CN108761670A - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光模块，属于光通信领域。本发明实施例提供的光模块，光发射次模块位于电路板的边缘，光发射次模块与光接收芯片在电路板表面错开设置，使得光接收芯片位于电路板的非边缘位置，光模块组件位置发生了移动从而改进了电磁屏蔽效果；光纤的中心与耦合器的中心对齐，阵列波导光栅芯片的中心与耦合器的中心不对齐，这是光在光纤、耦合器以及阵列波导光栅芯片中传播的要求，这使得耦合器向电路板的方向突出于阵列波导光栅芯片，电路板具有容纳耦合器的缺口，从而实现光模块组件的位置以及电路板设计。

Description

一种光模块

技术领域

本发明实施例涉及光通信领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

光模块是光通信产业中的重要产品，其实现了光信号与电信之间的相互转换，提供了在光纤中传输的光信号，提供了在电子设备中传输的电信号。

随着数据传输容量的不断扩大，提高单根光纤中的传输容量以及光纤的根数，都是解决容量问题而并行推进的技术方向。单根光纤中传输容量的提高又包括提升单波长的速率以及采用多波长传输。在单波长速率无法提升的情况下，采用多波长传输是相对容易实现的技术方案。

为了实现多波长的传输，在光模块中需要布设多个激光芯片以及多个光接收芯片，BOX封装是可以实现多个激光芯片及多个光接收芯片的一种封装方式，同时它还具有高集成度、小型化、便于实现商业级工作温度及适应严苛工作环境等优点。

图1为已有技术提供的一种光模块结构示意图。如图1所示，在电路板100的表面一端布设有光发射次模块TX101及光接收次模块RX102，在电路板表面的另一端具有金手指103，这形成了电路板一端为光口、另一端为电口的格局。光发射次模块中包含有激光芯片，光接收次模块中包含有光接收芯片，光发射次模块与光接收次模块之间呈对齐的方式布设在电路板的一端边缘，这种边缘对齐的方式，使得光发射次模块与光接收次模块之间容易产生电磁干扰，而对光发射次模块与光接收次模块进行位置改动，会对光模块组件的位置以及电路板设计带来技术困难。

发明内容

本发明实施例提供一种光模块，在减少电磁干扰基础上，实现了光模块组件的位置以及电路板设计。

为了实现上述方案，本发明实施例采用如下技术方案：

一种光模块，包括电路板、光发射次模块、光接收芯片、阵列波导光栅芯片、耦合器及光纤，光发射次模块位于电路板的边缘，光发射次模块与光接收芯片在电路板表面错开设置，光接收芯片设置在电路板与阵列波导光栅芯片之间，耦合器的一端连接光纤，另一端连接阵列波导光栅芯片，光纤的中心与耦合器的中心对齐，阵列波导光栅芯片的中心与耦合器的中心不对齐，耦合器向电路板的方向突出于阵列波导光栅芯片，电路板具有容纳耦合器的缺口，阵列波导光栅芯片的末端为相对光接收芯片光敏面倾斜的侧面，以将光反射向光接收芯片的光敏面。

本发明实施例提供的光模块，光发射次模块位于电路板的边缘，光发射次模块与光接收芯片在电路板表面错开设置，使得光接收芯片位于电路板的非边缘位置，光模块组件位置发生了移动从而改进了电磁屏蔽效果；光纤的中心与耦合器的中心对齐，阵列波导光栅芯片的中心与耦合器的中心不对齐，这是光在光纤、耦合器以及阵列波导光栅芯片中传播的要求，这使得耦合器向电路板的方向突出于阵列波导光栅芯片，电路板具有容纳耦合器的缺口，从而实现光模块组件的位置以及电路板设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为已有技术提供的一种光模块结构示意图；

图2为本发明实施例提供的光模块结构示意图；

图3为本发明实施例提供的光模块剖面图；

图4为本发明实施例提供的光模块局部示意图；

图5为阵列波导光栅芯片结构示意图；

图6为本发明实施例提供的光模块另一局部图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

光模块包括上壳体与下壳体，在壳体中主要包裹了光发射次模块、光接收次模块以及电路板，光发射次模块中主要包括激光芯片及形成光路的透镜，光接收次模块主要包括光接收芯片及形成光路的透镜，光发射次模块中还可以包括调节温度的电子器件。光模块的高速率光发射由光发射次模块完成，高速率的光接收由光接收次模块完成，高速率信号对光模块的电学性能要求较高，比如信号路径的阻抗匹配以及电磁兼容性。

本发明实施例提供一种光模块，包括电路板、光发射次模块、光接收芯片、阵列波导光栅芯片、耦合器及光纤，光发射次模块位于电路板的边缘，光发射次模块与光接收芯片在电路板表面错开设置，光接收芯片设置在电路板与阵列波导光栅芯片之间，耦合器的一端连接光纤，另一端连接阵列波导光栅芯片，光纤的中心与耦合器的中心对齐，阵列波导光栅芯片的中心与耦合器的中心不对齐，耦合器向电路板的方向突出于阵列波导光栅芯片，来自光纤的光依次通过光纤的中心、耦合器的中心以及阵列波导光栅芯片的中心偏下的位置，射向阵列波导光栅芯片末端的侧面；阵列波导光栅芯片的末端为相对光接收芯片光敏面倾斜的侧面，以将光反射向光接收芯片的光敏面。

本发明实施例提供的光模块，光发射次模块位于电路板的边缘，光发射次模块与光接收芯片在电路板表面错开设置，使得光接收芯片位于电路板的非边缘位置，光模块组件位置发生了移动从而改进了电磁屏蔽效果；光纤的中心与耦合器的中心对齐，阵列波导光栅芯片的中心与耦合器的中心不对齐，这是光在光纤、耦合器以及阵列波导光栅芯片中传播的要求，这使得耦合器向电路板的方向突出于阵列波导光栅芯片，电路板具有容纳耦合器的缺口，从而实现光模块组件的位置以及电路板设计。

具体地，图2为本发明实施例提供的光模块结构示意图。如图2所示，本发明实施例提供的一种光模块包括上壳体120、下壳体110及电路板200，在电路板上设置有光发射次模块202及光接收次模块204。上壳体120及下壳体100结合形成封装电路板200、光发射次模块202及光接收次模块204的腔体。

光发射次模块中包含有多个激光芯片，多个激光芯片发射的多个波长的光信号合并成一路光后，通过发射光纤201传出光模块，进而进入外部通信光纤中。具体地，光发射次模块201设置在电路板200长度方向的一端边缘，在电路板200长度方向的另一端边缘设置有用于与光模块外部进行电通信的金手指208。

结合外部光纤的要求，将光发射次模块、光接收次模块（内置有光接收芯片）放在电路板的同侧边缘，使得光发射次模块与光接收次模块之间的距离相对接近，容易产生相互的电磁干扰，发明人考虑到将两者错开以拉开彼此的距离。

为了避免光发射次模块与光接收次模块之间产生电磁干扰，尤其是针对高速率收发的光模块，本发明实施例提供的光模块中，光发射次模块与光接收次模块相互错开设置。

具体地，已有技术中，光发射次模块中的激光芯片与光接收次模块中的光接收芯片，在电路板的宽度方向并排间隔设置，金手指与光发射次模块或光接收次模块在电路板的长度方向实现电路连接。

而本发明实施例中，光发射次模块中的激光芯片与光接收次模块中的光接收芯片，在电路板的宽度方向间隔非并排设置，在电路板的长度方向实现了明显的错开设置，即光发射次模块位于电路板的边缘，与光接收芯片在电路板表面错开设置。由于一般电路板的宽度较小，即使间隔设置距离拉开的有限，而电路板长度方向较大，错开设置可以在较大范围内拉开距离。

然而，宽度方向的间隔较容易实现，而在长度方向上的错开，会对光模块组件的位置以及电路板设计带来技术困难，具体地，光接收芯片从电路板的边缘深入到电路板的中间区域，与光接收芯片关联的光学组件都要相应的向电路板的中间区域移动，这种光学组件深入电路板中间区域，会与电路板原本的电路设计以及形状位置等发生位置上的冲突，现有的电路板无法轻易地实现对上述变化的兼容，需要进一步做出改进，这种改进需要付出创造性的劳动。

对此，本发明实施例提供的光模块包括电路板，位于电路板边缘的光发射次模块，位于电路板中部表面的光接收芯片，阵列波导光栅芯片（AWG:Arrayed Waveguide Grating阵列波导光栅），耦合器及光纤，耦合器的一端连接光纤，另一端连接阵列波导光栅芯片，来自外部的单束多波长的光依次通过光纤、耦合器传入阵列波导光栅芯片中，阵列波导光栅芯片将单束多波长的光分解为多路单束单波长的光，阵列波导光栅芯片的末端呈斜面状，以实现改变多路单束单波长光的传播方向，从而将光向光接收芯片表面传播。

阵列波导光栅芯片接收来自外部的一束光，外部的一束光中包含多个波长的光信号，阵列波导光栅芯片将一束多波长的光分解为多路单束单波长的光；

耦合器实现阵列波导光栅芯片与光纤的连接，由于光纤是软性材质，而阵列波导光栅芯片是硬性材质，光纤与阵列波导光栅芯片之间的连接需要过度，所以使用了耦合器。具体地，耦合器可以是一种毛细管。

图3为本发明实施例提供的光模块剖面图。如图3所示，本发明实施例提供的光模块包括电路板200、光纤203、耦合器206、阵列波导光栅芯片205及光接收芯片301，光接收芯片301位于电路板200表面，其光接收面/光敏面朝向电路板的上方，其上方有保护罩302，单路多波长的光300从光纤200中依次向耦合器、阵列波导光栅芯片传播，光在光纤以及耦合器中时，其传播位置位于光纤的中心以及耦合器的中心，光在阵列波导光栅芯片中传播时，其传播位置位于阵列波导光栅芯片偏下的位置，该位置相对靠近电路板的表面及光接收芯片的光敏面。光在阵列波导光栅芯片阵列的末端斜面303处发生反射，射向光接收芯片的光敏面。

阵列波导光栅芯片中，光沿着贴近芯片下表面的位置传播，即光并不是沿芯片的中心位置传播，这一点与光纤以及耦合器不同。在光纤中，光沿光纤的中心传播，具体地，光纤分为内部的芯层及外部的包层，光沿芯层的中心传播；在耦合器中，光同样沿着耦合器形状体的中心位置传播。

而在阵列波导光栅芯片中，由于芯片生长工艺的原因，芯片的衬底厚度远大于光栅层的厚度，而光通过光栅层，所以阵列波导光栅芯片接收光的位置位于整个阵列波导光栅芯片偏下的一侧，而非位于中心位置。产品装配完成后，阵列波导光栅芯片偏下的位置更靠近电路板的表面及光接收芯片的表面。

由于光在耦合器的中心以及阵列波导光栅芯片的偏下位置传播，使得耦合器的中心以及阵列波导光栅芯片的偏下位置处于同一轴线，这使得耦合器的外廓相对于阵列波导光栅芯片的外廓向电路板方向突出，使得电路板需要开设缺口以避让耦合器的突出部分。

耦合器以及阵列波导光栅芯片都是较为精密的光学设备，受工艺限制，其尺寸难以理想化的做薄。

图4为本发明实施例提供的光模块局部示意图。如图4所示，本发明实施例提供的光模块，包括电路板200、耦合器206及阵列波导光栅芯片205。光300经过耦合器的中心，与阵列波导光栅芯片205的中心304相比，光300从贴近其表面的位置经过，如图所示，光300经过的位置相比中心304偏下/偏向一侧。由于耦合器的尺寸以及阵列波导光栅芯片的尺寸，耦合器相对阵列波导光栅芯片向电路板方向突出高度为h1的部分，即耦合器向电路板的方向突出于阵列波导光栅芯片；该h1部分相对电路板200向电路板下表面方向突出高度为h2的部分，h2的突出部分需要电路板形成空隙以对其避让，如图2、图3所示的避让空间207，这种避让可以在电路板上体现为缺口，缺口可以在电路板的中间，也可以在异形电路板的边缘，可以是电路板上的通孔，也可以是电路板上的凹陷。

光发射次模块位于所述电路板的边缘，当缺口位于电路板的边缘部位时，电路板的边缘并非平齐，缺口相对于光发射次模块，向电路板内部凹陷。电路板呈现不规则的形状，而不是传统的方形，此时光发射次模块与光接收次模块均位于电路板的边缘，但该边缘并不是同一侧。

当缺口在电路板的中间时，缺口四周的电路板上可以布设电路，也可以布设缠绕光纤的集线装置。

如图4所示，耦合器与阵列波导光栅芯片的接合面为斜面，阵列波导光栅与耦合器的接合面为斜面，斜面可以改变光的反射方向，防止通过接合面的光原路反射回偶合器中。

耦合器与光纤的接合面为斜面，光纤与耦合器的接合面为斜面可以改变光的反射方向，防止通过接合面的光原路反射回光纤中。

图5为阵列波导光栅芯片结构示意图。如图5所示，芯片是通过生长、刻蚀工艺一步步制作的，衬底是芯片生长刻蚀的基础，所以芯片的衬底401厚度较大，而芯片的光栅层402厚度相对较小，光从芯片的光栅层经过，所以从整体来看，光并不是通过阵列波导光栅芯片的中心位置。在实际产品中，为了让阵列波导光栅芯片的出光位置尽量靠近光接收芯片的表面，所以阵列波导光栅芯片在图5位置的基础上倒置使用，使得阵列波导光栅芯片的光栅层朝向电路板，衬底层背离电路板，阵列波导光栅的衬底相对于光栅层远离电路板，如图3、图4所示，在装配好的光模块结构中，光沿着阵列波导光栅的下表面传输。

图6为本发明实施例提供的光模块另一局部图。如图6所示，本发明实施例包括电路板200、阵列波导光栅芯片205及光接收芯片301，阵列波导光栅芯片的光栅层相对靠近光接收芯片301，使得光300在阵列波导光栅芯片中沿下层传播，经端面303反射后，朝向电路板200的表面方向传播，最终射向光接收芯片301的表面/光敏面。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围执行各种修改和改变。

Claims (6)

1.一种光模块，其特征在于，包括电路板、光发射次模块、光接收芯片、阵列波导光栅芯片、耦合器及光纤，

所述光发射次模块位于所述电路板的边缘，与所述光接收芯片在所述电路板表面错开设置；

所述光接收芯片设置在所述电路板与所述阵列波导光栅芯片之间，

所述耦合器的一端连接所述光纤，另一端连接所述阵列波导光栅芯片，

所述耦合器的中心与所述光纤的中心对齐，与所述阵列波导光栅芯片的中心不对齐；

所述耦合器向所述电路板的方向突出于所述阵列波导光栅芯片，所述电路板具有容纳所述耦合器的缺口；

所述阵列波导光栅芯片的末端为相对所述光接收芯片光敏面倾斜的端面，以向所述光敏面反射光。

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述缺口位于所述电路板的中间部位。

3.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述缺口相对于所述光发射次模块向所述电路板内部凹陷。

4.如权利要求1至3任一所述的光模块，其特征在于，所述耦合器与所述光栅接触的端面为斜面。

5.如权利要求1至3任一所述的光模块，其特征在于，所述耦合器与所述阵列波导光栅芯片接触的端面为斜面。

6.如权利要求1至3任一所述的光模块，其特征在于，所述阵列波导光栅的衬底层相对于光栅层远离所述电路板。