CN109613661B - 光模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光模块，其包括壳体、设于所述壳体内的光收发组件及设于所述壳体内的硬质电路板，所述光收发组件与所述硬质电路板相电性连接，所述硬质电路板的露出所示壳体的端部设有与外部进行信息交换的电接口。光收发组件包括第一载板、第二载板、光电芯片、光路调整组件和光纤连接器；所述第一载板和第二载板相互固定在一起，所述第二载板与所述壳体导热连接；所述光路调整组件和所述光纤连接器设置于所述第一载板上，所述光电芯片设置于所述第二载板上，所述光电芯片通过所述光路调整组件与所述光纤连接器相光路耦合。

Description

光模块

技术领域

本申请涉及光通讯技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

随着4G通信的飞速发展和云计算需求的日益旺盛，市场对高速光模块的需求与日俱增。为响应市场对高带宽高速率数据传输的需求，模块设计越来越往小型化高密度的方向发展。虽然高度集成电路在往小型化低功耗方向努力，但随着高速率高带宽模块技术的发展，模块的高热功耗也变成了必须面对的问题，如果不能保证较良好的散热效果，则光模块中对温度敏感的电光/光电转换元器件以及芯片性能会大大降低，甚至导致整个模块无法正常工作或者失效。因此，需要采用更加高效的散热结构，以保证器件的稳定运行。另外，在较小的光模块体积内集成较多的光学和电子元件，对光模块的组装也带来了极大的挑战。

发明内容

本申请的目的在于提供一种光模块，其具有组装方便，散热效果好的优点。

为了实现上述目的之一，本申请提供了一种光模块，壳体、设于所述壳体内的光收发组件及设于所述壳体内的硬质电路板，所述光收发组件与所述硬质电路板相电性连接，所述硬质电路板的露出所示壳体的端部设有与外部进行信息交换的电接口，所述光收发组件包括第一载板、第二载板、光电芯片、光路调整组件和光纤连接器；所述第一载板和第二载板相互固定在一起，所述第二载板与所述壳体导热连接；所述光路调整组件和所述光纤连接器设置于所述第一载板上，所述光电芯片设置于所述第二载板上，所述光电芯片通过所述光路调整组件与所述光纤连接器相光路耦合。

作为本发明的一个实施方式，所述耦合组件设于所述第一载板上和/或所述第二载板上，所述耦合组件实现所述光电芯片与所述光路调整组件之间的光路耦合。

作为本发明的一个实施方式，所述光电芯片包括激光器阵列和光电探测器阵列，所述光模块包括两个第二载板，所述激光器阵列和所述光电探测器阵列分别固定于其中一个第二载板上，所述两个第二载板在垂直于所述硬质电路板所在平面的方向上层叠设置。

作为本发明的一个实施方式，所述激光器阵列和光电探测器阵列通过柔性电路板与所述硬质电路板的电性连接。

作为本发明的一个实施方式，所述光电芯片包括激光器阵列和光电探测器阵列，所述激光器阵列设置于所述第二载板上，所述光电探测器阵列设置于所述第二载板上或设置于所述硬质电路板上，所述硬质电路板层叠固定于所述第二载板上。

作为本发明的一个实施方式，所述激光器阵列设于所述硬质电路板的端部，所述激光器阵列通过金线与所述硬质电路板电性连接。

作为本发明的一个实施方式，所述硬质电路板中设有散热块，所述光电探测器阵列设于所述散热块上，所述散热块与所述第二载板导热连接。

作为本发明的一个实施方式，所述第一载板和第二载板通过焊接或粘胶的方式固定在一起。

作为本发明的一个实施方式，所述光模块还包括过渡载板，所述过渡载板固定在所述第二载板上，所述光电芯片固定在所述过渡载板上。

作为本发明的一个实施方式，所述耦合组件为耦合透镜。

本发明将光电芯片与光学元件固定在两个不同的载板上，这样光电芯片通过载板能够实现较好的散热；光学元件先固定在单独的载板上然后再与固定光电芯片的载板相互组装并同时实现光路耦合，这样组装也十分方便。本发明的光模块因此具有散热好，组装方便的优点。

附图说明

图1为本申请实施例1光模块整体结构示意图；

图2为图1所示光模块的光收发组件内部结构示意图；

图3为图1所示光模块的光收发组件示意图；

图4为图3所示光收发组件沿CC线的剖面图；

图5为本申请实施例2光模块爆炸图；

图6为图5所示光模块的第二载板与硬质电路板结合示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。

在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。

另外，本文使用的例如“上表面”、“上方”、“下表面”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。当元件或层被称为在另一部件或层“上”、与另一部件或层“连接”时，其可以直接在该另一部件或层上、连接到该另一部件或层，或者可以存在中间元件或层。

实施例1

如图1至图4所示，本申请的实施例1提供一种光模块。请参考图1和图2，该实施例的光模块100包括壳体110、设于壳体110内的光收发组件150、设于壳体内的硬质电路板130及与壳体相连接的拉环120。其中，光收发组件150与硬质电路板130相电性连接。硬质电路板130的露出壳体110端部设有与外部进行信息交换的电接口131，硬质电路板130与电接口131相对的另一端与所述光收发组件150相电性连接。

需要说明的是，光模块100可以是光发射模块、光接收模块、光收发一体模块、单纤双向光模块或双纤双向光模块等。与之对应的，光收发组件150可以是光发射组件、光接收组件、光发射和接收组件等。在该实施例中，光模块100同时具有发射和接收的功能，并且具有两个光纤接口。光收发组件150包括光发射组件和光接收组件。

请参考图2和图3，下面将详细介绍一下该实施例的光收发组件150。该光收发组件150包括第一载板151、第二载板152、光电芯片153、耦合组件154、光路调整组件155和光纤连接器156。

第一载板151包括多个固定在其上的侧壁157，多个侧壁157与第一载板151形成一个容纳光学元件的盒子。第一载板151与多个侧壁157一体成型形成。其中一个侧壁157上固定有用于与外部光纤实现光学连接的光纤连接器156。

第一载板151和第二载板152相互固定在一起，第二载板152与壳体110导热连接。此处，第一载板151与第二载板152通过胶粘的方式固定在一起。在其它实施例中，第一载板151和第二载板152也可以通过焊接的方式固定在一起。第一载板151和第二载板152可以采用相同的材料或不同的材料制成。第一载板151和第二载板152采用高导热材料制成，例如可以是不锈钢、铝、合金、陶瓷等。第一载板151和第二载板152分别一体成型后相互固定在一起。为了使光电芯片更好的固定安装，可以在光电芯片153与第一载板151、第二载板152之间增加承载板。

第一载板151上设有光路调整组件155和耦合组件154。此处的光路调整组件155包括波分复用器和155a和潜望镜155b。波分复用器155a实现多路光的合波分波，潜望镜155b实现光纤连接器156与波分复用器155b的光路耦合。光路调整组件155也可以根据实际的需要包括反射镜、间距调整元件、环形器等元件。耦合组件154包括耦合透镜154a和挡板154b，耦合透镜154a固定在挡板154b上，挡板154b固定在第一载板151上。此处，耦合组件154设置在第一载板151上，在其它实施例中，耦合组件154也可以设置在第二载板上或者一部分设置在第一载板上，另一部分设置在第二载板上。当然，耦合组件154也可以是其它耦合元件，例如可以是通过光纤实现耦合。第二载板152上设有光电芯片153和柔性电路板140。光电芯片153通过柔性电路板140与硬质电路板130实现电性连接。柔性电路板140的一端可以固定在第二载板152上，光电芯片153通过金线与柔性电路板140电性连接。

图2中示出的是光发射侧相关的元件，此处的光电芯片153为激光器阵列。激光器阵列发出的光通过耦合透镜达到波分复用器155a，并最终达到光纤连接器156。光接收相关的元件叠在光发射组件上方。光收发组件150还包括另外一个第二载板，此第二载板用来承载光电探测器。接收侧相关的光路调整组件和光路耦合元件可以采用与发射端相同的元件。如图4所示，因为光发射侧和光接收侧都要与光纤连接器156实现光路的耦合，光发射侧和光接收侧的相关元件在垂直于硬质电路板140所在平面的方向相互叠置，而光接收和光发射对应的两个光纤连接器的轴线基板上与硬质电路板140所在平面共面；所以就需要用到潜望镜155b。潜望镜155b将从波分复用器155a传来的光线导入光纤连接器156中。

在该实施例中，该光模块100的激光器阵列和光电探测器阵列固定于第二载板152上，第二载板152与壳体110导热连接。这样激光器阵列和光电探测器阵列产生的热量能够很好的散发到壳体110上，实现良好的散热。

该实施例的光模块100的第一载板151上设置光学组件，第二载板152上设置光电芯片153，两个载板上的元件均完成组装后再将第一载板151和第二载板152固定在一起。这样分开进行组装会具有更大的操作空间和装配灵活度，组装更加方便。另外，第一载板151上设置有耦合组件154，在将第一载板151和第二载板152固定在一起后，可以通过耦合组件154实现光电芯片153与波分复用器155a之间的光路耦合。这样进行光路耦合也更加方便。

实施例2

请参考图5和图6，该实施例2提供了一种光模块200。该实施例2的光模块与实施例1的光模块的主要的区别是，激光器阵列和光电探测器阵列的设置不同。实施例2的激光器阵列和光电探测器阵列采用左右布置的方式，实施例1的激光器阵列和光电探测器阵列采用上下层叠布置的方式。相应的，光路调整元件、耦合组件、载板的布局也会跟着做相应的改变。

该实施例2的光模块与实施例1的光模块相同的地方是，实施例2的光模块也采用第一载板和第二载板分别承载光路调整元件和光电芯片的方式，在实现较好散热的同时，兼顾组装便利性。并且，光路耦合元件的存在能够实现第一载板上光路调整元件和第二载板上光电芯片的较好耦合，提升组装便利性。

具体的，该光模块200包括壳体210、与壳体210相连的拉环220、设于壳体220捏的硬质电路板230。硬质电路板230的一端设有电接口231，另一端的端部电性连接有光电芯片253。

光电芯片253包括激光器阵列和光电探测器阵列。激光器阵列固定在陶瓷基板上，并与准直透镜配合使用。

该光模块200的壳体210内还设有第一载板251和第二载板252。第一载板252上设有光路调整组件。与实施例1相类似，光路调整组件根包括波分复用器和潜望镜。为了使光路调整元件在第一载板252上能够很好的固定，第一载板252上可以形成有限位槽或限位块。第一载板252的端部设有光纤连接器256。光纤连接器与光路调整组件相光路耦合连接。

第二载板252上设有发射端载板254和接收端载板255。硬质电路板230部分设置于第二载板252上，硬质电路板230可以通过胶粘的方式层叠固定在第二载板252上。发射端载板254上设有光电芯片253(此处为激光器阵列)，接收端载板255上也设有光电芯片253(此处为光电探测器阵列)。当然，发射端载板254和接收端载板255上也可以根据需要设置其它的元件，例如准直透镜、连接电路等。接收端载板255也可以是形成在硬质电路板230内的散热块。硬质电路板230上开设有容置孔232。接收端载板255设置于容置孔232中，并与第二载板252导热连接；也就是接收端载板255贯穿硬质电路板230设置在第二载板252上。当然，此处光电探测器阵列也可以直接设置在硬质电路板230上，而不通过接收端载板254设置在第二载板252上。发射端载板254和接收端载板255在第二载板252上相互错开设置，这样可以实现更好的散热效果。在该实施例中，激光器阵列和光电探测器阵列均通过金线与硬质电路板230实现电性连接。

第一载板251和第二载板252，以及第一载板251和第二载板252上的元件共同形成该实施例的光收发组件。第一载板251和第二载板252采用不同的材料制成。第二载板252采用导热性更好的材料制成。第一载板251和第二载板252部分层叠固定在一起。此处是通过胶粘固定在一起。该光模块100包括耦合组件，耦合组件实现第二载板252上的光电芯片253与第一载板251上的光路调整组件的光路耦合。

组装时，先分别组装第一载板251和第二载板252上的元件。组装完成后再将第一载板251和第二载板252固定在一起，然后再组装耦合组件实现第二载板252上的光电芯片253与第一载板251上的光路调整组件的光路耦合。在其它实施例中，也可以先组装耦合组件实现第二载板252上的光电芯片253与第一载板251上的光路调整组件的光路耦合后再将第一载板251和第二载板252固定在一起。最后将组装好的第一载板251和第二载板252组装到壳体210内。最终完成整个光模块的组装。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光模块，包括壳体、设于所述壳体内的光收发组件及设于所述壳体内的硬质电路板，所述光收发组件与所述硬质电路板相电性连接，所述硬质电路板的露出所示壳体的端部设有与外部进行信息交换的电接口，其特征在于：

所述光收发组件包括第一载板、第二载板、光电芯片、光路调整组件、耦合组件和光纤连接器；

所述第一载板和第二载板相互固定在一起，所述第二载板与所述壳体导热连接，所述第一载板和第二载板通过焊接或粘胶的方式固定在一起，所述第一载板和所述第二载板部分层叠固定在一起；

所述光路调整组件和所述光纤连接器设置于所述第一载板上，所述光电芯片设置于所述第二载板上，所述光电芯片通过所述耦合组件与所述光路调整组件相光路耦合，

所述光纤连接器设于所述第一载板的端部。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述耦合组件设于所述第一载板上和/或所述第二载板上，所述耦合组件实现所述光电芯片与所述光路调整组件之间的光路耦合。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于：所述光电芯片包括激光器阵列和光电探测器阵列，所述光模块包括两个第二载板，所述激光器阵列和所述光电探测器阵列分别固定于其中一个第二载板上，所述两个第二载板在垂直于所述硬质电路板所在平面的方向上层叠设置。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于：所述激光器阵列和光电探测器阵列通过柔性电路板与所述硬质电路板的电性连接。

5.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于：所述光电芯片包括激光器阵列和光电探测器阵列，所述激光器阵列设置于所述第二载板上，所述光电探测器阵列设置于所述第二载板上或设置于所述硬质电路板上，所述硬质电路板层叠固定于所述第二载板上。

6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于：所述激光器阵列设于所述硬质电路板的端部，所述激光器阵列通过金线与所述硬质电路板电性连接。

7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于：所述硬质电路板中设有散热块，所述光电探测器阵列设于所述散热块上，所述散热块与所述第二载板导热连接。

8.根据权利要求7所述的光模块，其特征在于：所述光模块还包括过渡载板，所述过渡载板固定在所述第二载板上，所述光电芯片固定在所述过渡载板上。

9.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于：所述耦合组件为耦合透镜。