CN108919435A - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种光模块，属于光通信领域。本发明实施例提供的光模块将陶瓷基板嵌入壳体实现光模块的气密性封装，陶瓷基板的下表面设置有接收阵列，而陶瓷基板的上表面设置有激光阵列，增加了布设器件的面积，同时避免激光阵列与接收阵列之间的干扰；位移棱镜将来自接收光纤适配器的光导向陶瓷基板的下表面，光解复用组件实现了光的分束，反射面实现了光向接收阵列传播，实现了接收光路；光复用组件实现了光的合束，实现了发射光路。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

在光通信领域中，光模块是实现光电转换的重要装置。如图1所示，光模块一般包括光接收器、光发射器和PCB板。光接收器和光发射器独立设置在PCB板上，PCB板上设置有电子电路，光接收器和光发射器均与PCB板上的电子电路电连接。对应光接收器和光发射器还分别设置第一管壳a和第二管壳b,光接收器中的元器件布置在第一管壳a内，光发射器中的元器件布置在第二管壳b内。第一管壳a和第二管壳b保护光接收器和光发射器中的元器件不受破坏。

但是，第一管壳11和第二管壳21对应的管壳空间相对比较狭小，因此布置光接收器1和光发射器2的元器件时比较困难。为了解决上述问题，现有技术中将第一管壳4和第二管壳5替换为一个管壳。如图2所示，图2中的管壳设置了一个公共布置区域，公共布置区域内划分为A区域和B区域，其中，A区域和B区域可以分别布置光接收器和光发射器的元器件。这样，由于此时的管壳空间相当于原来独立管壳空间的两倍，因此在布置光接收器和光发射器的元器件时相对比较容易。

将光模块的发射端与接收端位于同一平面，而光模块的尺寸受制于行业标准的限制，同一平面的横向方向尺寸有限，随着发射端及接收端的通道数量越来越多，仍然没有足够的空间放置器件。

发明内容

本申请提供了一种光模块，在不增加光模块尺寸的前提下，实现了容纳较多通道数量的发射及接收器件。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供一种光模块，包括壳体、陶瓷基板、印制电路板及柔性电路板，壳体内部包括位移棱镜、光复用组件、光解复用组件、反射面、激光阵列及接收阵列；陶瓷基板的一端伸入壳体中，另一端位于壳体外；陶瓷基板的另一端与印制电路板之间通过柔性电路板实现电连接；壳体的侧壁设有发射光纤适配器及接收光纤适配器；激光阵列位于陶瓷基板的上表面，接收阵列位于陶瓷基板的下表面；激光阵列发出的光经光复用组件合为一束，通过发射光纤适配器射出；位移棱镜将来自接收光纤适配器的光向陶瓷基板的下表面方向传播；光解复用组件将来自位移棱镜的光分束；反射面将来自光解复用组件的光向接收阵列方向反射。

陶瓷基板的下表面设置有接收阵列，而陶瓷基板的上表面设置有激光阵列，这种上下设计方式与已有技术相比，增加了布设器件的面积；位移棱镜将来自接收光纤适配器的光导向陶瓷基板的下表面，光解复用组件实现了光的分束，反射面实现了光向接收阵列传播，实现了接收光路；光复用组件实现了光的合束，实现了发射光路，陶瓷基板实现了壳体内外的电连接，以满足气密性封装的要求，陶瓷基板通过柔性电路板与印制电路板电连接，实现了印制电路板向陶瓷基板供电。

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为传统光模块的结构示意图；

图2为现有技术中一种管壳的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种光模块的剖视图；

图4为本申请实施例提供的一种光模块爆炸示意图；

图5为本申请实施例提供的一种光模块的光接收器端的局部放大图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，下面结合附图对本申请实施例中技术方案作进一步详细的说明。

已有技术提供的光模块，将光模块的发射端与接收端位于同一平面，而光模块的尺寸受制于行业标准的限制，同一平面的横向方向尺寸有限，面对多通道的发射端及接收端，没有足够的空间放置器件。

本发明实施例提供一种光模块，实现对空间的优化设置，在优化设置的基础上，设计了全新的光路结构。本发明实施例提供的光模块包括壳体、陶瓷基板、印制电路板及柔性电路板，壳体内部包括位移棱镜、光复用组件、光解复用组件、反射面、激光阵列及接收阵列；陶瓷基板的一端伸入壳体中，另一端位于壳体外；陶瓷基板的另一端与印制电路板之间通过柔性电路板实现电连接；壳体的侧壁设有发射光纤适配器及接收光纤适配器；激光阵列位于陶瓷基板的上表面，接收阵列位于陶瓷基板的下表面；激光阵列发出的光经光复用组件合为一束，通过发射光纤适配器射出；位移棱镜将来自接收光纤适配器的光向陶瓷基板的下表面方向传播；光解复用组件将来自位移棱镜的光分束；反射面将来自光解复用组件的光向接收阵列方向反射。

陶瓷基板的下表面设置有接收阵列，而陶瓷基板的上表面设置有激光阵列，这种上下设计方式与已有技术相比，增加了布设器件的面积，同时避免激光阵列与接收阵列之间的干扰；位移棱镜将来自接收光纤适配器的光导向陶瓷基板的下表面，光解复用组件实现了光的分束，反射面实现了光向接收阵列传播，实现了接收光路；激光阵列发出的光经光复用组件合为一束，通过发射光纤适配器射出，实现了发射光路；陶瓷基板实现了壳体内外的电连接，以满足气密性封装的要求，陶瓷基板通过柔性电路板与印制电路板电连接，实现了印制电路板向陶瓷基板供电。

参见图3，为本申请实施例提供的光模块剖视图，具体地，本发明实施例提供的光模块包括壳体1，陶瓷基板20的一端伸入壳体1中，另一端在壳体1的外部。陶瓷基板上下表面均设置有电路，陶瓷基板上下表面是光器件的承载体。具体地，伸入壳体内部的陶瓷基板部分，其上表面设置有激光阵列5，其下表面设置有接收阵列激光阵列。激光阵列用于发出多束光，多束光之间的波长互不相同，激光阵列通过打线与陶瓷基板上表面的电路实现电连接，陶瓷基板上表面的电路电连通至壳体外部；接收阵列用于接收多束不同波长的光，每束光对应接收阵列中的一个接收器，接收器通过打线与陶瓷基板下表面的电路实现电连接，陶瓷基板下表面的电路连通至壳体的外部。陶瓷基板上、下表面位于壳体外部的电路分别通过柔性板21与光模块的电路板2电连接，光模块的电路板上设置有MCU等电器件，电路板2位于壳体1的外部。

具体地，陶瓷基板为多层基板压合的结构，多层基板之间可以通过过孔实现电连接；

陶瓷基板的上表面通过柔性电路板与印制电路板的上表面电连接，陶瓷基板的下表面通过柔性电路板与印制电路板的下表面电连接，陶瓷基板的上表面为整个多层基板的上表面，陶瓷基板的下表面为整个多层基板的下表面。

具体地，壳体上设置有发射光纤适配器以及接收光纤适配器，发射光与接收光分别通过各自的适配器通道，两个适配器相对于壳体的下表面等高设置，以与外部的光纤连接器匹配，此时，相对于壳体的下表面，发射光与接收光位于同一平面。具体地，激光阵列发出的光传播的水平面与接收光纤适配器进光的水平面相同，如果不对接收适配器传入壳体的光进行光路改变，光会向激光阵列方向传播，位移棱镜8的作用为向陶瓷基板的下表面引导光，使来自接收光纤适配器的光改变传播方向，向接收阵列的方向传播。

来自接收光纤适配器的光为单束多波长光，在通过位移棱镜后，由光解复用组件9将光解复用为多束单波长的光；

接收阵列的入光面与通过光解复用组件的光传播方向垂直，反射面10将光的传播方向改变，以使光进入接收阵列中。

反射面可以是反射镜，也可以是塑料体的表面。

具体地，光复用组件粘接在壳体下表面凸起的衬底上，光解复用组件粘接在壳体上表面凸起的衬底上；

具体地，光复用组件粘接在壳体上表面凸起的衬底上，光解复用组件粘接在壳体下表面凸起的衬底上；

具体地，光复用组件由壳体上表面凸起的凹槽结构包裹固定，光解复用组件由壳体下表面凸起的凹槽结构包裹固定。

具体地，光复用组件由壳体下表面凸起的凹槽结构包裹固定，光解复用组件由壳体上表面凸起的凹槽结构包裹固定。

壳体1的一侧设置有接收光纤适配器3和发射光纤适配器4。接收光纤适配器3和光发射设配器4均对应设置一调节套筒，接收光纤适配器3和光发射设配器4分别与对应的调节套筒的一端通过穿透焊连接，调节套筒的另一端通过底焊固定设置在管壳1上。上述壳体由陶瓷基板建立壳体内部与外部的电连接，由焊接方式连接光纤适配器，在壳体与光纤适配器连接处实现密封，以满足气密性封装的要求。

如图4所示，本实施例中的光模块包括上外壳A1及下外壳A2，在上外壳与下外壳之间包裹有壳体1、柔性电路板21及印制电路板20。柔性电路板为软性材料可以弯折，而印制电路板为硬性材料不可弯折。上外壳及下外壳是整个光模块的外壳，而壳体用于在光模块内封装激光阵列及光接收阵列，壳体位于光模块的外壳之内，两者的作用及结构并不相同。

印制电路板承载MCU、电阻及电容等电器件，壳体中的光电器件实现光电之间的转化；印制电路板将用于转化为光的电信号传输给壳体中的激光阵列，激光阵列的驱动芯片根据电信号驱动激光阵列中的激光芯片发光，以实现电信号转化为光信号；将接收阵列由光转化为电的信号传输给外部上位机，接收阵列转换的光电流通过跨阻放大器、限幅放大器转换为数字电信号后通过印制电路板的金手指输出给外部上位机。

本申请实施例中设置位移棱镜8，位移棱镜8固定设置在通道内。光接收设配器3传输过来的多路光是平行入射到陶瓷基板上表面对应的区域。但是，本实施例中的光解复用组件9是设置在对应陶瓷基板下表面区域，因此接收光纤适配器传输过来的光无法直接传输给光解复用组件9。本实施例中的位移棱镜8将来自接收光纤适配器3的光向陶瓷基板的下表面方向传播。

具体地，位移棱镜8的入光面对应接收光纤适配器3的出光端，位移棱镜8的出光面对应光解复用组件9的入光面。光经位移棱镜传输后从出光面射出的光进入到光解复用组件9的入光面。

从接收光纤适配器4传输出来的多路光可能会出现光线的分散，因此在接收光纤适配器3与位移棱镜8之间设置有准直透镜（图中未示出），准直透镜嵌设在壳体1的侧壁内对应调节套筒的位置，准直透镜的入光面和出光面分别对应接收光纤适配器4的出光端和位移棱镜8的入光面，准直透镜用于将接收光纤适配器4的多路出射光准直为一路平行光入射到位移棱镜8的入光面。光解复用组件9包括不同的膜片，准直光进入到光解复用组件9后，光解复用组件9将准直光按照初始入射时光的波长，将每路光分别从不同的膜片传出。

本申请实施例中的提到的光解复用组件9是一种基于薄膜滤波片技术的光复用组件，以4路光解复用组件为例说明。目前最常用的构成4个波长复用的光复用组件，其包含1个侧面镀有增透膜和高反膜的斜方棱镜，4个贴装在斜方棱镜另一个侧面的薄膜滤波片膜片。工作原理简述如下：同波长的光束从增透膜处入射进入光复用组件，其中，第一个波长的光束从第一薄膜滤波片膜片处出来，第二个波长的光束被第一薄膜滤波片膜片反射至光复用组件，再经高反膜反射后从光复用组件的第二薄膜滤波片膜片处出来；依次类推，第三个波长的光从膜片增透膜处入射经2次折返后从光复用组件的第三薄膜滤波片膜片处出来，第四个波长的光从膜片增透膜处入射经3次折返后从光复用组件的第四薄膜滤波片膜片处出来。

本实施例中，接收阵列7设置在陶瓷基板的下表面，对应设置反射面10，反射面10将来自光解复用组件9的光反射向接收阵列7。

参见图5， 由上述可知，光解复用组件9处理后会将准直光中的光按照不同的波长分为多路不同波长的光传输出来，因此进入到第二位移棱镜13的光会分散不集中。为了使得进入到第二位移棱镜13的光能汇聚到一起，因此在光解复用组件9与第二位移棱镜13之间设置第一棱镜14。

本实施例中，接收阵列7具体设置壳体内部陶瓷基板的下表面位置，接收阵列7的入光面对应反射面10，接收阵列7用于将入射光进行耦合。本实施例中反射面10与接收阵列7之间设置有透镜阵列16，透镜阵列16可以提高入射到接收阵列7的入射光能量。

本申请实施例提供的光模块还包括跨阻放大器芯片，跨阻放大器芯片位于壳体内陶瓷基板下表面，邻近接收阵列7的位置，跨阻放大器与接收阵列7电连接。从反射面10反射出的光经硅透镜阵列16后进入到接收阵列7，光信号在接收阵列7中进行耦合后，转换为电信号，光信号转换的电信号输入跨阻放大器以进行信号差分及放大处理，跨阻放大器与陶瓷基板表面的电路电连接。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (7)

1.一种光模块，其特征在于，包括

壳体、陶瓷基板、印制电路板及柔性电路板，

所述壳体内部包括位移棱镜、光复用组件、光解复用组件、反射面、激光阵列及接收阵列；

所述陶瓷基板的一端伸入所述壳体中，另一端位于所述壳体外；

所述陶瓷基板的另一端与所述印制电路板通过所述柔性电路板实现电连接；

所述壳体的侧壁设有发射光纤适配器及接收光纤适配器；

所述激光阵列位于所述陶瓷基板的上表面，所述接收阵列位于所述陶瓷基板的下表面；

所述激光阵列发出的光经所述光复用组件合为一束，通过所述发射光纤适配器射出；

所述位移棱镜将来自所述接收光纤适配器的光向所述陶瓷基板的下表面方向传播；

所述光解复用组件将来自所述位移棱镜的光分束；

所述反射面将来自所述光解复用组件的光向所述接收阵列方向反射。

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述发射光纤适配器与所述接收光纤适配器相对于所述壳体表面具有相同的高度。

3.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光复用组件粘接在所述壳体下表面凸起的衬底上，所述光解复用组件粘接在所述壳体上表面凸起的衬底上。

4.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光复用组件粘接在所述壳体上表面凸起的衬底上，所述光解复用组件粘接在所述壳体下表面凸起的衬底上。

5.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光复用组件由所述壳体上表面凸起的凹槽结构包裹固定，所述光解复用组件由所述壳体下表面凸起的凹槽结构包裹固定。

6.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光复用组件由所述壳体下表面凸起的凹槽结构包裹固定，所述光解复用组件由所述壳体上表面凸起的凹槽结构包裹固定。

7.如权利要求1至6任一所述的光模块，其特征在于，所述陶瓷基板具有多层板，所述多层板之间通过过孔实现电连接。