一种小型化多通道波分解复用光接收组件的制作方法

1.本发明涉及光通讯器件技术领域，尤其是一种小型化多通道波分解复用光接收组件。


背景技术：

2.波分复用（wdm，wavelength division multiplexing)是将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器(亦称合波器，multiplexer，简称mux)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器，demultiplexer，简称demux)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。波分复用技术可以实现单根光纤对多个波长信号的传输，这会成倍提升光纤的传输容量，已经被广泛应用在光通讯的中长距离传输和数据中心的互联中。
3.在光收发器（transceiver）中，为了实现波分复用（mux）和解复用(demux)，最核心的光器件就是mux和demux光组件，其中z-block和awg(阵列波导光栅)是两种最常用、最典型的mux/demux子组件。相比awg，z-block具有低插入损耗低、宽光谱带宽、低通道串扰、低温度敏感度等优点，被更为广泛的应用在40g、100g以及400g等高速qsfp、osfp光收发器中，在每个光收发器中，通常存在一对z-block，分别用于mux 和demux，其示意图如图1所示；图2给出了现有osfp 400g fr8/lr8结构中的mux和demux示意图。
4.z-block 的典型结构如图3所示，其包括前后两面抛光的平行四边形玻璃平行平板，玻璃平行平板的前侧分别包含镀有增透膜和高反膜的区域，后侧几个区域分别镀有多个不同波长的wdm（波分复用）滤光膜或贴有多个分别镀有不同波长wdm滤光膜的滤光片，滤光膜或滤光片的数量通常为4个或8个或更多。含有多个波长的准直光束从入射端依设计角度射入，经过一系列的滤光膜透射和反射后，将不同波长的光信号分离开，进而实现demux，反之则实现mux。需要指出的是，现有技术下，由于滤光片镀膜后存在严重翘曲，z-block的加工和装配存在一定公差，不同波长的光信号经由z-block分离开后，各光束之间的平行度往往无法达到很高的精度，通道数量越多，平行度越差，光斑质量也会越差，这极大影响了系统的耦合效率，进而制约了现有z-block的通道数量。现有技术下，为了实现良好的性能和较高的装配成品率，一束光在z-block内滤光片上连续的反射次数不超过4次。
5.波分解复用光接收组件的主要功能就是将光纤接入的多波长wdm光进行准直、解波分复用，然后高效率的耦合到pd中。作为光收发器中的核心器件，以8通道波分解复用光接收组件为例，现有的技术方案包括：现有技术方案1：采用各分立元件依次单独组装的方法进行装配，实现波分解复用。分立的元件包括光纤准直器、wdm 滤光片、反射镜、耦合透镜、棱镜或分光镜，各个元件需要主动调节对准，组装效率低、成本高，且难以做到小型化。
6.现有技术方案2：采用8通道z-block作为demux子组件，入射端采用光纤准直器，在z-block之后采用8通道透镜阵列和直角棱镜等装配在一起，将8个光斑聚焦到对应pd上。虽
然这种装配方法已经被广泛用于基于4通道z-block的demux组件中且方法简单实用，然而，对于8通道的demux组件，其前几个通道的耦合比较容易，但对于后几个通道，其缺点如前所述：z-block存在通道数越多，由于在滤光片上反射的次数越多，对应出射光束的平行度和光斑质量则越差，这将会显著影响后几个通道的平行度，进而影响整体的耦合效率。此外，由于通道数量的增加，z-block头尾通道的光程差较大，这也大大制约了准直器的设计和耦合效率的提升。因此，这种方法用于8通道及以上z-block作为demux组件时，存在组装成品率低、性能差等缺点。
7.现有技术方案3：采用8通道awg作为demux子组件，采用光纤头与awg 输入端波导进行直接耦合的方法进行装配，经过awg的输出端直接与pd阵列进行耦合。这种装配方法虽然简单、高效，但由于现有技术下的awg的性能相比z-block 还存在较大差距，主要体现在如前所述的插入损耗高、带宽窄、波长随温度漂移大、串扰差等关键指标方面，因此awg目前只能用于某些对性能和环境要求不高的场景中。
8.近年来，随着大数据、云存储/服务、物联网、ar/vr和移动互联终端设备的高速发展和广泛普及，全球对网络带宽的需求呈现出爆炸式增长，这不仅大大推动了各大互联网巨头和通信运营商在数据中心建设方面的加大投入，而且还加速了5g时代的到来。光收发器作为光通讯领域的核心器件之一，近年来市场的需求量在急剧上升。当前基于cwdm4技术的100g光收发器已经成为市场主流，未来几年基于wdm结构的cwdm4、o e band cwdm8以及o c band cwdm8的400g或800g光收发器将会成为下一代主力产品。市场对光收发器需求量急速上升的同时，价格和能耗却在相应下降，低成本、低能耗和小型集成化是光收发器的发展方向。特别是在5g前传的应用上，还需要光收发器满足工业级的标准以适应室外严苛的环境要求。波分解复用光接收组件作为光收发器中的核心光组件，其在满足业内各项标准的同时，追求低成本、小型集成化和同时具备高性能是未来不变的发展趋势。


技术实现要素：

9.针对现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种易装配、低成本、高性能、可实现量产自动化的小型化多通道波分解复用光接收组件。
10.为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：一种小型化多通道波分解复用光接收组件，包括：光纤准直器，用于输入准直的信号光；第一波分解复用子组件，用于将光纤准直器输入的信号光解复成若干束信号光；直角棱镜，其一直角面与波分解复用子组件的输出端相对且用于接收被第一波分解复用子组件解复成的若干束准直光，然后经其斜面反射后，将若干束准直光从直角棱镜的另一直角面输出；透镜阵列，设于直角棱镜与波分解复用子组件相对的直角面上且与第一波分解复用子组件输出的若干束信号光一一对应；光学基板，用于相对固定安装光纤准直器、第一波分解复用子组件和直角棱镜；其还包括：第二波分解复用子组件，设置在光纤准直器和第一波分解复用子组件之间且用于将光纤准直器输入的光信号分成n股，并对应输入至第一波分解复用子组件中，所述的第二波分
解复用子组件还与光学基板固定连接。
11.作为一种可能的实施方式，进一步，所述的第一波分解复用子组件为z-block，其输出端具有若干个成阵列排布的不同工作波长的滤光片或滤光膜。
12.作为上述技术思路的较优选择实施方式之一，优选的，所述的第二波分解复用子组件为竖直设置，其内部竖直间隔设有n片滤光片或滤光膜，由光纤准直器输入的光信号通过第二波分解复用子组件后，被分为n束节距相同且波长不同的光信号并输出，所述第一波分解复用子组件的输入端对应第二波分解复用子组件输出的n束光信号设有n个竖直相对设置的输入端口且第一波分解复用子组件的输出端设有n行m列具有不同工作波长的滤光片或滤光膜，其中，n≥2，m≥4。
13.该结构下，本优选实施结构还包括以下至少一种以上技术叠加或替换方案：其中，所述光纤准直器是一种微型光纤准直器，光纤的一端带有标准的光纤插芯组件，另外一端是微型光纤准直器；标准的光纤插芯组件包括但不限于lc 插座（receptacle），lc 连接器（connector）等。
14.微型光纤准直器是由光纤头、准直透镜和套管组成；光纤头可以是玻璃光纤头或陶瓷光纤头，其端面经过研磨和抛光加工，为了提升回损（rl）指标，可以选择加工成4度到9度的角度，端面可以选择镀增透膜；准直透镜是平凸玻璃透镜，为了提升rl指标，平面端可以选择加工成4度到9度的角度以便与光纤头角度匹配，平面和凸面都镀有增透膜；套管是玻璃套管或金属套管；光纤头和准直透镜通过胶水被装配在同一套管内，形成准直器。
15.另外，作为一种可能的实施方式，所述第二波分解复用子组件是一种光束分光体结构，其由若干棱镜贴合装配而成，棱镜的斜面上镀有wdm分光膜，可以将射入的一束多波长wdm信号光分成n（n≥2）组具有相同节距的出射光束；为了降低插入损耗（il），该光束分光体的入射面和出射面通常镀有增透膜；为了提升回波损耗（rl）指标，该光束分光体的入射面与入射光束通常成非零度入射角。
16.作为一种可能的实施方式，所述第一波分解复用子组件和第二波分解复用子组件上的滤光片或滤光膜，该滤光片或滤光膜均为wdm滤光膜，所述的wdm滤光膜至少包括cwdm、lanwdm、mwdm或swdm。
17.作为一种可能的实施方式，所述的第一波分解复用子组件可以是一种z-block型结构，其包括前后两面抛光的平行四边形玻璃平板，玻璃平板的前侧分别包含镀有增透膜和高反膜的区域，后侧几个区域分别镀有1个或多个不同波长的wdm（波分复用）滤光膜或贴有一个或多个（分别镀有不同波长wdm滤光膜的滤光片，实现将入射的多波长wdm信号光分成n（n≥2）组。
18.作为一种可能的实施方式，所述第一波分解复用子组件是一种z-block型结构，其包括前后两面抛光的平行四边形玻璃平板，玻璃平板的前侧分别包含镀有增透膜和高反膜的区域，后侧相关区域分别贴有n(n≥2)排m(m≥4)列 共n
×
m个分别镀有不同波长wdm滤光膜的滤光片。
19.作为一种可能的实施方式，进一步的，通过设计z-block的入射角度和出射节距（pitch），可以实现z-block尺寸的小型化，z-block的入射角度范围从6度到30度，节距范围从0.25mm到2mm。
20.作为一种可能的实施方式，进一步，所述透镜阵列包含n
×
m（n≥2，m≥4）个高精度
节距（pitch）的平凸透镜，材料通常为si或融石英，si透镜阵列通常采用光刻工艺来实现，而融石英透镜则采用光刻工艺或模压工艺来实现，节距范围从0.25mm到2mm，透镜的凸面镀有对空气增透膜，平面镀有对胶水增透膜。
21.作为一种可能的实施方式，进一步，所述直角棱镜的材料是si或光学玻璃，根据材料折射率的不同来设计直角棱镜的角度，确保出射光与出射面的法线成一定夹角，夹角范围是6度到12度，这有利于提升系统的rl指标。
22.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述直角棱镜的一个面与透镜阵列的平面采用胶水贴合，胶水可以选择热固化胶或（紫外固化和热固化皆可固化的）双固化胶。
23.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述直角棱镜的两个直角面，与透镜阵列胶合的面镀有对胶增透膜或因为棱镜材料折射率与胶水相近而不镀膜，另外一个面镀有对空气增透膜。
24.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述直角棱镜和透镜阵列可以采用刻蚀或模压的工艺做成一个整体，分别在入射面和出射面镀对空气增透膜。
25.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述光学基板是一种光学材料，如玻璃或硅，或陶瓷材料基板，通过激光打标或光刻掩模的方法可在基板上按照设计制作出一系列高精度位置对位线。
26.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述光纤准直器、第二波分解复用子组件、第一波分解复用子组件和贴合有透镜阵列的直角棱镜，分别与基板上的位置对位线进行调节对位，对位完成后，用胶水将他们快速精确的固定、组装在基板上，胶水可以选择紫外固化胶或双固化胶。
27.本发明可以实现的功能是：将从光纤插芯组件一端所接入的n
×
m个多波长波分复用（wdm）信号通过光纤准直器进行准直，wdm准直光进入波分解复用子组件后被解复用为n
×
m个在同一排和同一列内节距相同的单波长准直光，多个节距相同的单波长准直光进入具有对应高精度节距的n
×
m透镜阵列和直角棱镜中，经过透镜的聚焦和直角棱镜斜面的反射，将n
×
m个信号光聚焦在相应n
×
m个具有高精度节距的光电二极管阵列（pd array）接收面上，最后实现光电信号的转换。
28.作为上述技术思路的较优选择实施方式之二，优选的，所述的第二波分解复用子组件为水平设置，其内部水平并排设有n片滤光片或滤光膜，由光纤准直器输入的光信号通过第二波分解复用子组件后，被分为n束波长不同的光信号并水平输出，所述第一波分解复用子组件的输入端对应设有n个输入端口且与第二波分解复用子组件输出的n束光信号一一对应，第一波分解复用子组件的输出端设有对应每个输入端口设有m片具有不同工作波长的滤光片或滤光膜，其中，第一波分解复用子组件上的每个输入端口所对应的m片具有不同工作波长的滤光片或滤光膜之间形成一波分解复用单元，另外，n≥2，m≥4。
29.该结构下，本优选实施结构还包括以下至少一种以上技术叠加或替换方案：作为一种可能的实施方式,所述光纤准直器是一种微型光纤准直器，光纤的一端带有标准的光纤插芯组件，另外一端是微型光纤准直器。
30.其中，标准的光纤插芯组件包括但不限于lc 插座（receptacle），sc插座，lc连接器（connector），sc连接器，等等。
31.作为一种可能的实施方式，进一步，微型光纤准直器是由光纤头、准直透镜和套管
组成；光纤头可以是玻璃光纤头或陶瓷光纤头，其端面经过研磨和抛光加工，为了提升回损（rl）指标，可以选择加工成4度到9度的角度，端面可以选择镀增透膜；准直透镜是平凸玻璃透镜，为了提升rl指标，平面端可以选择加工成4度到9度的角度以便与对应光纤头角度匹配，平面和凸面都镀有增透膜；套管是玻璃套管或金属套管；光纤头和准直透镜通过胶水被装配在同一套管内，形成准直器。
32.作为一种可能的实施方式，进一步，所述第二波分解复用子组件是一种光束分光体结构，其由若干棱镜贴合装配而成，棱镜的斜面上镀有wdm分光膜，可以将射入的一束多波长wdm信号光分成2组具有精确节距的出射光束；为了降低插入损耗（il），该光束分光体的入射面和出射面通常镀有增透膜；为了提升回波损耗（rl）指标，该光束分光体的入射面与入射光束通常成非零度入射角。
33.或者，作为一种可能的实施方式，进一步，所述第二波分解复用子组件是一种z-block型结构，其包括前后两面抛光的平行四边形玻璃平板，玻璃平板的前侧分别包含镀有增透膜和高反膜的区域，后侧几个区域分别镀有1个或多个不同波长的wdm（波分复用）滤光膜或贴有一个或多个分别镀有不同波长wdm滤光膜的滤光片，实现将入射的多波长wdm信号光分成2组。
34.作为一种可能的实施方式，进一步，所述的第一波分解复用子组件是一种z-block型结构，其包括前后两面抛光的平行四边形玻璃平板，玻璃平板的前侧分别包含镀有增透膜和高反膜的区域，后侧相关区域分别依序或交错贴有2组共8个分别镀有不同中心波长wdm滤光膜的滤光片。
35.作为一种可能的实施方式，进一步，通过设计z-block的入射角度和出射节距（pitch），可以实现z-block尺寸的小型化，z-block的入射角度范围从6度到30度，节距范围从0.25mm到2mm。
36.作为一种可能的实施方式，进一步，所述第一波分解复用子组件和第二波分解复用子组件上的滤光片或滤光膜，该滤光片或滤光膜均为wdm滤光膜，所述的wdm滤光膜至少包括cwdm、lanwdm、mwdm或swdm。
37.作为一种可能的实施方式，进一步，所述透镜阵列包含有8个高精度节距（pitch）的平凸透镜，材料通常为si或融石英，si透镜阵列通常采用光刻工艺来实现，而融石英透镜则采用光刻工艺或模压工艺来实现，节距范围从0.25mm到2mm，透镜的凸面镀有对空气增透膜，平面镀有对胶水增透膜或不镀膜（材料折射率与胶水折射率匹配时）。
38.作为一种可能的实施方式，进一步，所述直角棱镜的材料是si或光学玻璃，根据材料折射率的不同来设计直角棱镜的角度，确保出射光与出射面的法线成一定夹角，夹角范围从6度到14度，这有利于提升系统的rl指标。
39.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述直角棱镜的一个面与透镜阵列的平面采用胶水贴合，胶水可以选择热固化胶或（紫外固化和热固化皆可固化的）双固化胶。
40.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述直角棱镜的两个直角面，与透镜阵列胶合的面镀有对胶增透膜或因为棱镜材料折射率与胶水相近而不镀膜，另外一个面镀有对空气增透膜。
41.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述直角棱镜和透镜阵列可以采用刻蚀或模压的工艺做成一个整体，分别在入射面和出射面镀对空气增透膜。
42.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述光学基板是一种光学材料，如玻璃或硅，或陶瓷材料基板，通过激光打标或光刻掩模的方法可在基板上按照设计制作出一系列高精度位置对位线。
43.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述光纤准直器、波分解复用子组件和贴合有透镜阵列的直角棱镜，分别与基板上的位置对位线进行调节对位，对位完成后，用胶水将他们快速精确的固定、组装在基板上，胶水可以选择紫外固化胶或双固化胶。
44.本发明可以实现的功能是：将从光纤插芯组件一端所接入的8波长波分复用（wdm）信号通过光纤准直器进行准直，wdm准直光进入波分解复用子组件1和2后被解复用为8个节距相同的单波长准直光，多个节距相同的单波长准直光进入具有对应高精度节距的8通道透镜阵列和直角棱镜中，经过透镜的聚焦和直角棱镜斜面的反射，将8波长信号光聚焦在相应的8个具有高精度节距的光电二极管阵列（pd array）接收面上，最后实现光电信号的转换。
45.采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：本发明成功解决了现有技术下多通道（≥8通道）波分解复用光接收组件所存在的诸多问题和缺点；本发明的分件可以根据装配布局做到结构紧凑且小型化；通过优化设计准直透镜、透镜阵列和直角棱镜的参数，选择最佳折射率的材料，可以大大提升接收组件的性能指标，降低组件的装配难度，包括实现低插入损耗、低串扰、高回损等关键指标。相比现有技术下的awg波分解复用接收组件，本发明具有波长随温度变化系数小、高通带带宽、低插入损耗、低串扰等显著的性能优势，完全满足行业高标准要求。
46.本发明的主要装配工序可采用直接将分件与基板对位线进行被动对位（passive alignment）的装配方法，相比现有技术的单片滤光片和单片透镜主动（active）对位调节的耦合方法，本发明装配方法简单、效率高、成本低，可以实现自动化装配和大批量生产，可以满足数据中心和5g中后传的超高速率光收发器对高性能波分解复用光接收组件大规模商用的需求。
附图说明
47.下面结合附图和具体实施方式对本发明方案做进一步的阐述：图1为典型的transceiver结构，其包含一对独立的mux和demux；图2为典型的osfp 400g fr8/lr8 结构，其包含一对独立的mux和demux；图3为典型的z-block结构图；图4为本发明实施例1的3d示意图；图5为本发明实施例1的二维结构示意图之一；图6为本发明实施例1的二维结构示意图之二；图7为本发明实施例1的一种变形结构示意图之一；图8为本发明实施例1的一种变形结构示意图之二；图9为本发明实施例2的结构示意图之一；图10为本发明实施例2的结构示意图之二；图11为本发明实施例3的结构示意图之一；图12为本发明实施例3的结构示意图之二；
图13为凸面下沉透镜阵列示意图之一；图14为图13a-a出的剖切结构示意图；图15为本发明实施例4的3d示意图；图16为本发明实施例4的二维结构示意图之一；图17为本发明实施例4的二维结构示意图之二；图18为本发明实施例5的结构示意图之一；图19为本发明实施例5的结构示意图之二；图20为本发明实施例6的3d示意图；图21为本发明实施例6的二维结构示意图之一；图22为本发明实施例6的二维结构示意图之二；图23为本发明实施例7的结构示意图之一；图24为本发明实施例7的结构示意图之二；图25为本发明实施例8直角棱镜和光学基板装配示意图；图26为本发明实施例9直角棱镜、透镜阵列和光学基板装配示意图；图27为凸面下沉8通道透镜阵列示意图之一；图28图27中a-a处的剖切结构示意图。
具体实施方式
48.实施例1本发明实施例1的3d示意图如图4所示，二维结构示意图如图5或图6所示。
49.小型化多通道波分解复用光接收组件，包括：光纤准直器1，用于输入准直的信号光；第一波分解复用子组件2，用于将光纤准直器输入的信号光解复成若干束信号光；直角棱镜3，其一直角面与波分解复用子组件的输出端相对且用于接收被第一波分解复用子组件2解复成的若干束准直光，然后经其斜面反射后，将若干束准直光从直角棱镜3的另一直角面输出；透镜阵列4，设于直角棱镜与第一波分解复用子组件2相对的直角面上且与第一波分解复用子组件2输出的若干束信号光一一对应；光学基板5，用于相对固定安装光纤准直器1、第一波分解复用子组件2和直角棱镜3；其还包括：第二波分解复用子组件6，设置在光纤准直器1和第一波分解复用子组件2之间且用于将光纤准直器1输入的光信号分成n股，并对应输入至第一波分解复用子组件2中，所述的第二波分解复用子组件6还与光学基板5固定连接。
50.作为一种可能的实施方式，进一步，所述的第一波分解复用子组件2为z-block，其输出端具有若干个成阵列排布的不同工作波长的滤光片或滤光膜。
51.作为上述技术思路的较优选择实施方式之一，优选的，所述的第二波分解复用子组件6为竖直设置，其内部竖直间隔设有n片滤光片或滤光膜，由光纤准直器输1入的光信号通过第二波分解复用子组件6后，被分为n束节距相同且波长不同的光信号并输出，所述波分解复用子组件的输入端对应第二波分解复用子组件6输出的n束光信号设有n个竖直相对
设置的输入端口且第一波分解复用子组件2的输出端设有n行m列具有不同工作波长的滤光片或滤光膜，其中，n≥2，m≥4。
52.作为一种可能的实施方式,所述光纤准直器是一种微型光纤准直器，光纤的一端带有标准的光纤插芯组件7，另外一端是微型光纤准直器1。
53.其中，标准的光纤插芯组件包括但不限于lc 插座（receptacle），sc插座，lc连接器（connector），sc连接器，等等。
54.本实施例是涵盖o band和e band 的cwdm8 波分解复用光接收组件，可以被广泛应用在400g osfp光模块中。其实施方式为：包含有8个间隔为20nm，中心波长为1271nm、1291nm、
……
、1411nm的wdm光信号从左侧标准的光纤插芯组件lc receptacle接入，经过光纤准直器后，变成准直光束。准直光束入射到1x2光束分光体中，光束分光体在垂直于光学基板平面的竖直方向（定义为y方向），将8个中心波长分为上下两组，其中一组包含1271nm、1291nm、1311nm和1331nm四个波长，另外一组包含1351nm、1371nm、1391nm和1411nm四个波长，两组波长互相平行，并在y方向间隔约为750微米，然后以13.5度的入射角射入2x4 z-block镀有ar膜的区域并进入到2x4 z-block中，经过z-block后，8个波长的wdm信号被解复用为8束准直光，上下两组4束光相邻光束之间的节距（pitch）是750微米；8束准直光进入贴在直角棱镜前面的2x4透镜阵列中，透镜阵列的节距及公差为750 /-0.5微米，经过透镜阵列后，准直光束变为会聚光束，然后经过棱镜斜面的全反射，朝下传输，最后射出棱镜底面，出射光与棱镜底面法线的夹角为6
°
～12
°
，然后聚焦在透镜阵列的焦平面上，焦平面附近贴装有对应高精度节距的pd 阵列，聚焦光被高效率的耦合到pd阵列的有效区域中，实现光电信号的转化。
55.本实施实例所呈现的特色和优点为：首先，可以通过设计准直透镜和耦合透镜的焦距差异，从理论上得到最佳的聚焦点光斑束腰大小。例如，光纤的模场直径为8.6微米，设计准直透镜的焦距为1.2mm，耦合透镜阵列的焦距为1mm，理论设计上可以满足聚焦点束腰直径为8.6/1.2=7.167微米，这比现有的高速接收pd 阵列的有效耦合区域直径16微米要小很多，这不仅有助于降低装配的公差和灵敏度要求，而且能够适用于未来更高速率pd对于更小耦合区域的设计要求。需要注意的是，聚焦点的束腰也不能太小，太小会导致光束的发散角过大，进而导致聚焦光斑的大小随焦平面前后距离的变化而迅速增大，这会大大增加系统的耦合敏感度，不利于装配。
56.其次，由于经过了1x2光束分光体，将8束光分为两组，每组只有4束光，这大大降低了对准直器长工作距离的要求，使得准直器的设计光斑尽量小，这给z-block的滤光片和耦合透镜留出了足够的孔径，一方面大大降低了调节和装配难度，另一方面为未来的尺寸小型化预留了足够的设计空间。
57.最后，由于聚焦透镜阵列具有非常高精度的节距（pitch），这就保证了8束从z-block出射的、相互之间平行度较好的平行光，在经过透镜阵列聚焦后，8个光斑中心点的间隔精度非常高。通常情况下，接收端的pd 阵列也具有同样高精度的节距，这就保证了8个聚焦光斑的中心点全部进入pd阵列有效区域范围的中心区域。
58.在本实施例的装配工艺中，光学基板上已经用激光打标或光刻掩模的工艺加工出了一系列的对位线。1x2光束分光体，2x4 z-block和贴合有透镜阵列的棱镜直接按照对位线的位置与光学基板进行贴合和固定；准直器则在标定的位置附近进行实时微调，通过光
斑机或ccd等实时监控8个光斑的形貌，待到形貌符合规格要求时，然后与光学基板进行贴合和固定。整个装配过程，可以采用自动化对位和角度矫正的方法来完成，装配效率高、成本低。
59.在本实施例中，准直器、光束分光体、z-block、贴合有透镜阵列的棱镜和光学基板，在装配后整体的尺寸可以做到长宽高不超过 14
×
3.7
×
2.7 mm，这个尺寸比相同通道数和相同节距的awg波分解复用接收组件的装配还要小，完全是一种小型化组件。
60.本实施实例的一种变形结构如图7或图8所示，是将光学基板的长度加长，光学基板的材料是光学玻璃或si材料，让棱镜反射的光射入并透过光学基板，然后聚焦在距离基板有微小距离的焦平面上。这种变形结构可以应用于光信号直接耦合进入光栅耦合器（grating coupler），然后再耦合进入波导。
61.实施例2本发明实施例2的结构示意图如图9或图10所示。本实施例中，与实施例1不同之处在于将实施例1的第二波分解复用子组件6（1x2光束分光体结构）替换成1x2 z-block结构；与光束分光体结构相比，z-block结构大大降低了wdm镀膜难度，有助于提升成品率和降低成本。
62.本实施例的其他细节实施方式与实施例1相同（即标号对应的零部件均与实施例1相同），在此不再赘述。
63.实施例3本发明实施例3的结构示意图如图11或图12所示；本实施例中，唯一与实施例1不同之处在于将透镜阵列贴合在直角棱镜3的出射面上，此时可以选择焦距更短的透镜阵列，以便在聚焦平面上获得更小尺寸的光斑，这种结构可以满足pd接收面积很小的应用场合。此时，可以通过严格控制光学基板5的厚度来确保聚焦光斑焦平面的位置与pd 接受面的位置相重合。
64.为了实现更小的相差，在选择透镜阵列时，可以采用如图13、图14所示的凸面下沉透镜阵列（recession lens array）。此时凸面的台阶可以与棱镜的出射面贴合在一起。
65.本实施例的其他细节实施方式与实施例1相同（即标号对应的零部件均与实施例1相同），在此不再赘述。
66.实施例4本发明实施例4的3d示意图如图15所示，其二维结构示意图如图16和图17所示。
67.小型化多通道波分解复用光接收组件，包括：光纤准直器1，用于输入准直的信号光；第一波分解复用子组件2，用于将光纤准直器输入的信号光解复成若干束信号光；直角棱镜3，其一直角面与第一波分解复用子组件2的输出端相对且用于接收被第一波分解复用子组件2解复成的若干束准直光，然后经其斜面反射后，将若干束准直光从直角棱镜3的另一直角面输出；透镜阵列4，设于直角棱镜3与第一波分解复用子组件2相对的直角面上且与第一波分解复用子组件2输出的若干束信号光一一对应；光学基板5，用于相对固定安装光纤准直器1、第一波分解复用子组件2和直角棱镜3；其还包括：第二波分解复用子组件6，设置在光纤准直器1和第一波分解复用子组件2之间且用于
将光纤准直器1输入的光信号分成n股，并对应输入至第一波分解复用子组件2中，所述的第二波分解复用子组件6还与光学基板5固定连接。
68.作为一种可能的实施方式，进一步，所述的第一波分解复用子组件2为z-block，其输出端具有若干个成阵列排布的不同工作波长的滤光片或滤光膜。
69.优选的，所述的第二波分解复用子组件6为水平设置，其内部水平并排设有n片滤光片或滤光膜，由光纤准直器输入的光信号通过第二波分解复用子组件后，被分为n束波长不同的光信号并水平输出，所述第一波分解复用子组件的输入端对应设有n个输入端口且与第二波分解复用子组件输出的n束光信号一一对应，第二波分解复用子组件的输出端设有对应每个输入端口设有m片具有不同工作波长的滤光片或滤光膜，其中，第一波分解复用子组件上的每个输入端口所对应的m片具有不同工作波长的滤光片或滤光膜之间形成一波分解复用单元，另外，n≥2，m≥4。
70.作为一种可能的实施方式,所述光纤准直器是一种微型光纤准直器，光纤的一端带有标准的光纤插芯组件7，另外一端是微型光纤准直器1。
71.其中，标准的光纤插芯组件包括但不限于lc 插座（receptacle），sc插座，lc连接器（connector），sc连接器，等等。
72.本实施例是涵盖o band和e band ，或o band和c band的8通道波分解复用光接收组件，可以被广泛应用在400g osfp光模块中。其实施方式为：包含有2组波长λa和λb，每组4个波长分别为λa1～λa4和λb1～λb4，共8个波长的wdm光信号（说明：此处λa1～λa4中心波长分别为1271nm、1291nm、1311nm、1331nm，λb1～λb4中心波长分别为1351nm、1371nm、1391nm和1411nm，或者λb1～λb4中心波长分别为1511nm、1531nm、1551nm和1571nm），wdm光信号从左侧标准的光纤插芯组件lc receptacle接入，经过光纤准直器后，变成准直光束。准直光束入射到1x2光束分光体中，光束分光体将8个中心波长分为两组，其中一组包含λa1～λa4四个波长，另外一组包含λb1～λb4四个波长，两组波长互相平行，间隔约为750微米，然后以13.5度的入射角射入8通道 z-block镀有ar膜的区域并进入到z-block中，8通道 z-block的出光面交错贴有中心波长为λa1、λb1、
……
、λa4和λb4的8片滤光片，经过z-block后，8个波长的wdm信号被解复用为8束准直光，相邻光束之间的节距（pitch）是750微米，其中：λa组的光路如图16中的实线光路所示，λb组的光路如图16中的虚线光路所示。然后，8束准直光进入贴在直角棱镜前面的8通道透镜阵列中，透镜阵列的节距及公差为750 /-0.5微米，经过透镜阵列后，准直光束变为会聚光束，然后经过棱镜斜面的全反射，朝下传输，最后射出棱镜底面，出射光与棱镜底面法线的夹角为6
°
～14
°
，然后聚焦在透镜阵列的焦平面上，焦平面附近贴装有对应高精度节距的pd 阵列，聚焦光被高效率的耦合到pd阵列的有效区域中，实现光电信号的转化。
73.本实施实例所呈现的特色和优点为：首先，由于经过了1x2光束分光体，将8束光分为两组，每组光束在z-block里面的滤光片上最多只需要反射3次，这保证了8束出射光之间良好的平行度，非常有助于提升耦合效率。
74.其次，由于聚焦透镜阵列具有非常高精度的节距（pitch），这就保证了8束从z-block出射的、相互之间平行度较好的平行光，在经过透镜阵列聚焦后，8个光斑中心点的间隔精度非常高。通常情况下，接收端的pd 阵列也具有同样高精度的节距，这就保证了8个聚
焦光斑的中心点全部进入pd阵列有效区域范围的中心区域。
75.最后，可以通过设计准直透镜和耦合透镜的焦距差异，从理论上得到最佳的聚焦点光斑束腰大小。例如，光纤的模场直径为8.6微米，可设计准直透镜的焦距为1.2mm，耦合透镜阵列的焦距为1mm，理论设计上可以满足聚焦点束腰直径为8.6/1.2=7.167微米，这比现有的高速接收pd 阵列的有效耦合区域直径16微米要小很多，这不仅有助于降低装配的公差和灵敏度要求，而且能够适用于未来更高速率pd对于更小耦合区域的设计要求。需要注意的是，聚焦点的束腰也不能太小，太小会导致光束的发散角过大，进而导致聚焦光斑的大小随焦平面前后距离的变化而迅速增大，这会大大增加系统的耦合敏感度，不利于装配。
76.在本实施例的装配工艺中，光学基板上已经用激光打标或光刻掩模的工艺加工出了一系列的对位线。1x2光束分光体，8通道 z-block和贴合有透镜阵列的棱镜直接按照对位线的位置与光学基板进行贴合和固定；准直器则在标定的位置附近进行实时微调，通过光斑机或ccd等实时监控8个光斑的形貌，待到形貌符合规格要求时，然后与光学基板进行贴合和固定。整个装配过程，可以采用自动化对位和角度矫正的方法来完成，装配效率高、成本低。
77.在本实施例中，准直器、光束分光体、z-block、贴合有透镜阵列的棱镜和光学基板，在装配后整体的尺寸可以做到长宽高不超过 14
×
6.7
×
2 mm，这个尺寸比相同通道数和相同节距的awg波分解复用接收组件的装配还要小，完全是一种小型化组件。
78.实施例5本发明实施例5的结构示意图如图18或19所示。本实施例中，与实施例4不同之处在于将第二波分解复用子组件6（即1x2光束分光体结构）替换了2通道 z-block结构。与光束分光体结构相比，z-block结构大大降低了wdm镀膜难度，有助于提升成品率和降低成本。
79.本实例2的实施方式与实施例4相同（即标号对应的零部件均与实施例1相同），在此不再赘述。
80.实施例6本发明实施例6的3d示意图如图20所示，结构和光路示意图如图21或22所示。本实施例中，第二波分解复用子组件6（1x2分光体）将入射的8波长wdm光信号分成出射间距为3mm的两组光信号λa和λb，两组光信号入射到出射光节距为0.75mm的8通道z-block中，被依序实现demux功能，亦即λa1～λa4依序排列、λb1～λb4依序排列，两两之间节距为0.75mm。本实施实例原理上与实施实例4相似（即标号对应的零部件均与实施例4相同），不同之处在于：首先，两组光信号λa和λb在此处8通道z-block的出射光束是λa1～λa4、λb1～λb4依序排列，在实施例1中是λa1、λb1、
……
、λa4、λb4交错排列。
81.其次，在同样的出光节距下，本实施实例的8通道z-block尺寸更小，这可以缩短两组波长之间的光程差，更有利于提升耦合效率。
82.实施例7本发明实施实例7的结构示意图如图23或图24所示。本实施例中，与实施例6不同之处在于将第二波分解复用子组件6（1x2光束分光体结构）替换了2通道z-block结构。
83.为了减小2通道z-block的尺寸，可以在z-block的两个滤光片中间的平行平板区域镀高反膜，这样可以通过增加在z-block 平行平板之间的反射次数来增大出射节距。与光束分光体结构相比，z-block结构大大降低了wdm镀膜难度，有助于提升成品率和降低成
本。
84.本实例的实施方式与实施实例6相同（即标号对应的零部件均与实施例6相同），在此不再赘述。
85.实施例8本发明实施实例8是在实施例4～7的基础上的一种变形结构，其局部示意图如图25所示。本实施实例唯一的不同之处在于将光学基板的长度稍微加长，将棱镜的底面区域全部或大部分被胶水粘结在光学基板上，光学基板的材料是光学玻璃或si材料，让棱镜反射的光射入并透过光学基板，然后聚焦在距离基板有微小距离的焦平面上。这种变形结构可以应用于光信号直接耦合进入光栅耦合器（grating coupler）中，然后再耦合进入波导。这种结构未来有望被广泛应用于基于硅光设计的mux和demux波导耦合中。
86.为了降低插入损耗和提升性能，这种结构通常在棱镜底面和光学基板相贴合的两个面上镀有相应的增透膜。
87.实施例9本发明实施实例9是在实施例4～7的实施基础上的另一种变形结构，其局部示意图如图26所示。与实施例4～7相比，唯一不同之处在于将透镜阵列贴合在棱镜的出射面上，此时可以选择焦距更短的透镜阵列，以便在聚焦平面上获得更小尺寸的光斑，这种结构可以满足pd接收面积很小的应用场合。此时，可以通过严格控制光学基板的厚度来确保聚焦光斑焦平面的位置与pd 接受面的位置相重合。
88.为了实现更小的相差，在选择透镜阵列时，可以采用如图27和图28所示的凸面下沉透镜阵列（recession lens array）。此时凸面的台阶可以与棱镜的出射面贴合在一起。
89.本实例的具体实施方式与前述实施例子相同（即标号对应的零部件均与实施例1相同），在此不再赘述。
90.应当明白，作为本发明的拓展，依据本发明的精神，本发明还可以做成n(n为≥3的整数)组每组4个波长共有4n个波长的波分解复用光接收组件。
91.应当明白，本发明除了用于波分解复用功能之外，还可以用于波分复用功能，也可以兼具部分通道波分复用而其余通道波分解复用的功能。具体细节，此处不再赘述。
92.以上所述为本发明实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。