CN108508546A - 一种光模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种光模块，用以解决现有技术中存在的光纤的弯曲角度不能太大，对光模块的高度进行了限制，不利于光模块的封装的问题。本发明实施例的光模块包括电路板、设置在所述电路板上的硅光芯片、PLC芯片和光纤阵列；光纤阵列的光输出端与PLC芯片中的波导层的光输入端连接；PLC芯片中的波导层具有弯曲结构，以使通过PLC芯片的光的传播方向发生改变；硅光芯片上设置有光栅耦合器，PLC芯片中的波导层的光输出端通过光栅耦合器与硅光芯片耦合连接。由于PLC芯片中的波导层的弯曲半径相比光纤可以做到更小，从而能够降低整个光模块的高度，有利于光模块的封装。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种光模块。
背景技术
在光纤通信技术中，光信号作为信息的载体，进行着高速、长时间、可靠的信息传输。光模块的作用是光电转换，即发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。如图1所示，现有的光模块中包括硅光芯片01、光栅耦合器02、光纤阵列基板03、光纤阵列基板上的光纤04，以及连接器05；连接器05与激光器连接，用于将激光器产生的光信号输入光纤阵列基板03中的光纤04，光线阵列基板03通过光栅耦合器02与硅光芯片01耦合连接，从而将激光器产生的光信号耦合输入硅光芯片01。
由于光模块的集成度比较高，光模块的体积一般较小；在对光模块进行封装时，需要降低光模块的高度，如图1所示，光纤具有弯曲结构，以使连接器以及与连接器相连的部分光纤呈水平状态。但是，由于受光纤材质的影响，光纤的弯曲角度不能太大(不超过90°)，这就对光模块的高度进行了限制，不利于光模块的封装。
发明内容
本发明提供一种光模块，用以解决现有技术中存在的光纤的弯曲角度不能太大，对光模块的高度进行了限制，不利于光模块的封装的问题。
一种光模块，包括：电路板、设置在所述电路板上的硅光芯片、PLC芯片和光纤阵列，其中：
所述光纤阵列的光输出端与所述PLC芯片中的波导层的光输入端连接；所述PLC芯片中的波导层具有弯曲结构，以使通过所述PLC芯片的光的传播方向发生改变；
所述硅光芯片上设置有光栅耦合器，所述PLC芯片中的波导层的光输出端通过所述光栅耦合器与所述硅光芯片耦合连接。
由于本发明实施例的光模块中包括PLC芯片，PLC芯片中的波导层的光输入端与光纤阵列连接，PLC芯片中的波导层的光输出端通过光栅耦合器与硅光芯片耦合连接；也就是说，光信号在光模块中传输时，从光纤阵列输出的光信号经由PLC芯片中的波导层，通过光栅耦合器将光信号耦合进硅光芯片；PLC芯片中的波导层具有弯曲结构，光信号在经由该波导层时传播方向发生改变；由于PLC芯片中的波导层的弯曲半径相比光纤可以做到更小，从而能够降低整个光模块的高度，有利于光模块的封装。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为背景技术中光模块的结构示意图；
图2为本发明实施例第一种光模块的结构示意图；
图3为本发明实施例第二种光模块的结构示意图；
图4为本发明实施例第一种PLC芯片的结构示意图；
图5为本发明实施例光栅耦合器的结构示意图；
图6为本发明实施例第三种光模块的结构示意图；
图7为本发明实施例平面光波导所在平面与硅光芯片的入光面的位置示意图；
图8为本发明实施例第四种光模块的结构示意图；
图9为本发明实施例第五种光模块的结构示意图；
图10为本发明实施例第二种PLC芯片的结构示意图；
图11为本发明实施例第六种光模块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，本发明实施例一种光模块包括电路板、设置在所述电路板上的硅光芯片11、PLC(Planar Lightwave Circuit，平面光波导)芯片12和光纤阵列13；其中：
光纤阵列13的光输出端与PLC芯片12中的波导层120的光输入端连接；波导层120具有弯曲结构，以使通过PLC芯片12的光的传播方向发生改变；
硅光芯片11上设置有光栅耦合器14，PLC芯片12中的波导层120的光输出端通过光栅耦合器14与硅光芯片11耦合连接。
由于本发明实施例的光模块中包括PLC芯片，PLC芯片中的波导层的光输入端与光纤阵列连接，PLC芯片中的波导层的光输出端通过光栅耦合器与硅光芯片耦合连接；也就是说，光信号在光模块中传输时，从光纤阵列输出的光信号经由PLC芯片中的波导层，通过光栅耦合器将光信号耦合进硅光芯片；PLC芯片中的波导层具有弯曲结构，光信号在经由该波导层时传播方向发生改变；由于PLC芯片中的波导层的弯曲半径相比光纤可以做到更小，从而能够降低整个光模块的高度，有利于光模块的封装。
本发明实施例的光纤阵列13利用V形槽(即V槽，V-Groove)把一条光纤、一束光纤或一条光纤带安装在阵列基片上，构成光纤阵列基板。
如图3所示，本发明实施例的光模块还包括连接器30；连接器30的光输入端与激光器31连接，连接器30的光输出端与光纤阵列13的光输入端连接。在如图3所示的光模块中，激光器31产生光信号，将产生的光信号通过连接器30传输给光纤阵列13，以通过光纤阵列传输光信号；光纤阵列13的光输出端与PLC芯片12中的波导层120的光输入端连接，以使光信号从光纤阵列输出后通过PLC芯片12中的波导层120进行传输；波导层120的光输出端通过光栅耦合器14与硅光芯片11耦合连接，从波导层120的光输出端输出的光信号，入射到光栅耦合器14，通过光栅耦合器14的光输出端口传输至硅光芯片11，从而完成对光信号的传输。
具体的，如图4所示的PLC芯片，包括波导层120和基底121；其中波导层120由多个波导组成。
可选的，PLC芯片中的波导层在光信号的传输方向上依次包括第一部分、第二部分和第三部分；其中，所述第二部分为弯曲结构。
本发明实施例的PLC芯片中的波导层具有弧形结构，可以灵活设置光模块中各个器件的位置，改变光信号的传输路径，从而降低光模块的高度，便于对光模块进行封装。
如图4所示，在光信号的传输方向上，波导层120中的波导依次包括第一部分1201、第二部分1202和第三部分1203；其中，第二部分1202为弯曲结构。
可选的，本发明实施例的光栅耦合器14包括多个依次排列的光栅槽；
光栅耦合器中的每两个光栅槽之间的间距相同或者不同；
其中，在每两个光栅槽之间的间距的D均相同时，光栅耦合器的多个光栅槽呈周期性排列，且间距D为光栅槽的排列周期。
如图5所示的光栅耦合器，包括多个光栅槽140和光输出端口141；多个光栅槽140依次排列；PLC芯片中的波导层120的光输出端输出的光信号入射到光栅耦合器的光栅槽140之后，通过光输出端口141输出至硅光芯片11。
本发明实施例的光栅耦合器14中的光栅槽140的形状采用圆弧形，如图5 所示；每两个光栅槽140之间的间距分别为的D1、D2、D3；其中，D1、D2、D3大小不同。
本发明实施例给出具体两种光模块的结构，下面分别进行说明。
具体实施例1：
如图6所示的光模块，包括设置在电路板上的硅光芯片11、设置在硅光芯片11上的光栅耦合器14、PLC芯片12、光纤阵列基板15、连接器30和激光器31；
其中，PLC芯片12中包含波导层120和基底121；
光纤阵列基板15包含光纤阵列13和基底16。
至少一个光栅耦合器14设置在硅光芯片11的入光面；
可选的，PLC芯片12的波导层120所在的平面与硅光芯片11上光栅耦合器14所在的平面垂直。
在图6所示的PLC芯片中，波导层120所在的面为PLC芯片的前表面，硅光芯片11的入光面为设置有光栅耦合器的表面；也就是说，PLC芯片12与硅光芯片11是垂直设置的。
由于沿着光信号的传输方向，光纤阵列基板中的光纤与PLC芯片中的波导需要准确对接，以保证光信号的正常传输；因此，在光纤阵列基板15中光纤阵列13所在的表面与PLC芯片中波导层120所在的表面位于同一平面；
相应的，光纤阵列基板61与硅光芯片11也是垂直设置的。
由于本发明实施例PLC芯片与硅光芯片垂直设置，在将PLC芯片与硅光芯片贴合时，不需要对PLC芯片中与硅光芯片贴合的表面进行角度抛光，从而降低PLC芯片的工艺复杂度；另外，由于光纤阵列基板与硅光芯片也是垂直设置，相应的，光纤阵列基板的下表面也不需要进行角度抛光，降低了光纤阵列基板的工艺复杂度。
如图6所示，PLC芯片12的波导层120所在平面与硅光芯片11上光栅耦合器14所在的平面的交线为第一交线；
可选的，PLC芯片12的波导层120所在的平面与硅光芯片11上光栅耦合器14所在的平面的第一交线，和光栅槽的排列方向平行。
PLC芯片12的波导层120与第一交线具有第一夹角，第一夹角的余角的大小等于光栅耦合器14的入射角的大小；
需要说明的是，波导层120由至少一个并排设置的波导组成；波导层120与第一交线的夹角，为波导层120中波导与第一交线的夹角。
在光信号的传输方向上，PLC芯片12中的波导层120依次包括第一部分1201、第二部分1202和第三部分1203；
其中，第二部分1202为弯曲结构；
在本发明实施例中，PLC芯片12的波导层120与第一交线具有第一夹角，也就是说，第三部分1203与第一交线具有第一夹角，且该第一夹角的余角的大小等于光栅耦合器的入射角的大小。
需要说明的是，本发明实施例中给出的夹角均是指不大于90°的角，即夹角是指锐角或直角；例如，线与线之间不垂直时，线与线之间的夹角是指锐角，线与线之间垂直时，线与线之间的夹角是指直角；面与面之间不垂直时，面与面之间的夹角是指锐角，面与面之间垂直时，面与面之间的夹角是指直角。
另外，光栅耦合器的入射角的大小为预先设定的数值；具体可以是本领域技术人员根据经验设定的使得耦合效率最高的光栅耦合器的入射角大小。
由于本发明实施例将波导层的第三部分与第一交线的夹角设置成第一夹角，而该第一夹角的余角大小等于光栅耦合器的入射角大小，通过改变PLC芯片中波导层的设置方式实现光栅耦合器的入射角，不再需要通过对PLC芯片的下表面进行角度抛光形成光栅耦合器的入射角，从而降低了光模块的工艺复杂度，并节约生产成本。
如图7所示，为光模块中PLC芯片的放大图；其中，在光信号的传输方向上，PLC芯片12中的波导层120依次包括第一部分1201、第二部分1202和第三部分1203；波导层120所在平面和硅光芯片11上光栅耦合器14所在的平面的第一交线；第三部分123与第一交线之间具有第一夹角α，第一夹角α的余角β的大小等于光栅耦合器的入射角的大小。
可选的，如图8所示，本发明实施例中的光模块还包括功能器件15；其中：
功能器件17的光输入端与PLC芯片12的波导层120的光输出端连接，功能器件17的光输出端通过光栅耦合器14与硅光芯片11连接；
功能器件17用于对光信号进行波分复用和/或解复用处理、偏振复用和/或解复用处理、滤波处理。
具体实施例2：
如图9所示的光模块，包括设置在电路板上的硅光芯片11、设置在硅光芯片11上的光栅耦合器14、PLC芯片12、光纤阵列基板15、连接器30和激光器31；
其中，PLC芯片12中包含波导层120和基底121；
光纤阵列基板15包含光纤阵列13和基底16。
PLC芯片12的波导层120所在的平面与硅光芯片11上光栅耦合器14所在的平面之间具有第二夹角；其中，第二夹角的余角的大小等于光栅耦合器14的入射角的大小。
需要说明的是，本发明实施例中给出的夹角均是指不大于90°的角，即夹角是指锐角或直角；例如，线与线之间不垂直时，线与线之间的夹角是指锐角，线与线之间垂直时，线与线之间的夹角是指直角；面与面之间不垂直时，面与面之间的夹角是指锐角，面与面之间垂直时，面与面之间的夹角是指直角。
另外，光栅耦合器的入射角的大小为预先设定的数值；具体可以是本领域技术人员根据经验设定的使得耦合效率最高的光栅耦合器的入射角大小。
在图9所示的PLC芯片12中，波导层120所在的平面为PLC芯片的前表面，硅光芯片11的入光面为设置有光栅耦合器的表面；也就是说，PLC芯片12的前表面与硅光芯片11的入光面之间具有第二夹角。
由于沿着光信号的传输方向，光纤阵列基板中的光纤与PLC芯片中的波导需要准确对接，以保证光信号的正常传输；因此，在光纤阵列基板15中光纤阵列13所在的表面与PLC芯片12中波导层120所在的表面位于同一平面；
相应的，光纤阵列基板15中光纤阵列13所在的表面与硅光芯片11上光栅耦合器14所在的平面也具有第二夹角。
如图9所示，PLC芯片12的波导层120所在平面与硅光芯片11上光栅耦合器14所在的平面的交线为第二交线；
PLC芯片12的波导层120与所述第二交线的夹角为90°。
需要说明的是，波导层120由至少一个并排设置的波导组成；波导层120与第二交线的第二夹角，为波导层120中波导与第二交线的夹角。
在光信号的传输方向上，PLC芯片12中的波导层120依次包括第一部分1201、第二部分1202和第三部分1203；
其中，第二部分1202为弯曲结构；
在本发明实施例中，PLC芯片12的波导层120与第二交线的夹角为90°，也就是说，第三部分1203与第二交线垂直。
可选的，PLC芯片12的波导层120所在的平面与硅光芯片11上光栅耦合器14所在的平面的第二交线，和光栅槽的排列方向垂直。
由于本发明实施例中波导层中的第三部分与第二交线垂直，且光栅槽的排列方向与该第二交线垂直；因此，为了使光信号从波导层中的第三部分输出后以预设的入射角射入光栅耦合器，所在的平面与硅光芯片11上光栅耦合器14所在的平面之间具有第二夹角；需要将PLC芯片的波导层所在平面与硅光芯片上光栅耦合器所在的平面之间的第二夹角与光栅耦合器的入射角匹配，即第二夹角的余角大小等于预设的光栅耦合器的入射角的大小。
如图10所示的PLC芯片的波导层所在的平面70、硅光芯片上光栅耦合器所在的平面71，则PLC芯片的波导层所在平面70与硅光芯片上光栅耦合器所在的平面71之间的第二夹角如角α所示，第二夹角α的余角为角β，则角β的大小等于预设的光栅耦合器的入射角的大小。
需要说明的是，基于上述描述，由于PLC芯片的波导层所在的平面与硅光芯片上光栅耦合器所在的平面之间的第二夹角的大小需要与光栅耦合器的入射角的大小匹配，因此，本发明实施例中的PLC芯片与硅光芯片贴合的表面需要进行角度抛光，以使抛光后的PLC芯片的波导层所在平面与硅光芯片上光栅耦合器所在的平面之间的第二夹角的大小与光栅耦合器的入射角的大小匹配。
可选的，如图11所示，本发明实施例中的光模块还包括功能器件17；其中：
功能器件17的光输入端与PLC芯片12的波导层120的光输出端连接，功能器件17的光输出端通过光栅耦合器14与硅光芯片11连接；
功能器件17用于对光信号进行波分复用和/或解复用处理、偏振复用和/或解复用处理、滤波处理。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种光模块，其特征在于，包括：电路板、设置在所述电路板上的硅光芯片、平面光波导PLC芯片和光纤阵列，其中：
所述光纤阵列的光输出端与所述PLC芯片中的波导层的光输入端连接；所述PLC芯片中的波导层具有弯曲结构，以使通过所述PLC芯片的光的传播方向发生改变；
所述硅光芯片上设置有光栅耦合器，所述PLC芯片中的波导层的光输出端通过所述光栅耦合器与所述硅光芯片耦合连接。
2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述PLC芯片的波导层所在的平面与所述硅光芯片上光栅耦合器所在的平面垂直。
3.如权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述光栅耦合器包括多个依次排列的光栅槽；
所述PLC芯片的波导层所在的平面与所述硅光芯片上光栅耦合器所在的平面的第一交线，和所述光栅槽的排列方向平行。
4.如权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述PLC芯片的波导层与所述第一交线具有第一夹角，所述第一夹角的余角的大小等于所述光栅耦合器的入射角的大小。
5.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述PLC芯片的波导层所在的平面与所述硅光芯片上光栅耦合器所在的平面之间具有第二夹角；其中，所述第二夹角的余角的大小等于所述光栅耦合器的入射角的大小。
6.如权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述光栅耦合器包括多个依次排列的光栅槽；
所述PLC芯片的波导层所在的平面与所述硅光芯片上光栅耦合器所在的平面的第二交线，和所述光栅槽的排列方向垂直。
7.如权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述PLC芯片的波导层与所述第二交线的夹角为90°。
8.如权利要求1～7任一所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括功能器件；其中：
所述功能器件的光输入端与所述PLC芯片的波导层的光输出端连接，所述功能器件的光输出端通过所述光栅耦合器与所述硅光芯片连接；
所述功能器件用于对光信号进行波分复用和/或解复用处理、偏振复用和/或解复用处理、滤波处理。
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