CN107179585A - 一种光模块以及光通信终端 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光模块以及光通信终端，所述光模块包括壳体、电路板、透镜组件和芯片，所述透镜组件罩扣所述芯片，所述芯片贴装在所述电路板上；其中，所述电路板上还设置有吸波垫，所述吸波垫上设置开孔，所述吸波垫通过所述开孔围绕设置在所述透镜组件的四周；所述吸波垫的一面与所述电路板的表面贴合，所述吸波垫相对的另一面与所述壳体的内壁贴合。本申请提供的光模块以及光通信终端，光模块产生的电磁波直接辐射或经过若干次反射直至入射至吸波垫，吸波垫将最大程度的吸收芯片产生的电磁波，能够最大程度的降低光模块产生的电磁干扰。

Description

一种光模块以及光通信终端

技术领域

本申请涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块以及光通信终端。

背景技术

光模块是光线通信技术的重要通讯接口部件，广泛应用于交换机、路由器、数据中心等设备中。光模块用于光电转换，光模块的发射端将电信号转换为光信号并通过光纤传输出去，光模块的接收端将接收到的光信号转换为电信号。

参见附图1，图1为一种光模块结构示意图。如图1所示，光模块主要包括壳体1、电路板2、透镜组件3和芯片4(因为芯片4被透镜组件3遮挡未在附图中标出)，其中，芯片4贴装在电路板2上，透镜组件3罩扣芯片4，电路板2被固定设置在壳体1内。芯片4包括激光驱动器(LD Driver，Laser Diode Driver)、限幅放大器(LA，Limiting Amplifier)以及跨阻放大器(TIA，trans-impedance amplifier)等。各芯片4以及透镜组件3相互组合使用，完成光电转换。

上述光模块工作过程中，光模块中的电子元器件会产生电磁波，如高频芯片激光驱动器、限幅放大器、跨阻放大器会产生高频电磁波，电磁波辐射出光模块将会对其他电子仪器设备产生EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)。EMI可能会干扰电子仪器设备的正常工作，干扰信号的传递与接收，造成信息失误和控制失灵等。以交换机为例进行具体说明：一个交换机正常工作时可以插入36pcs的光模块，当光模块的EMI 指标不合格，会有两个方面的影响：一、光模块之间相互干扰，36pcs光模块同时工作会导致光模块之间由于电磁干扰而影响光模块的性能；二、对交换机等电信设备的影响， 36pcs光模块的电磁干扰叠加在一起，会导致单个交换机EMI指标超标，影响同一机房内交换机周围其他电子设备的性能。为避免光模块EMI危害其他设备或组件，现有技术中通常从光模块的结构设计上降低电磁干扰，如在壳体1上设置与电路板2配合的台阶，使壳体1与电路板3紧密贴合达到壳体密封的效果，如此将电路板2上的电子元器件密封在壳体1内，避免电子元器件产生的电磁波衍射出光模块内部，对光模块外部其它设备产生电磁干扰。

然而，光模块壳体密封对光模块壳体1的结构设计要求比较高，生产制作中很难达到严格的密封要求，且密封结构的光模块不便于生产。光模块壳体密封需要壳体1和电路板2相互配合实现，但光模块生产制作中很难达到严格的壳体密封要求，从而通过光模块壳体密封无法有效改善光模块的EMI指标，并进一步达到解决电磁干扰的目的。

发明内容

本申请提供了一种光模块以及光通信终端，以降低光模块产生的电磁干扰。

第一方面，本申请提供了一种光模块，包括壳体、电路板、透镜组件和芯片，所述透镜组件罩扣所述芯片，所述芯片贴装在所述电路板上；其中，

所述电路板上还设置有吸波垫，所述吸波垫上设置开孔，所述吸波垫通过所述开孔围绕设置在所述透镜组件的四周；

所述吸波垫的一面与所述电路板的表面贴合，所述吸波垫相对的另一面与所述壳体的内壁贴合。

第二方面，本申请还提供了一种光通信终端，所述光通信终端包括上述光模块。

本申请提供的光模块，在电路板上设置吸波垫，吸波垫上设置开孔，吸波垫通过所述开孔将透镜组件围绕在吸波垫内，吸波垫用于吸收入射电磁波。吸波垫围绕设置在透镜组件的外周，芯片产生的电磁波辐射或折射至吸波垫，吸波垫吸收此电磁波并使其散射衰减。且在本申请中吸波垫的一面与电路板的表面贴合，吸波垫相对的另一面与壳体的内壁贴合，如此吸波垫将透镜组件以及芯片隔离在开孔内。光模块产生的电磁波直接辐射或经过若干次反射直至入射至吸波垫，吸波垫将最大程度的吸收芯片产生的电磁波，能够最大程度的降低光模块产生的电磁干扰。

本申请提供的光通信终端，包括上述光模块，所述光模块中的透镜组件的外周设置吸波垫，光模块对周围产生的电磁干扰较小。光通信终端可为交换机、路由器等设备，其中插入若干光模块，在每一块光模块产生的电磁干扰都较小的时候，光通信终端由光模块产生的电磁干扰也将很小，在使用过程中光通信终端对周围其他设备产生的电磁干扰较小，更加适合光通信终端的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种光模块的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种光模块的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的光模块局部一剖视图；

图4为本申请实施例提供的光模块局部二剖视图；

图5为本申请实施例提供的一种吸波隔离体的结构剖面示意图。

其中，图1至图5中符号表示：

1-壳体，2-电路板，3-透镜组件，4-芯片，5-吸波垫，6-开孔。

具体实施方式

在光模块工作使用过程中，芯片4产生电磁波，电磁波辐射出光模块，对其他元器件或设备产生电磁干扰，在电磁干扰达到一定的强度的时候，将会影响其他元器件或设备的正常工作。

在现有方案中，光模块的壳体1以及电路板2配合使用时，将电路板2与壳体1形成密封腔，将电路板2上的芯片4等元器件密封在密封腔内，芯片4产生的电磁波被隔绝在密封腔内，电磁波不会辐射出光模块从而对光模块外的其他元器件或设备产生电磁干扰。如在壳体1上设置与电路板2配合的台阶，使壳体1与电路板2紧密贴合达到壳体密封的效果。但光模块壳体密封对光模块的壳体1的结构设计要求比较高，生产制作中很难达到严格的密封要求，且密封结构的光模块不便于生产。在光模块生产制作中很难达到严格的密封要求，从而通过光模块壳体密封无法有效改善光模块的EMI指标，并进一步达到解决电磁干扰的目的。另外，为了防止光模块中芯片4产生电磁波对其他设备产生电磁干扰，可在其他设备上设置EMI弹片或使设备接地。但其对设备形成的抗电磁干扰性能不稳定，并不能安全的解决光模块对其产生的电磁干扰问题。

为了解决光模块中芯片4产生的电磁干扰问题，可以考虑在光模块的壳体1上以及电路板2喷涂吸波材料，但吸波材料对入射电磁波才有吸收衰减的作用，光模块中芯片 4产生的电磁波的传播方向是不唯一的，如此喷涂吸波材料并不能很好的吸收到芯片4 产生的电磁波，不能够解决芯片4产生的电磁干扰问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种光模块以及光通信终端，能够降低光模块产生的电磁干扰。

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明中的技术方案，下面将结合本说明实施例中的附图，对本说明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明中的实施例，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他实施例，都应当属于本说明保护的范围。

下面结合附图，详细介绍本发明的具体实施例。

实施例一

参见附图2，图2是本申请实施例提供的一种光模块的结构示意图。如图2所示，光模块主要包括壳体1、电路板2、透镜组件3和芯片4，其中，透镜组件3罩扣芯片4，芯片4贴装在电路板3上，电路板2上还设置有吸波垫5，吸波垫5上设置开孔6，吸波垫5通过开孔6围绕设置在透镜组件3的四周，吸波垫5的一面与电路板3的表面贴合，吸波垫5相对的另一面与壳体1的内壁贴合。

通常，壳体1是由至少两个部分组成，如附图1和2所示，壳体1被分做上壳和下壳。当光模块上的透镜组件3和芯片4位于电路板2朝向上壳的表面时，吸波垫5相对的另一面与上壳的内壁贴合；当光模块上的透镜组件3和芯片4位于电路板2朝向下壳的表面时，吸波垫5相对的另一面与下壳的内壁贴合。

吸波垫5是由能够有效吸收入射电磁波并使其散射衰减的一类吸波材料组成，它通过材料的各种不同的损耗机制将入射电磁波转化成热能或者是其它能量形式而达到吸收电磁波目的。本申请实施例中吸波垫5可以吸收的电磁干扰频段范围从0.72GHz到40GHz。如铁氧体吸波材料，其主要成分包括合金粉末、铁氧体、导电纤维等，针对固定频段的吸波材料，其成分比例可各有不同。

吸波垫5上开孔6的形状可以是规则的，也可以是不规则的，可与透镜组件3的外轮廓相似。在本申请实施例中开孔6为通孔。

为充分利用吸波材料的吸收电磁波的性能，本申请实施例中采用吸波垫5，吸波垫5 上设置开孔6，且开孔6数量与透镜组件3的数量一一对应，吸波垫5通过开孔6将透镜组件3和芯片4围绕在吸波垫5内，如此可充分利用吸波材料的吸收电磁波的性能。本申请实施例中为便于表达将电转换组件4抽象成立方体结构，如附图3和附图4所示，图3为本申请实施例提供的一种光模块的局部一剖视图，图4为本申请实施例提供的一种光模块的局部二剖视图，附图3和4展示出了本申请实施例提供的光模块中电转换组件4和其外周吸波垫5的结构分布状态，吸波垫5将电转换组件4隔离在吸波垫5上的开孔6内。

在本申请实施例中，芯片4产生的电磁波直接或经若干次折射后入射到吸波隔离体 5中，吸波垫5有效吸收入射电磁波并使其散射衰减，有效减少光模块中芯片4产生的电磁干扰，附图3中的箭头表示芯片4产生的一些电磁波的传播方向。

吸波材料对电磁波的衰减能力常用电损耗角正切值和磁损耗角正切值表示，分别如下：

其中，δ为损耗角，ε为介电常数，μ为磁导率。吸波材料的电损耗角正切值和磁损耗角正切值越大,吸波能力越强。

当电磁波从空气中入射到入射介质时，根据波的折射和反射原理，假设空气的介电常数和磁导率为1，可得到：

λ₀为空气中电磁波的传播波长，λ₁为入射介质中电磁波的传播波长，ε₁为入射介质的介电常数，μ₁为入射介质的磁导率。

如此根据上述关系可得，吸波垫5对芯片4产生电磁波的吸收跟电磁波的入射路径有很大的关系。

光模块壳体1的金属表面和芯片4的表面对电磁波只有反射作用，没有吸收作用。只有吸波材料对电磁波有吸收作用，但不是100％吸收，约10％还是会被反射，这10％的电磁波经过内部反射后再次传递到吸波材料时，又将10％的90％吸收，最终电磁辐射的能量会非常小。因为开孔6为通孔，所以透镜组件3背离电路板2的投影方向为壳体1的内壁，芯片4产生的电磁波传导至壳体1的内壁，经壳体1的内壁直接反射，经过若干次反射最后入射到吸波垫5上。在电磁波的传播过程中，若干次的反射可调整电磁波传播至吸波垫5上的入射路径。电磁波传播至吸波垫5上的入射路径与吸波垫5的开孔6 边缘与芯片4的距离以及吸波垫5的厚度有关。

为方便描述，如附图3中所示设芯片4的高度为H1，吸波隔离体5的厚度为H2，如附图4中所示，设芯片4的边缘与开孔6侧壁的间距分别为D1、D2、D3、D4。为充分利用吸波垫5的吸收电磁波的性能，在本申请具体实施方式中可选的，开孔6侧壁与芯片 4边缘的间距为0.5～2.5倍芯片4的高度，即D1＝(0.5～2.5)×H1，D2＝(0.5～2.5) ×H1，D3＝(0.5～2.5)×H1，D4＝(0.5～2.5)×H1；吸波垫5的厚度为1～6倍芯片4 的高度，即H2＝(1～6)×H1，如此芯片4产生的电磁波将在光模块内部具有较优化的发射，传播至吸波垫5上时保证具有较好的路径。

开孔6的形状与芯片4的外轮廓相似，即开孔6的形状与芯片4的外轮廓。可选的，开孔6的侧壁与芯片4边缘的间距相等，即D1＝D2＝D3＝D4。

在本申请具体实施方式中，光模块的传输速率越大，芯片401的边缘与吸波垫5的间距相对较小，但并不是芯片4边缘与吸波垫5的间距越小越好。下面结合具体的实例进行说明：

(1)传输速率为25G的光模块，以及对应的2×25G、4×25G、8×25G的光模块，经光模块电磁干扰试验测试表明当D1＝D2＝D3＝D4＝H1，H2＝2×H1时，光模块产生的电磁波对外产生的辐射强度最小，且误差在±5％时，效果变化不明显，误差在5％～10％时，效果可以达到90％，误差在10％～20％时，效果可以达到75％，误差在20％～30％时，效果可以达到60％；误差在30％～50％时，效果可以达到50％。

(2)传输速率为10G的光模块，以及对应的2×10G，4×10G，8×10G的光模块，经光模块电磁干扰试验测试表明当D1＝D2＝D3＝D4＝2×H1，H2＝4×H1时，光模块产生的电磁波对外产生的辐射强度最小，且误差在±5％时，效果变化不明显，误差在5％～10％时，效果可以达到90％，误差在10％～20％时，效果可以达到75％，误差在20％～30％时，效果可以达到60％；误差在30％～50％时，效果可以达到50％。

如此，根据光模块传输速率选择更合适的吸波垫5与芯片4边缘的间距以及吸波垫5的厚度，更加能提高吸波垫5的吸收电磁波的效果。

在本申请具体实施方式中，根据芯片4和透镜组件3的尺寸充分选择吸波垫5与芯片4边缘的间距以及吸波垫5的厚度，如为保证吸波垫5与芯片4边缘的间距以及吸波垫5的厚度需要，将吸波垫5与透镜组件3的外周贴合，即开孔6的尺寸大小与透镜组件3的外周轮廓相同，如附图5所示。为保证吸波垫5与芯片4边缘的间距，可根据透镜组件3的实际情况选择吸波垫5与透镜组件3的间距。同时可选择更加合适尺寸大小的透镜组件。

吸波垫5可通过壳体1与电路板2过盈配合，被壳体1和电路板2固定在光模块中。在本申请具体实施方式中，可在吸波垫5与电路板2或吸波垫5与壳体1的贴合面上设置导热硅脂或导热胶，优选导热硅胶，在使用的时候可以利用导热硅导热性能，还可以在导热硅胶凝固后用于粘黏和固定吸波垫5。

本申请提供的光模块，在电路板上设置吸波垫5，吸波垫5上设置开孔6，吸波垫5通过所述开孔6将透镜组件3围绕在吸波垫5内，吸波垫5用于吸收入射电磁波。吸波垫5围绕设置在透镜组件3的外周，芯片4产生的电磁波辐射或折射至吸波垫5，吸波垫5吸收此电磁波并使其散射衰减。且在本申请中吸波垫5的一面与电路板2的表面贴合，吸波垫5相对的另一面与壳体1的内壁贴合，如此吸波垫5将透镜组件3以及芯片 4隔离在开孔6内。光模块产生的电磁波直接辐射或经过若干次反射直至入射至吸波垫5，吸波垫5将最大程度的吸收芯片4产生的电磁波，能够最大程度的降低光模块产生的电磁干扰。经光模块电磁干扰实验测试证明，在不改变其他条件下，仅按上述方式在设置后吸波垫5，在光模块外检测到的电磁波强度不到原光模块产生的电磁波强度的10％。

实施例二

基于上述实施例一提供的光模块，本申请实施例还进一步提供了一种光通信终端，所述光通信终端包括实施例一提供的光模块。

所述光通信终端可为交换机、路由器等设备，实现光信息交换和转换。采用施例一提供的光模块，光模块中的透镜组件3的外周围绕设置吸波垫5，光模块自身辐射出的电磁强度较小，当光通信终端插入若干光模块，在每一块光模块产生的电磁干扰都较小的时候，光通信终端由光模块产生的电磁干扰也将很小。如此，本申请实施例提供的光通信终端对其外界产生的电磁干扰也将较少。光模块的数量可为1个、2个、3个、4个或其他数量等。

以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种光模块，其特征在于，包括壳体、电路板、透镜组件和芯片，所述透镜组件罩扣所述芯片，所述芯片贴装在所述电路板上；其中，

所述电路板上还设置有吸波垫，所述吸波垫上设置开孔，所述吸波垫通过所述开孔围绕设置在所述透镜组件的四周；

所述吸波垫的一面与所述电路板的表面贴合，所述吸波垫相对的另一面与所述壳体的内壁贴合。

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述开孔侧壁与所述芯片边缘的间距等于所述芯片的高度。

3.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述开孔侧壁与所述芯片边缘的间距等于2倍所述芯片的高度。

4.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述吸波垫的厚度等于2倍所述芯片的高度。

5.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述吸波垫的厚度等于4倍所述芯片的高度。

6.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述吸波垫与所述电路板的贴合面上之间设置导热硅胶或导热硅脂。

7.一种光通信终端，其特征在于，所述光通信终端包括若干如权利要求1-6中任意一项所述的光模块。