[发明专利]NxN并行收发光模块

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信领域，尤其涉及并行光收发模块，并行光发模块，并行光收模块。

背景技术

并行光发射和接收技术作为高速大容量光传输的实现方案之一，在技术和成本上占有相当的优势。它利用中高速光电技术，依靠信道的重复来取得高速率、大容量的传输。特别是在短距离的通讯，如大型通讯系统中背板与背板间的互联以及局域网内的数据传输等场合，并行光通讯技术体现出更多的优点：如传输速度快，体积小。重量轻，串扰小等。在无线通信、视频、语音等服务的推动下，要求更加高速，更大容量，更长距离的通信解决方案。

现有的并行光模块采用的VCSEL激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)作为光源，这种类型的光源由于材料和生产工艺的限制目前只用于850nm波段，这一波段在标准光纤中传输时具有很大的损耗，决定了这类光模块只适用于短距离传输，一般的采用VCSEL的光模块传输距离约为300至500米，远不能满足数据传输和PON(Passive Optical Network无源光纤网络)的应用。

专利文件CN1665086A在VCSEL激光器阵列与光纤阵列耦合中设计加入了自聚焦透镜阵列，能够实现出射光线被平滑且连续的会聚到光纤阵列的接入点，但文件中使用了自聚焦透镜阵列，该种设计比较复杂，且所设计的并行光模块只是发射端，最终只能应用到300米以内的短距离传输。

专利文件EP1253450A2中有三根光纤和光学部分，光学部分具体包括自聚焦透镜1+滤波片+自聚焦透镜2，其具体应用为光波的复用，并没有实现光的并行，并且这种光学链路的设计应用较窄。

发明内容

本发明的目的在于解决传统并行光模块传输距离短，应用窄问题，本发明提供了以下的技术方案：

一种NxN并行收发光模块，该光模块包括：高频电路印制板、激光器驱动控制芯片、激光器芯片、2块自聚焦透镜、滤波片、多模光纤阵列以及PD(photo diode)芯片阵列；

一块高频电路印制板作为基底，并在其一端形成信号输入接口，接口采用金手指结构；

驱动控制芯片，其控制激光器芯片，并直接集成在高频电路印制板上；

将2块自聚焦透镜分别位于滤波片的两侧，经有源对准后固定在印制电路板上；

在发射端光学链路中，激光器芯片经有源对准后倒装焊接在印制电路板上，同时发出相同波长的激光，经第一块自聚焦透镜Grin 1会聚，透射过滤波片，此滤波片对激光器发射出的波长表现为带通，N束激光经过第二块自聚焦透镜Grin 2再次聚焦，分别入射到多模光纤阵列的N个通道中；

在接收端光学链路中，从多模光纤阵列中的四个通道入射出N束相同波长的激光，经过自聚焦透镜Grin 2会聚，在滤波片表面反射，滤波片对从光纤阵列中入射出的波长表现为带阻，被反射的N束激光再次被自聚焦透镜2会聚，最终入射到PD芯片阵列中。

进一步的，激光器芯片为DFB或FP激光器芯片。

进一步的，激光器芯片之间的间隔为0.1mm，数值孔径为0.4um，激光器芯片距离第一块自聚焦透镜的距离为0.5mm。

进一步的，自聚焦透镜为折射率随径向渐变的柱状光学透镜，能将激光器发出的光线平滑的聚焦到多模光纤阵列中。

进一步的，多模光纤阵列的尺寸结构与MTP/MPO标准连接器接口兼容。

进一步的，PD芯片阵列为1x4线性阵列，PD的耦合难度相对于LD较低，所以选用阵列的形式。

进一步的，PD阵列中PD芯片彼此之间间距为0.15mm，PD阵列与光纤阵列的中心间距为0.7mm。

本发明还公开了一种NxN并行光收模块，该光模块包括：高频电路印制板、驱动控制芯片、1个自聚焦透镜2、滤波片、光纤阵列以及PD芯片阵列；

一块高频电路印制板作为基底，并在其一端形成信号输入接口，接口采用金手指结构；

将1个自聚焦透镜和滤波片，经有源对准后固定在印制电路板上；

从多模光纤阵列中的N个通道入射出N束相同波长的激光，经过自聚焦透镜2会聚，在滤波片表面反射，滤波片对从光纤阵列中入射出的波长表现为带阻，被反射的N束激光再次被自聚焦透镜2会聚，最终入射到PD芯片阵列中。

本发明还公开了一种NxN并行光发模块，该光模块包括：高频电路印制板、驱动控制芯片、N片激光器芯片、2个自聚焦透镜、滤波片、光纤阵列；

一块高频电路印制板作为基底，并在其一端形成信号输入接口，接口采用金手指结构；