明者陳斌 申請人:上海飛恩微電子有限公司