CN109683251A - 光模块 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种光模块，该光模块的光发射组件和光接收组件都布置了至少两组光电芯片后再组装在一起，这样可以在有限的空间内布置更多的元件，从而实现高密度布局，为提高光模块传输速度带来便利。

Description

光模块

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

随着近年来光通信及互联网络的高速发展，用户对网络需求也顺势猛增，这导致了电信骨干网的流量每年正以50％～80％的速度飞速增长。为了适应网络市场高速发展的趋势，光模块的传输速度也在迅速提高，现在出现了100G、200G甚至400G光模块。光模块速度的提高会产生很大问题，例如散热问题、小型化问题。要在较小的光模块壳体内布局更多的光学元件且兼顾散热问题成为了行业内一个极大的挑战。

中国专利CN201420189088.1揭露一种替换式光发射模组及搭载替换式光发射模组的光收发器。该光发射模组包含有多个分别独立设置的次光学组件，至少一设置于该光收发器上的定位座。这种光发射模组所能容纳的激光器、芯片、光学组件的数量受制于次光学组件和排布方式而无法容纳更多的元件。另外，此种光发射模组的散热较差，组装也困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光模块，该光模块具有高效的散热能力或者更合理的空间布局。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种光模块，所述光模块包括壳体，设于所述壳体内的主电路板、光发射组件、光接收组件及电性连接器，所述光发射组件和光接收组件其中之一包括至少两组光电芯片、光学组件和光纤插口，所述至少两组光电芯片在与所述主电路板所在平面平行的平面上层叠布置，所述光学组件实现所述至少两组光电芯片与所述光纤插口的光路连通；

所述光发射组件和光接收组件其中另一包括至少两组光电芯片、光学组件和光纤插口，所述至少两组光电芯片在与主电路板所在平面平行的平面上并排布置，所述光学组件实现所述光纤插口与所述至少两组光电芯片的光路连通；

所述电性连接器将所述光发射组件和/或光接收组件与所述主电路板相电性连接。

在本发明的另一实施方式中，所述光发射组件和/或所述光接收组件还包括至少一块基板，所述至少两组光电芯片设置于所述基板上，所述基板与所述壳体导热连接。

在本发明的另一实施方式中，所述基板与所述光纤插口固定在一起。

在本发明的另一实施方式中，所述基板的数量为两个，所述至少两组光电芯片对应设置于所述两块基板上。

在本发明的另一实施方式中，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述两块基板分别为第一基板和第二基板；所述第一基板的其中一面导热连接在所述上壳体上，另一面上固定所述至少两组光电芯片中的一组光电芯片；所述第二基板的其中一面导热连接在所述下壳体上，另一面上固定所述至少两组光电芯片中的另一组光电芯片。

在本发明的另一实施方式中，所述基板的数量为一个，所述基板所在平面与所述主电路板所在平面平行，所述至少两组光电芯片在由主电路板至光纤插口的连线方向上前后布置。

在本发明的另一实施方式中，所述基板为所述主电路板延伸出来的一部分。

在本发明的另一实施方式中，所述电性连接器为软性电路板。

在本发明的另一实施方式中，所述光发射组件和/或所述光接收组件通过两个软性电路板与所述主电路板相电性连接。

在本发明的另一实施方式中，所述光发射组件和/或所述光接收组件还包括将所述至少两组光电芯片和光学组件围起来的固定板，所述固定板与所述基板和所述光纤插口相固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供的技术方案，由于光发射组件和光接收组件都布置了至少两组光电芯片后再组装在一起，这样可以在有限的空间内布置更多的元件，从而实现高密度布局，为提高光模块传输速度带来便利。

附图说明

图1是本发明一实施方式的光模块立体示意图；

图2是图1所示光模块去掉壳体后的内部结构示意图；

图3是图2所示光模块的发射组件和主电路板的结构示意图；

图4是图2所示接收组件和主电路板的结构示意图。

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”、“上方”、“下”、“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。

再者，应当理解的是尽管术语第一、第二等在本文中可以被用于描述各种元件或结构，但是这些被描述对象不应受到上述术语的限制。上述术语仅用于将这些描述对象彼此区分开。例如，第一表面可以被称作第二表面，同样，第二表面也可以被称作第一表面，这并不背离该申请的保护范围。

如图1和图2所示，本发明的第一实施例公开了一种光模块100。该光模块包括壳体110，设于壳体110内的主电路板132、光发射组件120、光接收组件140及电性连接器。

壳体110包括上壳体112和下壳体114。上壳体112和下壳体114相互组装在一起用来容纳主电路板132、光发射组件120、光接收组件140和电性连接器等元件。主电路板132为硬质电路板，其上设置有电子元件，此电子元件包括电容、电阻、处理芯片等。主电路板132的一端与电性连接器相连接，另一端为金手指，用于与外部进行电性连接。此处的电性连接器为软板，也就是柔性电路板，图中为多个连接软板134。

需要说明的是，由于光模块的光发射组件和光接收组件具有相似的结构。因此，下面将光发射组件中的光电探测器具体为激光器，基板具体为发射端基板，光学组件具体为发射端光学组件，光纤插口具体为发射端光纤插口，固定部具体为发射端固定板。同样的，将光接收组件中的光电探测器具体为光电探测器，基板具体为接收端基板，光学组件具体为接收端光学组件，光纤插口具体为接收端光纤插口，固定部具体为发射端固定板。

请参考图3，该光模块100的光发射组件120包括两组激光器122、发射端基板(此处为第一发射端基板123和第二发射端基板125)、发射端固定板128、发射端光学组件121和发射端光纤插口126。

此处为两组激光器，每组激光器包括四个激光器，在其它实施例中可以根据需要调整激光器的组数和每组激光器的数量。一组激光器122设置于第一发射端基板123上，另一组激光器122设置于第二发射端基板125上。两组激光器122在与主电路板132所在平面平行的平面上层叠布置，也就是第一发射端基板123和第二发射端基板125相互层叠设置。所以，此处的光发射组件120和光接收组件140在壳体110内左右布置，两组激光器122在壳体内上下布置。本领域技术人员可以理解的是，激光器与发射端基板之间可以具有其它介质以实现较好的固定或者散热等目的，例如激光器和发射端基板之间可以有散热垫或者TEC(热电致冷器)等元件。

发射端光学组件121用于将两组激光器122发出的光导向发射端光纤插口126。发射端光学组件121主要包括棱镜、波分复用器和透镜等光学元件。这样的光学组件相对于采用光纤进行连接的形式，无需采用光纤插口连接的方式，带来组装的麻烦，以及较多的插口和分立元件占用较大的内部空间。另外，此处的发射端光纤插口126是用来与光模块外部的组件进行连接的接口。

进一步的，每一个发射端基板均具有相对的两个表面。下面以第一发射端基板123为例进行介绍。第一发射端基板123的一个面贴合固定在上壳体112的内表面上，此处可以通过导热胶或者导热垫来实现良好的导热连接。第一发射端基板123的另一个面用来固定一组激光器122。第二发射端基板125与第一发射端基板123相同，不同之处在于第二发射端基板125的一个面贴合固定在下壳体114上。这样两组激光器122形成相对设置。两组激光器122相互离得较近，相应的，第一发射端基板123和第二发射端基板125相互离得较远。由于光发射端基板均与壳体110导热连接，激光器122产生的热量会更容易散出去。当然，在其它实施例中，第一发射端基板123和第二发射端基板125也可以是相互靠在一起设置，甚至是一块发射端基板，两组激光器122设置在发射端基板相对的两个表面上形成背靠背设置。第一发射端基板123和第二发射端基板125可以通过侧面与壳体110连接实现导热。或者通过激光器与壳体110直接连接实现散热。

另外，光发射组件120还包括将两组激光器122和发射端光学组件121围起来的发射端固定板128。发射端固定板128与发射端基板、发射端光纤插口126相固定。这样激光器122、发射端光学组件121都会被围起来。发射组件120也就变成了一个方便组装的整体。光发射组件120与壳体110之间通过导热胶或导热垫连接在一起。当然，发射端固定板128的数量、如何相互固定在一起以及包围那些元件可以根据需要进行调整。

请参考图4，该光模块100的光接收组件140包括至少两组光电探测器142、接收端基板144、接收端固定板148、接收端光学组件141和接收端光纤插口146。

此处为两组光电探测器，每组光电探测器包括四个光电探测器，在其它实施例中可以根据需要调整光电探测器的组数和每组光电探测器的数量。两组光电探测器142均设置在接收端基板144上。两组光电探测器142在与主电路板132所在平面平行的平面上形成并排布置。如图中所示，两组光电探测器142在由主电路板132至接收端光纤插口146的连线方向上前后布置。两组光电探测器142可以相互靠的很近设置，也可以相互分开一段距离进行设置。两组光电探测器142之间也可以布置其它元件。所以，此处的光发射组件120和光接收组件140在壳体110内左右布置，两组光电探测器142在壳体内前后布置。接收端光学组件141用于将将接收端光纤插口146传来的光导向两组光电探测器142。接收端光学组件141主要包括棱镜、波分复用器和透镜等光学元件。这样的光学组件相对于采用光纤进行连接的形式，无需采用光纤插口连接的方式，带来组装的麻烦，以及较多的插口和分立元件占用较大的内部空间。另外，此处的接收端光纤插口146是用来与光模块外部的组件进行连接的接口。

在该实施例中，接收端基板144为主电路板132延伸出来的一部分。这样，主电路板132呈L形。与主电路板132延伸出来的接收基板144并排设置的是发射端的连接软板132。为了实现较好的散热，接收基板144与壳体导热连接。在接收基板144上与两组光电探测器142正对的位置(也就是光电探测器下方的电路板)设有高导热介质。例如可以是嵌设如主电路板132内的一整块铜块，或者是密集填铜工艺形成的散热路径。当然在其它实施例中，接收基板144也可以是陶瓷电路板或者混合电路板等。

进一步的，光接收组件140还包括将两组光电探测器142和接收端光学组件141围起来的接收端固定板148。接收端固定板148与接收端基板144、接收端光纤插口146相固定。这样光电探测器142、接收端光学组件141都会被围起来。接收组件140也就变成了一个方便组装的整体。接收组件140与壳体110之间通过导热胶或导热垫连接在一起。此时，接收端基板144与壳体110通过接收端固定板148导热连接。

本实施例的光模块100的光发射组件120和光接收组件140采用左右布置的方式，光发射组件120内部的激光器122采用上下层叠布置的方式，光接收组件140内部的光电探测器142采用前后布置的方式。这样能够在有限的空间内排布较多的光学和电子元件。从而为实现高速传输带来便利。另外，由于光电探测器142和激光器122均通过固定在与壳体导热连接的基板(发射端基板和接收端基板)上来实现散热，所以该光模块100的散热效果会非常好。并且，基板通过固定板(发射端固定板128和接收端固定板148)与光纤插口(发射端光纤插口126和接收端光纤插口146)相互固定在一起，这样能够方便光路耦合和元件组装。

本领域技术人员可以理解的是，光发射组件120中的元件布局和光接收组件140中的元件布局可以相互调换。也就是说光发射组件120中的元件可以采用光接收组件140中的布局方式，光接收组件140中的元件也可以采用光发射组件120中的布局方式。另外，光发射组件120和光接收组件140可以根据需要调整其各自的大小和外部形状，从而方便两者固定在壳体110中或者实现更好的散热等。例如，光发射组件120可以具有更大的体积，或者光发射组件120的形状可以不是正方体形状，例如是两个体积不一样的正方体结合在一起，或者是梯形体等。或者为了组装固定方便，光发射组件120和光接收组件140可以具有相互固定在一起的卡口。

本发明的光模块通过合理的元件布局和散热设计，能够使光模块壳体内容纳更多的光学和电子元件。从而解决光模块高速传输中遇到的关键技术问题，使高速光模块的制造成为可能。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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

Claims (10)

1.一种光模块，所述光模块包括壳体，设于所述壳体内的主电路板、光发射组件、光接收组件及电性连接器，其特征在于，

所述光发射组件和光接收组件其中之一包括至少两组光电芯片、光学组件和光纤插口，所述至少两组光电芯片在与所述主电路板所在平面平行的平面上层叠布置，所述光学组件实现所述至少两组光电芯片与所述光纤插口的光路连通；

所述光发射组件和光接收组件其中另一包括至少两组光电芯片、光学组件和光纤插口，所述至少两组光电芯片在与主电路板所在平面平行的平面上并排布置，所述光学组件实现所述光纤插口与所述至少两组光电芯片的光路连通；

所述电性连接器将所述光发射组件和/或光接收组件与所述主电路板相电性连接。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光发射组件和/或所述光接收组件还包括至少一块基板，所述至少两组光电芯片设置于所述基板上，所述基板与所述壳体导热连接。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述基板与所述光纤插口固定在一起。

4.根据权利要求2或3所述的光模块，其特征在于，所述基板的数量为两个，所述至少两组光电芯片对应设置于所述两块基板上。

5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述两块基板分别为第一基板和第二基板；所述第一基板的其中一面导热连接在所述上壳体上，另一面上固定所述至少两组光电芯片中的一组光电芯片；所述第二基板的其中一面导热连接在所述下壳体上，另一面上固定所述至少两组光电芯片中的另一组光电芯片。

6.根据权利要求2或3所述的光模块，其特征在于，所述基板的数量为一个，所述基板所在平面与所述主电路板所在平面平行，所述至少两组光电芯片在由主电路板至光纤插口的连线方向上前后布置。

7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述基板为所述主电路板延伸出来的一部分。

8.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述电性连接器为软性电路板。

9.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述光发射组件和/或所述光接收组件通过两个软性电路板与所述主电路板相电性连接。

10.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光发射组件和/或所述光接收组件还包括将所述至少两组光电芯片和光学组件围起来的固定板，所述固定板与所述基板和所述光纤插口相固定。