CN107479150B - 一种四通道粗波分复用qsfp光模块 - Google Patents

一种四通道粗波分复用qsfp光模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光通信网络模块领域，提供了一种四通道粗波分复用QSFP光模块，包括QSFP底座以及四个发射光学子器件，四个所述发射光学子器件均并行安设于所述底座上，且每一所述发射光学子器件与所述底座之间具有间隙；所述QSFP光模块还包括用于将四个所述发射光学子器件发射出的四路光信号复用的粗波分复用光学组件，所述粗波分复用光学组件包括用于将复用后的光信号传输出去的单光纤尾纤，所述单光纤尾纤至少部分位于所述间隙内。本发明的一种四通道粗波分复用QSFP光模块，将四个发射光学子器件与粗波分复用光学组件之间采用合理的光纤缠绕方式连接，解决了在狭小空间内实现4个LD的单模光纤耦合困难的问题。

Description

一种四通道粗波分复用QSFP光模块
技术领域
本发明涉及光通信网络模块领域，具体为一种四通道粗波分复用QSFP光模块。
背景技术
QSFP(QSFP+,QSFP28)是目前40G/100G光模块的一种主要封装形式，在其内部，电传输采用4*10G/4*25G的并行传输方式实现40G和100G速率的传输，外部光接口，则可采用4路光纤并行的MT接口或单光纤复用方式的LC接口，对于单光纤复用方式，采用CWDM波长的粗波分复用由于其经济性应用更为广泛。
由于要在模块内部实现4个波长的复用解复用，目前传统的封装技术是采用集成的方式将4个LD和4个PD分别集成在TOSA和ROSA中，TOSA和ROSA再通过FPC连接到PCB板。在这种技术方案中，TOSA封装外壳的尺寸通常设计为5.6～7mm的宽度，由于要在如此狭小的TOSA封装外壳下进行4个LD的单模光纤耦合，设计和工艺实现困难，制造效率低，导致制造成本高，产出低，且由于各LD芯片及其光路是集成在一起的，任何一个通道的失效都会造成整个器件的失效，因此良率低，进一步导致成本升高。
因此急需提供一种工艺易实现的QSFP光模块结构来解决上述的TOSA耦合问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种四通道粗波分复用QSFP光模块，将四个发射光学子器件与粗波分复用光学组件之间采用合理的光纤缠绕方式连接，解决了在狭小空间内实现4个LD的单模光纤耦合困难的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种四通道粗波分复用QSFP光模块，包括QSFP底座以及四个发射光学子器件，四个所述发射光学子器件均并行安设于所述底座上，且每一所述发射光学子器件与所述底座之间具有间隙；所述QSFP光模块还包括用于将四个所述发射光学子器件发射出的四路光信号复用的粗波分复用光学组件，所述粗波分复用光学组件包括用于将复用后的光信号传输出去的单光纤尾纤，所述单光纤尾纤至少部分位于所述间隙内。
进一步，还包括用于接收复用后的光信号的粗波分复用光接收组件，所述粗波分复用光接收组件包括解复用器、四个光接收PD以及安装在所述底座上靠近四个所述发射光学子器件的壳体，所述解复用器以及四个所述光接收PD均集成在所述壳体内。
进一步，所述粗波分复用光学组件还包括阵列光纤以及阵列波导光栅，所述阵列波导光栅与所述阵列光纤连通且均位于所述壳体的其中一侧；所述阵列光纤具有四个通道；四个所述发射光学子器件位于所述底座沿所述发射光学子器件至所述阵列波导光栅的排列方向的中间位置。
进一步，所述壳体远离所述发射光学子器件的一侧安装有LC适配器，所述单光纤尾纤的一端与所述阵列波导光栅连接，所述单光纤尾纤的另一端与所述LC适配器连接。
进一步，所述单光纤尾纤包括依次连接的第一圆弧段、第一直线段、第二圆弧段以及第二直线段，所述阵列波导光栅和所述第一直线段通过所述第一圆弧段连接，所述第二圆弧段部分包绕所述壳体且置于所述间隙内，所述第二直线段与所述壳体位于同一侧且与所述LC适配器连接。
进一步，所述第一直线段以及所述阵列波导光栅分别位于所述壳体的相对两侧，且所述第一直线段沿所述壳体的一侧边延伸。
进一步，所述壳体与四个所述发射光学子器件之间设有四个光纤插芯，四个所述发射光学子器件均具有LC型插口，四个所述光纤插芯与四个所述LC型插口一一对应，任一所述光纤插芯安设在对应的所述LC型插口上；每一所述发射光学子器件发射出的光信号通过对应的所述光纤插芯的光纤传输到所述粗波分复用光学组件。
进一步，所述光纤插芯的四根光纤至少部分位于所述阵列光纤以及所述阵列波导光栅的正下方。
进一步，所述底座上安设有第一刚性电路板，所述第一刚性电路板电连接有第一柔性电路板，所述第一柔性电路板与所述粗波分复用光接收组件电连接；所述第一刚性电路板上靠近四个所述发射光学子器件的位置电连接有第二柔性电路板，四个所述发射光学子器件与所述第二柔性电路板电连接。
进一步，所述第一刚性电路板与所述底座之间设有第二刚性电路板，所述第二刚性电路板与所述第一刚性电路板通过第三柔性电路板连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种四通道粗波分复用QSFP光模块，产生光信号采用四个独立的发射光学子器件，避免了各光路集成在一起，任何一个通道的失效都会导致整个光模块的失效的情况发生，提升了良率，且四个独立的发射光学子器件均采用标准的同轴工艺实现，工艺成熟，成品率高，有效解决了集成方式带来的单模光纤耦合困难的问题；粗波分复用光接收组件中采用了比阵列波导光栅更低损耗的解复用器，提升了接收端的灵敏度，且工艺相对易实现。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种四通道粗波分复用QSFP光模块的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种四通道粗波分复用QSFP光模块安装了第二刚性电路板后的结构示意图。
附图标记中：1-发射光学子器件；2-底座；3-间隙；4-粗波分复用光学组件；40-单光纤尾纤；41-阵列波导光栅；42-阵列光纤；5-粗波分复用光接收组件；50-壳体；6-LC适配器；70-第一圆弧段；71-第一直线段；72-第二圆弧段；73-第二直线段；8-光纤；80-光纤插芯；81-LC型插口；90-第一刚性电路板；91-第一柔性电路板；92-第二柔性电路板；94-第二刚性电路板；95-第三柔性电路板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发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。
请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种四通道粗波分复用QSFP光模块，包括QSFP底座2以及四个发射光学子器件1，四个发射光学子器件1均并行安设于QSFP底座2上，且每一发射光学子器件1与底座2之间具有间隙3；四个发射光学子器件1的型号可以是TO38，其单通道速率可以达到25Gb/s；该QSFP光模块还包括用于将四个发射光学子器件1发射出的四路光信号复用的粗波分复用光学组件4，粗波分复用光学组件4具有用于将复用后的光信号传输出去的单光纤尾纤40，单光纤尾纤40至少部分位于间隙3内。产生光信号采用四个独立的发射光学子器件1，避免了各光路集成在一起，任何一个通道的失效都会导致整个光模块的失效的情况发生，提升了良率。现有的QSFP底座2是标准的，当在有限的QSFP底座2空间内安置了四个发射光学子器件1、粗波分复用光学组件4以及粗波分复用光接收组件5后，供单光纤尾纤40放置的空间会被压缩到极小的程度，为了保证单光纤尾纤40的缠绕半径，本实施例采用的缠绕方式能够解决这技术难题，即：使单光纤尾纤40的一部分从发射光学子器件1与底座2之间穿过，这么设计还能够避免与四个发射光学子器件1干涉，且四个发射光学子器件1还能够起到限制单光纤尾纤40，防止其翘起，约束单光纤尾纤40的作用。
进一步优化上述方案，本QSFP光模块还包括用于接收复用后的光信号的粗波分复用光接收组件5，该粗波分复用光接收组件5包括解复用器、四个光接收PD以及安装在底座2上靠近四个发射光学子器件1的壳体50，解复用器以及四个光接收PD均集成在壳体50内。粗波分复用光接收组件5的目的是接收其他的光模块传来的光信号，然后利用解复用器将复用的光信号分解开，壳体50安装在底座2上，它位于图1中四个发射光学子器件1的右侧，解复用器以及四个光接收PD均集成在壳体50内。接受端采用集成的方式，提升了接收端的灵敏度，从而提升了成品率和生产效率。粗波分复用光接收组件5连接有LC适配器6，便于与其他光模块连通。
进一步优化上述方案，粗波分复用光学组件4还包括阵列光纤42以及阵列波导光栅41，阵列波导光栅41与阵列光纤42连通且均位于壳体50的其中一侧，阵列光纤42具有四个通道。阵列波导光栅41为长条状，减少占用的空间。上述的四个发射光学子器件位于底座沿发射光学子器件至阵列波导光栅的排列方向的中间位置，克服了现有技术中因前部空间狭窄，而无法让它们一字排开的技术问题。阵列光纤42具有四个通道，在实际运用中，它们能够同时接收发射端发出的光信号，将光信号通过阵列波导光栅复用成一条光信号。
进一步优化上述方案，请参阅图1和图2，壳体50远离发射光学子器件1的一侧安装有LC适配器6，单光纤尾纤40的一端与阵列波导光栅41连接，单光纤尾纤40的另一端与LC适配器6连接。
进一步优化上述方案，请参阅图1和图2，为了解决在狭小空间内实现四个LD的单模光纤耦合困难的问题，需采用合理的光纤缠绕方式。单光纤尾纤40包括依次连接的第一圆弧段70、第一直线段71、第二圆弧段72以及第二直线段73，其中，阵列波导光栅41和第一直线段71通过第一圆弧段70连接，第二圆弧段72部分包绕壳体50且置于间隙3内，第二直线段73与壳体50位于同一侧且与LC适配器6连接。第二圆弧段72也可以为直线段或其他形状，只需要其在间隙3内即可。采用上述的缠绕方式能够在有限的空间内保证单光纤尾纤40的缠绕半径，并且能够避免与四个发射光学子器件1干涉，解决了在狭小空间内实现4个LD的单模光纤耦合困难的问题，四个发射光学子器件1还能够限制单光纤尾纤40，防止其翘起，起到约束单光纤尾纤40的作用。
进一步优化上述方案，第一直线段71以及阵列波导光栅41分别位于壳体50的相对两侧，且第一直线段71沿壳体50的一侧边延伸。第二直线段73也可以沿壳体50的一侧边延伸。
作为本实施例的优化方案，壳体50与四个发射光学子器件1之间设有四个光纤插芯80，四个发射光学子器件1均具有LC型插口81，四个光纤插芯80与四个LC型插口81一一对应，任一光纤插芯80安设在对应的LC型插口81上；每一发射光学子器件1发射出的光信号通过对应的光纤插芯80的光纤8传输到粗波分复用光学组件4。四个光纤插芯80均为光纤陶瓷插芯，四个LC型插口81均为LC型陶瓷插口，使得在生产制造期间任何一个元件损耗都可以进行灵活的更换，大大提高了产品的良率。
进一步优化上述方案，请参阅图1和图2，四根光纤8至少部分位于阵列光纤42以及阵列波导光栅41正下方。粗波分复用光学组件4为长条状，如图2，粗波分复用光学组件4位于发射光学子器件1左侧，且比发射光学子器件1和粗波分复用光接收组件5都高。四根光纤8的缠绕形状类似椭圆形，从光纤插芯80延伸出来后，先延伸至阵列光纤42以及阵列波导光栅41正下方，随后以椭圆形的方式绕回，连通至阵列光纤42。每一根光纤8始终位于每一发射光学子器件1以及壳体50的上方，可避免从发射光学子器件1下方穿过的单光纤尾纤40发生干涉；每一根光纤8至少有部分位于阵列光纤42以及阵列波导光栅41正下方，可由阵列波导光栅41和阵列光纤42对其约束。由于壳体50的高度略小于任意一个发射光学子器件1的高度，这样可以保证缠绕后的四根光纤8能够端平。为了避免四根光纤8散开，可采用绷带绑起约束。
作为本实施例的优化方案，请参阅图1和图2，底座2上安设有第一刚性电路板90，所述第一刚性电路板90电连接有第一柔性电路板91，所述第一柔性电路板91与所述粗波分复用光接收组件5电连接；所述第一刚性电路板90上靠近四个所述发射光学子器件1的位置电连接有第二柔性电路板92，四个所述发射光学子器件1与所述第二柔性电路板92电连接。其中第一柔性电路板91的目的是用于粗波分复用光接收组件5与第一刚性电路板90的高速电连接，第二柔性电路板92有两个，其中一个第二柔性电路板92与图中靠近纸张内侧的两个发射光学子器件1电连接，然后实现与第一刚性电路板90的高速电连接，同理另外两个发射光学子器件1通过另外一个第二柔性电路板92与第一刚性电路板90的高速电连接，最终实现各电气元件与这两个组件电连接。
进一步优化上述方案，请参阅图2，第一刚性电路板90与底座2之间设有第二刚性电路板94，第二刚性电路板94与第一刚性电路板90通过第三柔性电路板95连接。通过这种结构，可以增加其他电气元件的安装位置，巧妙地利用竖直方向上的空间，便于安设更多的电气元件。如果元件不多，也可以不用安装第二刚性电路板94。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种四通道粗波分复用QSFP光模块，包括QSFP底座以及四个发射光学子器件，其特征在于：还包括用于接收复用后的光信号的粗波分复用光接收组件，四个所述发射光学子器件均并行安设于所述底座上，且每一所述发射光学子器件与所述底座之间具有间隙；所述QSFP光模块还包括用于将四个所述发射光学子器件发射出的四路光信号复用的粗波分复用光学组件，所述粗波分复用光学组件包括用于将复用后的光信号传输出去的单光纤尾纤，所述单光纤尾纤至少部分位于所述间隙内，所述粗波分复用光接收组件包括解复用器、四个光接收PD以及安装在所述底座上靠近四个所述发射光学子器件的壳体，所述解复用器以及四个所述光接收PD均集成在所述壳体内；所述粗波分复用光学组件还包括阵列光纤以及阵列波导光栅，所述阵列波导光栅与所述阵列光纤连通且均位于所述壳体的其中一侧，阵列波导光栅为长条状；所述阵列光纤具有四个通道；四个所述发射光学子器件位于所述底座沿所述发射光学子器件至所述阵列波导光栅的排列方向的中间位置；所述壳体远离所述发射光学子器件的一侧安装有LC适配器，所述单光纤尾纤的一端与所述阵列波导光栅连接，所述单光纤尾纤的另一端与所述LC适配器连接；所述单光纤尾纤包括依次连接的第一圆弧段、第一直线段、第二圆弧段以及第二直线段，所述阵列波导光栅和所述第一直线段通过所述第一圆弧段连接，所述第二圆弧段部分包绕所述壳体且置于所述间隙内，所述第二直线段与所述壳体位于同一侧且与所述LC适配器连接。
2.如权利要求1所述的一种四通道粗波分复用QSFP光模块，其特征在于：所述第一直线段以及所述阵列波导光栅分别位于所述壳体的相对两侧，且所述第一直线段沿所述壳体的一侧边延伸。
3.如权利要求1所述的一种四通道粗波分复用QSFP光模块，其特征在于：所述壳体与四个所述发射光学子器件之间设有四个光纤插芯，四个所述发射光学子器件均具有LC型插口，四个所述光纤插芯与四个所述LC型插口一一对应，任一所述光纤插芯安设在对应的所述LC型插口上；每一所述发射光学子器件发射出的光信号通过对应的所述光纤插芯的光纤传输到所述粗波分复用光学组件。
4.如权利要求3所述的一种四通道粗波分复用QSFP光模块，其特征在于：所述光纤插芯的四根光纤至少部分位于所述阵列光纤以及所述阵列波导光栅的正下方。
5.如权利要求1所述的一种四通道粗波分复用QSFP光模块，其特征在于：所述底座上安设有第一刚性电路板，所述第一刚性电路板电连接有第一柔性电路板，所述第一柔性电路板与所述粗波分复用光接收组件电连接；所述第一刚性电路板上靠近四个所述发射光学子器件的位置电连接有第二柔性电路板，四个所述发射光学子器件与所述第二柔性电路板电连接。
6.如权利要求5所述的一种四通道粗波分复用QSFP光模块，其特征在于：所述第一刚性电路板与所述底座之间设有第二刚性电路板，所述第二刚性电路板与所述第一刚性电路板通过第三柔性电路板连接。
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