一种光学组件以及光学组件的制备方法与流程

1.本技术涉及光通信技术，尤其涉及一种光学组件以及光学组件的制备方法。


背景技术：

2.在光收发模块中，需要将激光器发射出来的光信号，高效率地耦合进入波导，例如光纤，从而在光纤干线上进行传输。透镜是实现高效光耦合的关键元器件，如何固定透镜，让整个系统在苛刻的工作温度/湿度情况下仍能保证耦合效率稳定不变，是实现光收发模块高质量的重心。在相关技术中往往使用低热膨胀系数的uv胶，将透镜的底面粘接到基板上。该方案对光学物料的厚度公差要求高，往往需要对这些物料的厚度进行100％测试分组，耗时费力，同一批次会因为公差累积而出现胶层厚度变化较大的情况，导致产品一致性差；并且需要用到低热膨胀系数的uv胶水，供应商少，成本高。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种光学组件以及光学组件的制备方法，能够制备高容差低成本的光学组件。
4.本技术实施例的技术方案是这样实现的：
5.本技术实施例提供一种光学组件，包括：
6.主基板、出光元件、出光基板、透镜和支撑元件，其中：
7.所述出光元件固定于所述出光基板上，所述出光基板固定于所述主基板上，所述支撑元件的底面固定于所述主基板上；
8.所述透镜的通光面粘接于所述支撑元件的侧面，所述透镜对所述出光元件输出的光信号进行聚焦耦合或准直。
9.在一些实施例中，所述透镜的通光面粘接于所述支撑元件的出光侧面，或者，
10.所述透镜的通光面粘接于所述支撑元件的入光侧面。
11.在一些实施例中，所述透镜与所述支撑元件的粘接部位对应所述透镜的非通光区域，且所述非通光区域位于所述透镜的通光区域之下。
12.在一些实施例中，所述透镜与所述支撑元件的粘接部位对应所述透镜的非通光区域，且所述非通光区域位于所述透镜的通光区域之上，所述支撑元件上与所述通光区域相对应的位置是中空的。
13.在一些实施例中，所述支撑元件为透明材质，所述透镜与所述支撑元件的粘接部位对应所述透镜的通光区域的部分区域或者全部区域。
14.在一些实施例中，所述透镜的数量为一个或一个以上。
15.在一些实施例中，所述出光元件通过第一粘接剂粘接于所述出光基板，或者所述出光元件焊接于所述出光基板；
16.所述出光基板通过第二粘接剂粘接于所述主基板，或者所述出光基板焊接于所述主基板；
17.所述支撑元件通过第三粘接剂粘接于所述主基板，或者所述支撑元件焊接于所述主基板。
18.在一些实施例中，所述光学组件还包括光波导和光波导基板；
19.所述光波导固定于所述光波导基板上，所述光波导基板固定于所述主基板上，且所述透镜位于所述出光元件和所述光波导之间，所述出光元件发射的光信号经所述透镜元件之后入射到所述光波导中。
20.本技术实施例提供一种光学组件的制备方法，所述方法包括：
21.获取主基板、出光元件、出光基板、透镜、支撑元件、光波导和光波导基板，将所述出光基板固定于所述主基板，将所述出光元件固定于所述出光基板；
22.基于所述出光元件的位置，确定光波导位置，并基于所述光波导位置，将所述光波导基板固定于所述主基板，将所述光波导固定于所述光波导基板；
23.基于所述出光元件和所述光波导的位置，确定所述支撑元件的目标位置，将所述支撑元件固定于所述主基板上的所述目标位置；
24.在所述支撑元件的侧面确定所述透镜的设置位置，并将所述透镜粘接于所述设置位置，得到制备好的光学组件。
25.本技术实施例具有以下有益效果：
26.本技术实施例提供一种光学组件，可以应用于光模块，该光学组件包括：主基板、出光元件、出光基板、透镜和支撑元件，其中：所述出光元件固定于所述出光基板上，所述出光基板固定于所述主基板上，所述支撑元件的底面固定于所述主基板上；所述透镜的通光面粘接于所述支撑元件的侧面，而支撑元件的侧面也即支撑元件的通光面，由于透镜沿光轴方向有较大的光学容差，因此，在将透镜的通光面粘接于支撑元件时，降低了对粘接剂的热膨胀系数的要求，从而能够降低成本；另外能够灵活地调节胶层厚度而不影响光路的性能，产品的胶层厚度保持在相同值附近即可，能够提高产品的一致性。
附图说明
27.图1a是相关技术中提供的一种光学组件的结构示意图；
28.图1b是相关技术中提供的另一种光学组件的结构示意图；
29.图2a是本技术实施例提供的光学组件的一种结构示意图；
30.图2b为本技术实施例提供的光学组件的另一种结构示意图；
31.图2c为本技术实施例提供的光学组件的再一种结构示意图；
32.图3a为本技术实施例提供的光学组件的制备方法的一种实现流程示意图；
33.图3b为本技术实施例提供的确定透镜位置并粘接透镜的实现流程示意图；
34.图4a为本技术实施例提供的光学组件中透镜固定在转接块的出光面示意图；
35.图4b为本技术实施例提供的透镜固定在转接块的入光面示意图；
36.图5为本技术实施例提供的透镜固定于转接块的通光面的另一种示意图；
37.图6为本技术实施例提供的透镜固定于转接块的通光面的再一种示意图；
38.图7a为本技术实施例提供的具有一个透镜的光学组件结构示意图；
39.图7b为本技术实施例提供的具有两个透镜的光学组件结构示意图；
40.图8为本技术实施例提供的光学组件的制备方法的另一种实现流程示意图。
具体实施方式
41.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本技术的限制，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，都属于本技术保护的范围。
42.在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
43.在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本技术实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
44.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般来说，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排他性的罗列，方法或者装置也可能包含其他的步骤或元素。
45.在详述本技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
46.空间关系术语例如“在
……
下”、“在
……
下面”、“下面的”、“在
……
之下”、“在
……
之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在
……
下面”和“在
……
下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向 (旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
47.在本技术的上下文中，所描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一特征和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一特征和第二特征之间的实施例，这样第一特征和第二特征可能不是直接接触。
48.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技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本技术实施例的目的，不是旨在限制本技术。
49.对本技术实施例进行进一步详细说明之前，对本技术实施例中涉及的名词和术语进行说明，本技术实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。
50.1)光模块，由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分，光模块的作用就是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。
51.2)光波导，是引导光波在其中传播的介质装置，又称介质光波导。光波导有两大类：一类是集成光波导，包括平面(薄膜)介质光波导和条形介质光波导，它们通常都是光电集成器件(或系统)中的一部分，所以叫作集成光波导；另一类是圆柱形光波导，通常称为光
纤。
52.为了更好地理解本技术实施例提供的光学组件，首先对相关技术中的技术方案进行说明。
53.在相关技术中，一般使用低热膨胀系数的紫外线(uv，ultraviolet rays) 胶，将透镜的底面粘接到基板上，图1a为相关技术中具有单透镜的光学组件示意图，图1a所示的光学组件包括：基板100、激光器基板101、激光器102、透镜103-1、波导基板104和波导105，其中，激光基板101和波导基板104分别固定于基板100上，激光器102粘接于激光器基板101上，波导105粘接在波导基板104上，透镜103通过粘胶剂粘106接在基板100上，该光学组件所用物料少，且结构简单，但是由于激光器，波导，基板等元件的厚度公差累积，耦合透镜与基板之间的距离往往要设置比较大。
54.常规光学元件的厚度公差如表1所示，激光器光轴和波导光轴之间的高度公差达到了+/-70um，为了避免透镜和基板碰撞，要求透镜下方的空间高度大于 45um，即胶层厚度的可能值在0～90um范围内。考虑热膨胀系数，90um厚度胶层在0～70摄氏度范围内的厚度变化为达到0.3um，再加上胶水吸湿导致的碰撞，耦合效率变化量大于1db，光路性能变差。
55.表1、光学元件的厚度公差和热膨胀系数
[0056][0057]
uv胶层厚度较大，且一致性不好，会导致粘接强度下降，吸湿膨胀、高温热膨胀导致的位移变大，从而降低耦合效率和产品质量。目前大部分厂家选择在耦合透镜和基板之间，额外增加一组不同厚度的小基板，来对累积的厚度公差进行补偿，实现小uv胶层厚度。这种解决办法工艺复杂，成本高。
[0058]
图1b为相关技术中具有双透镜的光学组件示意图。如图1b所示，该光学组件包括：基板100、激光器基板101、激光器102、准直透镜103-1、汇聚透镜103-2、波导基板104和波导105，其中：激光基板101和波导基板104分别固定于基板100上，激光器102粘接于激光器基板101上，波导105粘接在波导基板104上，准直透镜103-1和汇聚透镜103-2分别通过粘胶剂粘106接在基板100上。准直透镜103-1将激光器102出射光进行准直，汇聚透镜103-2 将准直光汇聚耦合到波导105中。透镜固定方式还是底面粘接，尽管汇聚透镜的容差增大了，但是准直透镜的容差与单透镜方案相同，仍对温度、湿度敏感。
[0059]
在相关技术中的光学组件中，均是透镜的底面粘接于基板，因此对光学物料，例如激光器、基板、波导等的厚度公差要求高，往往需要对这些物料的厚度进行100％测试分组，耗时费力；并且需要用到低热膨胀系数的uv胶水，供应商少，成本高。
[0060]
基于相关技术中存在的技术问题，本技术实施例提供一种光学组件，图2 a为本技术实施例提供的光学组件的组成结构示意图，如图2a所示，该光学组件200包括：主基板201、出光元件202、出光基板203、透镜204和支撑元件205，其中：
[0061]
该主基板201用于放置出光基板203和支撑元件205，该主基板可以是封装该光学
组件的封装壳体的一个平面，也可以是热沉或其它平板，例如可以是半导体制冷器(tec，thermo electric cooler)、导热金属等。
[0062]
该出光基板203用于放置出光元件202，出光元件202可以为激光器，例如可以是半导体激光器。
[0063]
该支撑元件205用于支撑透镜204，支撑元件205可以为硅、玻璃、陶瓷等材质，透镜204可以是将透镜用玻璃在透镜安装孔内冲压成型得到的。透镜 204为耦合透镜，可以是大倍率球透镜或非球透镜等。透镜204对所述出光元件202输出的光信号进行聚焦耦合或准直。
[0064]
如图2a所示，出光基板203固定于所述主基板201上，出光元件202固定于所述出光基板203上，支撑元件205的底面固定于所述主基板201上，且透镜204的通光面粘接于支撑元件205的侧面，其中，支撑元件205的底面为与光轴平行，且与主基板201接触的一个平面，支撑元件205的侧面为与光轴垂直的一个平面，支撑元件205的侧面也可以理解为支撑元件的通光面。
[0065]
在一些实施例中，将出光元件202固定于出光基板203上可以至少有以下两种实现方式：
[0066]
一、出光元件202通过第一粘接剂粘接于所述出光基板203。
[0067]
其中，第一粘结剂可以是添加有银粉的树脂胶水，从而实现更好地散热效果。
[0068]
二、所述出光元件焊接于所述出光基板。
[0069]
所用的焊料为二元金属合剂。
[0070]
类似地，将出光基板203固定于主基板201上，可以是出光基板通过第二粘接剂粘接于所述主基板，或者所述出光基板焊接于所述主基板；将支撑元件 205固定于主基板201上，可以是支撑元件通过第三粘接剂粘接于所述主基板，或者所述支撑元件焊接于所述主基板。
[0071]
其中，第一粘接剂、第二粘接剂和第三粘接剂可以是相同的，也可以是不同的，本技术实施例对第一粘接剂、第二粘接剂、第三粘接剂的具体类别不做限定。例如，可以都是紫外光固化胶，还可以是第二粘接剂为热固化胶，第三粘接剂为紫外固化胶。
[0072]
在本技术实施例提供的光学组件中，通过支撑元件对透镜在光轴方向的设置位置进行调节，将光轴方向的调节从透镜中解耦出来，固定支撑元件时，不用考虑另外两个维度的调节，因此可以将支撑元件和主基板之间的胶层厚度控制到微米量级，大大增强了粘接强度和热稳定性；并且是在透镜204的通光面进行粘接的，由于透镜沿光轴方向有较大光学容差，因此能够降低胶水热膨胀系数对耦合效率的影响，并且选择粘接剂的灵活性更高，使得能够选择胶水种类和供应商大大增加，增强了供应安全性。另外，从图2a可以看出，透镜20 4与主基板201是没有接触的，因此不需要对透镜的高度公差进行严格控制，大大降低了对透镜尺寸一致性的要求，有利于降低透镜成本。
[0073]
在图2a所示的光学组件中，透镜204的通光面是粘接于支撑元件205的出光侧面，在一些实施例中，透镜204的通光面还可以粘接于所述支撑元件20 5的入光侧面。
[0074]
在图2a所示的光学组件中，透镜204与所述支撑元件205的粘接部位包括所述透镜的通光区域的部分区域以及透镜的部分非通光区域，在一些实施例中，透镜204与支撑元件205的粘接部位可以包括全部通光区域以及部分非通光区域。由于粘接部位覆盖了部分或
全部通光区域，那么此时要求支撑元件20 5为透明材质，例如可以是硅或者玻璃，而不可以是陶瓷。
[0075]
在图2b所示的光学组件中，透镜204与所述支撑元件205的粘接部位对应透镜的非通光区域，且所述非通光区域位于所述透镜的通光区域之下，此时支撑元件205不会对光线产生遮挡，因此不用要求支撑元件205必须是透明材质的，那么支撑元件205可以是硅、玻璃，还可以是陶瓷等。
[0076]
图2c为本技术实施例提供的光学组件的再一种结构示意图，如图2c所示，该光学组件200包括：主基板201、出光元件202、出光基板203、透镜204和支撑元件205，其中：
[0077]
出光基板203固定于所述主基板201上，出光元件202固定于所述出光基板203上，支撑元件205的底面固定于所述主基板201上，该透镜204的通光面粘接于支撑元件205的侧面。
[0078]
如图2c所示，透镜204与所述支撑元件的粘接部位对应所述透镜的非通光区域，且所述非通光区域位于所述透镜的通光区域之上。在本技术实施例中，为了防止支撑元件对光线的遮挡，如图6中的602所示，支撑元件205上与所述通光区域相对应的位置是中空的。此时，也不必要求支撑元件205必须的透明的，那么支撑元件205可以是硅、玻璃，还可以是陶瓷等。另外由于透镜的通光区域并没有粘接胶水，因此能够降低固定透镜和支撑元件的粘接剂透光率的要求，从而提高了粘接剂的选择范围。
[0079]
在一些实施例中，当透镜204与所述支撑元件205的粘接部位对应所述透镜204的非通光区域，且所述非通光区域位于所述透镜204的通光区域之上时，支撑元件204上与所述通光区域相对应的位置也可以不是中空的，那么就需要要求支撑元件205为透明材质，例如可以为硅、玻璃等，从而防止对光线的阻挡。
[0080]
在一些实施例中，如图2c所示，该光学组件还包括光波导206和光波导基板207，其中：
[0081]
光波导基板207固定于所述主基板201上，所述光波导206固定于所述光波导基板207上，且所述透镜204位于所述出光元件202和所述光波导206之间，出光元件201的光轴和光波导206的光轴在预设位置上，并且出光元件20 2发射的光信号经所述透镜204之后入射到所述光波导206中。
[0082]
将光波导206固定于光波导基板207在实现时，可以是光波导206通过第五粘接剂粘接于光波导基板207上，其中，第五粘接剂可以是添加有玻璃粉的紫外光固化胶，从而使得第五粘接剂的热膨胀系数与玻璃接近。
[0083]
在图2a、图2b和图2c中均以光学组件中包括一个透镜为例进行说明，在实际应用过程中，光学组件中的透镜的数量为一个或一个以上，并且一般情况下，透镜的数量与支撑元件的数量是相同的，也即透镜与支撑元件是一一对应的。
[0084]
在一些实施例中，还可以在透镜与光波导之间的光路上增加其它光学元件，如波分复用解复用器、光隔离器、偏振分束元件等，在本技术实施例中不进行限定。
[0085]
基于前述的实施例，本技术实施例提供一种光学组件的制备方法，用于制备其他实施例提供的光学组件，该光学组件可以应用于光模块。图3a为本技术实施例提供的光学组件的制备方法的一种实现流程示意图，如图3a所示，该流程包括：
[0086]
步骤s301，获取主基板、出光元件、出光基板、透镜、支撑元件、光波导和光波导基
板，将出光基板固定于主基板，将出光元件固定于出光基板。
[0087]
主基板可以是封装该光学组件的封装壳体的一个平面，也可以是其它平板，出光元件可以是激光器、出光基板、支撑元件以及光波导基板可以是硅、玻璃、陶瓷等，透镜可以是利用透镜用玻璃制备而成的，用于对出光元件出射的光线进行耦合和准直，并将光线出射至光波导。
[0088]
将出光基板固定于主基板以及将出光元件固定于出光基板在实现时可以有两种方式：一是粘接、二是焊接，对应地，将出光基板固定于主基板可以是在主基板的顶面涂覆第二粘接剂，并利用第二粘接剂将出光基板粘接于主基板，或者将出光基板焊接于主基板；将出光元件固定于出光基板可以是在出光基板顶面的第一位置涂覆第一粘接剂，并利用所述第一粘接剂将所述出光元件粘接于出光基板，还可以是将出光元件焊接于出光基板。
[0089]
第一粘接剂可以是基于出光基板以及出光元件的材质决定的，第二粘接剂可以是基于主基板和出光基板的材质决定的，第一粘接剂和第二粘接剂可以是相同的，也可以是不同的。
[0090]
步骤s302，基于出光元件的位置，确定光波导位置，并基于光波导位置，将光波导基板固定于主基板，将光波导固定于光波导基板。
[0091]
在确定光波导位置时，需要通过出光元件的位置，确定出出光元件所出射光线的光轴信息，然后在基于该光轴信息确定光波导位置，需要保证出光元件的光轴和光波导的光轴之间的偏离距离不能超过预设距离，例如该预设距离可以为20微米。
[0092]
将光波导基板固定于主基板，将光波导固定于光波导基板在实现时，与步骤s301类似，可以有两种实现方式：一是利用粘接剂进行粘接固定，二是通过焊接固定。
[0093]
步骤s303，基于出光元件和光波导的位置，确定支撑元件的目标位置，将支撑元件固定于主基板上的目标位置。
[0094]
该步骤在实现时，获取支撑元件以及透镜的预设位置，并在预设位置附近调整支撑元件和透镜，直至达到最大的耦合效率，此时将支撑元件的当前位置确定为支撑元件的目标位置，然后在该目标位置涂覆粘接剂，施加压力使得支撑元件和主基板的胶层足够薄。
[0095]
步骤s304，在支撑元件的侧面确定透镜的设置位置，并将透镜粘接于设置位置，得到制备好的光学组件。
[0096]
在一些实施例中，确定透镜的设置位置称为透镜耦合。在实现时，在支撑元件的侧面移动透镜，测试并记录当前光学组件的耦合效率，在达到最大耦合效率时，计算该步骤得到的最大耦合效率与步骤s303得到的最大耦合效率之间进行比较，如果两者差值在一定范围内，将透镜当前所处位置确定为透镜的设置位置，然后在该设置位置涂覆粘接剂，将透镜靠近设置位置，与粘接剂接触，控制透镜和支撑元件的间距来控制粘接剂厚度，厚度达到预设值后，调节透镜的位置，使得耦合效率达到最大，此时可以进行固化处理，得到制备好的光学组件。
[0097]
在本技术实施例提供的光学组件的制备方法中，在获取到主基板、出光元件、出光基板、透镜、支撑元件、光波导和光波导基板之后，首先将出光基板固定于主基板，将出光元件固定于出光基板，然后再基于出光元件的位置，确定光波导位置，从而保证出光元件的光轴与光波导的光轴是对齐的，再基于光波导位置，将光波导基板固定于主基板，将光波导固定于光波导基板，之后基于所述出光元件和所述光波导的位置，确定所述支撑元件的目标
位置，将所述支撑元件固定于所述主基板上的所述目标位置，此时完成了透镜在光轴方向的定位，之后确定透镜在另外两个维度的位置，在实现时在支撑元件的侧面移动透镜直至达到最大耦合效率，从而确定出透镜的设置位置，并将透镜粘接于所述设置位置，得到制备好的光学组件，在制备好的光学组件中，透镜的底面跟主基板没有接触，因此不需要控制透镜的高度公差，大大降低了对透镜尺寸的要求，有利于降低透镜成本。与此同时，出光元件和光波导光轴之间的高度公差，也可以灵活地调节透镜来进行补偿，实现高效率耦合，可以降低对出光元件，主基板等光学元件厚度公差要求，从而简化出光元件和主基板的制作工艺，降低制作成本。
[0098]
在一些实施例中，上述步骤s303中的“基于所述出光元件和所述光波导的位置，确定所述支撑元件的目标位置”可以通过以下步骤实现：
[0099]
步骤s3031，获取所述支撑元件的第一预设位置和所述透镜的第二预设位置。
[0100]
该第一预设位置和第二预设位置是设计该光学组件时根据理论数据预先确定出的。
[0101]
步骤s3032，将所述支撑元件放置于所述第一预设位置，并将所述透镜放置于所述第二预设位置，获取初始耦合效率。
[0102]
在该步骤中，支撑元件和透镜先放置在各自的预设位置，并没有进行固定，然后利用出光元件发射激光，并通过该透镜进行耦合和准直，经过透镜的激光入射至光波导，利用激光发射激光的功率和光波导接收到的激光的功率初始耦合效率。
[0103]
步骤s3033，基于所述第一预设位置和所述第二预设位置，调整所述支撑元件和所述透镜，直至达到第一最大耦合效率。
[0104]
该步骤在实现时，是在第一预设位置附近调整支撑元件，并在第二预设位置附近调整透镜，每次调整后记录耦合效率，在获取到最大耦合效率后，确定当前得到的最大耦合效率是否达到预设耦合效率阈值，如果当前得到的最大耦合效率达到预设耦合效率阈值，将该当前的最大耦合效率确定为第一最大耦合效率。在一些实施例中，如果当前的最大耦合效率未达到预设耦合效率阈值，则继续对支撑元件和透镜的位置进行调整。
[0105]
步骤s3034，将达到所述第一最大耦合效率时所述支撑元件所处位置确定为所述支撑元件的目标位置。
[0106]
通过上述步骤s3031至步骤s3034，基于支撑元件和透镜的预设位置对支撑元件和透镜进行调整，以得到最大耦合效率，从而确定支撑元件的目标位置，实现预耦合过程，在确定出支撑元件的目标位置也即确定出透镜在光轴方向的位置，如此将光轴方向的调节从透镜中解耦出来，无需考虑另外两个维度(x 轴和y轴)的调节，因此可以将支撑元件和主基板之间的胶层厚度控制到微米量级，大大增强了粘接强度和热稳定性。
[0107]
在一些实施例中，上述步骤s304“在所述支撑元件的侧面确定所述透镜的设置位置，并将所述透镜粘接于所述设置位置，得到制备好的光学组件”，可以通过图3b所示的步骤s3041至步骤s3046实现，以下结合图3b对各个步骤进行说明。可以通过以下步骤实现：
[0108]
步骤s3041，在支撑元件的侧面移动透镜，并获取当前光学组件的耦合效率。
[0109]
该步骤在实现时，是将透镜贴紧支撑元件的侧面进行移动，并在移动在各个位置时，利用出光元件发射激光，并通过该透镜进行耦合和准直，经过透镜的激光入射至光波导，利用激光发射激光的功率和光波导接收到的激光的功率确定透镜在该位置时，光学组
件的耦合效率。
[0110]
步骤s3042，在确定达到第二最大耦合效率时，确定第一最大耦合效率和第二最大耦合效率之间的差值。
[0111]
通过步骤s3041得到各个位置的耦合效率，从中确定当前最大耦合效率，并确定当前最大耦合效率达到预设耦合效率阈值时，将当前最大耦合效率确定为第二最大耦合效率，并确定第一最大耦合效率和第二最大耦合效率之间的差值。该差值可以是两者之差的绝对值。
[0112]
步骤s3043，确定差值小于预设的差值阈值，将达到第二最大耦合效率时透镜所处的位置确定为透镜的设置位置。
[0113]
在一些实施例中，如果差值不小于该差值阈值，则继续对透镜的位置进行调整，直至达到最大耦合效率且该差值小于差值阈值。
[0114]
步骤s3044，在支撑元件侧面涂覆第四粘接剂，将透镜通过第四粘接剂粘接于设置位置。
[0115]
该第四粘接剂可以为紫外光固化胶也可以是热固化胶。在支撑元件的侧面涂覆第四粘接剂后，将透镜靠近该侧面以将透镜与第四粘接剂接触，从而将透镜粘接于该设置位置。
[0116]
步骤s3045，确定透镜和支撑元件的侧面之间粘接剂厚度达到预设值，获取当前光学组件的耦合效率。
[0117]
在本技术实施例中，在将透镜粘接于该设置位置后，可以对透镜施加朝向支撑部件方向的力，从而控制透镜和支撑部件之间的粘接剂厚度，确定该粘接剂厚度预设值后，利用出光元件发射激光，并通过该透镜进行耦合和准直，经过透镜的激光入射至光波导，基于激光发射激光的功率和光波导接收到的激光的功率确定当前光学组件的耦合效率。
[0118]
步骤s3046，调整透镜的位置，在确定达到第三最大耦合效率时，对当前光学组件进行固化处理，得到制备好的光学组件。
[0119]
由于在达到第二最大耦合效率时，透镜与支撑部件的侧面之间并没有粘接剂，而在透镜与支撑部件之间涂覆有粘接剂之后，如果粘接部分覆盖到通光区域，那么粘接剂会对耦合效率产生影响，如果粘接部分没有覆盖到通光区域，但是透镜与支撑元件侧面之间的距离发生了变化，也会对耦合效率产生影响，因此在将透镜粘接于设置位置之后，需要对透镜的位置进行微调，以保证光学组件能够达到最大耦合效率。该步骤在实现时，是在设置位置附近调整透镜的位置，并记录耦合效率，直至达到第三最大耦合效率。之后可以基于粘接剂的类型对光学组件进行固化，例如，针对紫外光固化胶进行紫外光照射，针对热固化胶进行加热固化从而得到制备好的光学组件。
[0120]
在上述的步骤s3041至步骤s3046中，在确定透镜的位置时，由于透镜在光轴方向的位置已确定，因此只需要在支撑元件的侧面进行移动从而确定该透镜的设置位置，并且在将透镜粘接于支撑元件的侧面时，如果粘接部分覆盖到透镜的通光区域，那么透镜与支撑元件的侧面之间的距离变化以及粘接剂的透光率会影响耦合效率，即便粘接部分未覆盖到透镜的通光区域，那么透镜与支撑元件的侧面之间的距离变化也会影响耦合效率，因此需要对透镜的位置进行微调，直至达到最大耦合效率，最后对光学组件进行固化处理，得到制备好的光学组件。
[0121]
本技术实施例提供一种光学组件，具有低成本高容差的特点，可用于光模块的光学耦合中。相关技术中光模块中光学组件的透镜是将透镜的底面进行固定，在本技术实施例中提供的光学组件，是在透镜的通光面进行固定，通过引入一个支撑部件，该支撑部件在本技术实施例中又称为转接块，透镜的通光面可以固定于转接块的出光面或入光面。图4a为本技术实施例提供的光学组件中透镜固定在转接块的出光面示意图；如图4a所示，透镜401通过粘胶剂粘接于转接块402的出光面，转接块402通过粘胶剂粘接于基板403上。图4b 为本技术实施例提供的透镜固定在转接块的入光面示意图，如图4b所示，透镜401通过粘胶剂粘接于转接块402的入光面，转接块402通过粘胶剂粘接于基板403上。
[0122]
图5为本技术实施例提供的透镜固定于转接块的通光面的另一种示意图，如图5所示，透镜501通过粘胶剂粘接于转接块502的入光面，并且透镜501 和转接块502的粘接部位是透镜502的非通光区域，转接块502通过粘胶剂粘接于基板503上。该方案光路上无胶水，降低了对透镜和转接块粘接胶水透光率的要求，主要用于高光功率的应用场景。
[0123]
图6为本技术实施例提供的透镜固定于转接块的通光面的再一种示意图，其中601为侧视图，602为正视图。如图6所示，透镜6011通过粘胶剂粘接于转接块6012的入光面，并且透镜6011和转接块6012的粘接部位是透镜6011 的非通光区域，透镜6011的透光区域与转接块6012之间不重叠，因此光路上无胶水，降低了对透镜和转接块粘接胶水透光率的要求。
[0124]
图7a为本技术实施例提供的具有一个透镜的光学组件结构示意图，如图7 a所示，该光学组件包括激光器701、激光器基板702、转接块703、透镜704、波导705、波导基板706和基板707。其中，激光器701贴在激光器基板702 上，波导705固定在波导基板706上，耦合透镜704固定在转接块703上，这些光学元件都安置在同一块基板707上。光信号从激光器701发射出来，通过转接块703和透镜704后，汇聚进入波导705，实现光信号从激光器和波导的耦合。
[0125]
转接块703用于调节透镜704在z轴方向的位置，而对于其本身在x轴和 y轴方向的位置没有要求，因此可以通过对其施加竖直向下的压力，使得转接块和基板之间的胶层厚度变小，通过调节压力大小来调节胶层厚度，一般小于 10微米。固化以后的薄胶层具有更好的粘接强度、抗温度变化和抗湿气的能力。
[0126]
调整耦合透镜的x轴和y轴方向位置，使得耦合效率最大。由于透镜在z 轴方向的容差相比其它两个方向大一个数量级，调节耦合透镜和转接块之间的胶层厚度，在不影响耦合效率的同时，使得不同产品的胶层厚度一致且薄。
[0127]
图7b为本技术实施例提供的具有两个透镜的光学组件结构示意图，如图7 b所示，该光学组件包括：激光器701、激光器基板702、转接块703、透镜7 04-1、透镜704-2、波导705、波导基板706和基板707，与图7a所示的光学组件相比，在图7b中具有两个透镜，其中，第一颗透镜704-1对激光器发射出来的光进行准直，第二颗透镜704-2将准直光汇聚进入波导。透镜704-1和透镜704-2与图7a中的透镜704的固定方式相同。在实际实现时，还可以在两颗透镜之间增加其他光学元件，例如隔离器，合分波元件等。
[0128]
本技术实施例还提供了一种光学组件的制作方法，图8为本技术实施例提供的光学组件的制备方法的另一种实现流程示意图，如图8所示，该流程包括：
[0129]
步骤s801，激光器贴片。
[0130]
在实现时，可以是将激光器芯片粘接于激光器基板之上，并将激光器基板粘接于基板上。
[0131]
步骤s802，波导粘接。
[0132]
这里，根据激光器的位置，粘接波导，使得激光器的光轴和波导的光轴在设计的位置上，且要求波导光轴偏移设计位置小于20um。
[0133]
步骤s803，预耦合。
[0134]
在激光器和波导粘贴固化后，进入预耦合。该步骤在实现时，将转接块和透镜放置在设计位置，并在该位置附近调节转接块和透镜，获得最大的耦合效率。
[0135]
步骤s804，测试插损是否合格。
[0136]
测试插损是否合格，在实现时可以是确定预耦合之后得到的最大耦合效率是否达到预设耦合阈值，如果最大耦合效率达到预设耦合阈值时，确定插损合适，此时进入步骤s805；否则确定插损不合格，此时返回步骤s803。
[0137]
步骤s805，转接块固定。
[0138]
该步骤在实现时，可以是在转接块底面点胶，并施加压力使得转接块和基板的胶层足够薄。
[0139]
步骤s806，透镜耦合。
[0140]
固定转接块后进入透镜耦合，在实现时，单独调节透镜位置，以获得最大的耦合效率，记录该最大耦合效率，并将该最大耦合效率并与预耦合步骤中确定出的最大耦合效率进行比较，如果两者相同，则进入步骤s807。
[0141]
步骤s807，测试插损是否合适。
[0142]
其中，如果插损合格，进入步骤s808，如果插损不合格，返回步骤s806。
[0143]
步骤s808，透镜点胶。
[0144]
该步骤在实现时，在转接块的通光面点上适量的胶水，并将透镜靠近通光面，与胶水接触，控制透镜和转接块的间距来控制胶水厚度，以使得透镜和转接块之间的胶水厚度达到预设值。
[0145]
步骤s809，透镜微调。
[0146]
这里，调节透镜在x轴和y轴的位置，使得耦合效率达到最大。
[0147]
步骤s810，测试插损是否合格。
[0148]
其中，如果插损合格，进入步骤s811；如果插损不合格，返回步骤s809。
[0149]
步骤s811，胶水固化。
[0150]
步骤s812，终测。
[0151]
在该步骤中，对耦合工艺完成后对得到的光学组件的耦合效率进行测量并记录。
[0152]
在本技术实施例提供的光学组件中，是采用通光面固定的方式将透镜固定在转接块中，由于透镜沿光轴方向有较大光学容差，因此能够降低对胶水热膨胀系数的高要求，使得能够选择胶水种类和供应商的灵活性更高，从而增强供应安全性。同时，可以灵活地调节胶层厚度而不影响光路的性能，产品的胶层厚度保持在相同值附近，提高了产品的一致性；其次，通过转接块来实现光轴方向的调节，将光轴方向的调节从透镜中解耦出来，固定转接块的时候，无需考虑另外两个维度(x轴和y轴)的调节，因此可以将转接块和基板之间的胶层厚度控制到微米量级，大大增强了粘接强度和热稳定性。转接块固定到基板上之后，透镜
只需要调节x轴和y轴的位置，且由于是通光面固定，透镜的高度公差不需要严格控制，大大降低了对透镜尺寸的要求，有利于降低透镜成本。与此同时，激光器和波导光轴之间的高度公差，也可以灵活地调节透镜来进行补偿，实现高效率耦合，可以降低对激光器，基板等光学元件厚度公差要求，从而能够降低物料成本。
[0153]
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本技术的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0154]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
[0155]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
[0156]
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本技术实施例方案的目的。
[0157]
另外，在本技术各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
[0158]
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(rom，read only memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0159]
或者，本技术上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台ac执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0160]
以上所述，仅为本技术的实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种光学组件，其特征在于，所述光学组件包括：主基板、出光元件、出光基板、透镜和支撑元件，其中：所述出光元件固定于所述出光基板上，所述出光基板固定于所述主基板上，所述支撑元件的底面固定于所述主基板上；所述透镜的通光面粘接于所述支撑元件的侧面，所述透镜对所述出光元件输出的光信号进行聚焦耦合或准直。2.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述透镜的通光面粘接于所述支撑元件的出光侧面，或者，所述透镜的通光面粘接于所述支撑元件的入光侧面。3.根据权利要求2中所述的光学组件，其特征在于，所述透镜与所述支撑元件的粘接部位对应所述透镜的非通光区域，且所述非通光区域位于所述透镜的通光区域之下。4.根据权利要求2中的光学组件，其特征在于，所述透镜与所述支撑元件的粘接部位对应所述透镜的非通光区域，且所述非通光区域位于所述透镜的通光区域之上，所述支撑元件上与所述通光区域相对应的位置是中空的。5.根据权利要求2中所述的光学组件，其特征在于，所述支撑元件为透明材质，所述透镜与所述支撑元件的粘接部位对应所述透镜的通光区域的部分区域或者全部区域。6.根据权利要求1至5任一项所述的光学组件，其特征在于，所述透镜的数量为一个或一个以上。7.根据权利要求1至5任一项所述的光学组件，其特征在于，所述出光元件通过第一粘接剂粘接于所述出光基板，或者所述出光元件焊接于所述出光基板；所述出光基板通过第二粘接剂粘接于所述主基板，或者所述出光基板焊接于所述主基板；所述支撑元件通过第三粘接剂粘接于所述主基板，或者所述支撑元件焊接于所述主基板。8.根据权利要求1至5任一项所述的光学组件，其特征在于，所述光学组件还包括光波导和光波导基板；所述光波导固定于所述光波导基板上，所述光波导基板固定于所述主基板上，且所述透镜位于所述出光元件和所述光波导之间，所述出光元件发射的光信号经所述透镜元件之后入射到所述光波导中。9.一种光学组件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：获取主基板、出光元件、出光基板、透镜、支撑元件、光波导和光波导基板，将所述出光基板固定于所述主基板，将所述出光元件固定于所述出光基板；基于所述出光元件的位置，确定光波导位置，并基于所述光波导位置，将所述光波导基板固定于所述主基板，将所述光波导固定于所述光波导基板；基于所述出光元件和所述光波导的位置，确定所述支撑元件的目标位置，将所述支撑元件固定于所述主基板上的所述目标位置；在所述支撑元件的侧面确定所述透镜的设置位置，并将所述透镜粘接于所述设置位置，得到制备好的光学组件。10.根据权利要求9中所述的方法，其特征在于，所述将所述出光元件固定于所述出光
基板，包括：在所述出光基板顶面的第一位置涂覆第一粘接剂，并利用所述第一粘接剂将所述出光元件粘接于所述出光基板；或者，将所述出光元件焊接于所述出光基板。11.根据权利要求9中所述的方法，其特征在于，所述基于所述出光元件和所述光波导的位置，确定所述支撑元件的目标位置，包括：获取所述支撑元件的第一预设位置和所述透镜的第二预设位置；将所述支撑元件放置于所述第一预设位置，并将所述透镜放置于所述第二预设位置，获取初始耦合效率；基于所述第一预设位置和所述第二预设位置，调整所述支撑元件和所述透镜，直至达到第一最大耦合效率；将达到所述第一最大耦合效率时所述支撑元件所处位置确定为所述支撑元件的目标位置。12.根据权利要求11中所述的方法，其特征在于，所述在所述支撑元件的侧面确定所述透镜的设置位置，包括：在所述支撑元件的侧面移动所述透镜，并获取当前光学组件的耦合效率；在确定达到第二最大耦合效率时，确定所述第一最大耦合效率和所述第二最大耦合效率之间的差值；确定所述差值小于预设的差值阈值，将达到所述第二最大耦合效率时所述透镜所处的位置确定为所述透镜的设置位置。13.根据权利要求12中所述的方法，其特征在于，所述将所述透镜粘接于所述设置位置，得到制备好的光学组件，包括：在所述支撑元件侧面涂覆第四粘接剂，将所述透镜通过所述第四粘接剂粘接于所述设置位置；确定所述透镜和所述支撑元件的侧面之间粘接剂厚度达到预设值，获取当前光学组件的耦合效率；调整所述透镜的位置，在确定达到第三最大耦合效率时，对所述当前光学组件进行固化处理，得到制备好的光学组件。

技术总结
本申请提供了一种光学组件以及光学组件的制备方法；该光学组件包括：主基板、出光元件、出光基板、透镜和支撑元件，其中：所述出光元件固定于所述出光基板上，所述出光基板固定于所述主基板上，所述支撑元件的底面固定于所述主基板上；所述透镜的通光面粘接于所述支撑元件的侧面，所述透镜对所述出光元件输出的光信号进行聚焦耦合或准直。在本申请中，光学组件中的透镜是通过通光面粘接的方式固定于支撑元件，能够保证光学组件具有高容差性。能够保证光学组件具有高容差性。能够保证光学组件具有高容差性。


技术研发人员：封建胜 付思东 王健 孙敏 李翔
受保护的技术使用者：腾讯科技（深圳）有限公司
技术研发日：2022.03.18
技术公布日：2023/9/22