CN110542956A - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光模块，属于光纤通信技术领域。本发明实施例提供的光模块中，第一柔性电路板及第二柔性电路板分别设置在密封堵块的上、下表面，通过壳体的安装槽伸入壳体中，第一柔性电路板通过第一导电金属层与激光芯片电连接，第二柔性电路板通过第二导电金属层与光接收芯片电连接，实现了对激光芯片及光接收芯片的供电连接。

Description

一种光模块

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

由于光纤通信领域中对通信带宽的要求越来越高，使得全球光通信正处在一个飞速发展时期。而在高速数据通信领域中，为了保障数据能够长距离高速传输，本领域通常采用光模块实现不同波长光的发射和接收。

现有的光模块通常指用于光电转换的集成模块，其由光接收器件和对应的光纤适配器封装成光接收模块，由光发射器件和对应的光纤适配器封装成光发射模块，再将光接收模块、光发射模块和电路板进行封装而成。在信号转换过程中，光接收模块在由对应的光纤适配器接收到光信号后，会将光信号转换成电信号，再通过电路板将电信号传输至光发射模块；光发射模块在接收到电信号后，会将电信号转换成光信号，再由与光发射模块对应的光纤适配器射出，从而实现光电信号的转换。

发明内容

本发明提供了一种光模块，实现了光模块中激光芯片及光接收芯片的供电连接。

本发明提供了一种光模块，包括：壳体、第一柔性电路板、第二柔性电路板及光纤适配器；壳体的腔内具有激光芯片、光接收芯片、第一导电金属层及第二导电金属层；壳体的第一侧面具有与光纤适配器连通的开口；激光芯片的出光方向朝向光纤适配器，光接收芯片的入光方向朝向壳体的底面；壳体的第二侧面具有供第一柔性电路板及第二柔性电路板分别伸入的安装槽；安装槽内具有堵块，第一柔性电路板位于堵块的上表面，第二柔性电路板位于堵块的下表面；激光芯片位于第一导电金属层表面，第一导电金属层与第一柔性电路板电连接；光接收芯片位于第二导电金属层表面，第二导电金属层与第二柔性电路板电连接。

本发明实施例提供的光模块中，第一柔性电路板及第二柔性电路板分别设置在堵块的上、下表面，通过壳体的安装槽伸入壳体中，第一柔性电路板通过第一导电金属层与激光芯片电连接，第二柔性电路板通过第二导电金属层与光接收芯片电连接，实现了对激光芯片及光接收芯片的供电连接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，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为光通信终端连接关系示意图；

图2为光网络单元结构示意图；

图3为光模块的结构示意图；

图4为本发明实施例提供光模块分解结构示意图；

图5为本发明实施例提供的光模块的整体结构示意图；

图6为本发明实施例提供的光模块的分解结构示意图；

图7为本发明实施例提供的光模块的内部结构示意图；

图8为本发明实施例提供的光模块的另一角度的内部结构示意图；

图9为本发明实施例提供的光发射腔体的内部结构示意图；

图10为本发明实施例提供的光发射腔体的另一角度的内部结构示意图；

图11为本发明实施例提供的光接收腔体的内部结构示意图；

图12为本发明实施例提供的反射面的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的光接收腔体的光器件结构示意图；

图14为本发明实施例提供的光接收腔体的分解结构示意图；

图15为本发明实施例提供的第二TEC组件的结构示意图；

图16为本发明实施例提供的第二TEC组件的另一角度的结构示意图；

图17为本发明实施例提供的第一TEC组件的结构示意图。

具体实施方式

光纤通信的核心环节之一是光电信号的转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导中传输，利用光在光纤中的无源传输特性可以实现低成本、低损耗的信息传输。而计算机等信息处理设备采用的是电信号，这就需要在信号传输过程中实现电信号与光信号的相互转换。

光模块在光纤通信技术领域中实现上述光电转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过电路板上的金手指实现与外部上位机之间的电连接，主要的电连接包括供电、I2C信号、传输数据信号以及接地等，金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的标准方式，以此为基础，电路板是大部分光模块中必备的技术特征。

图1为光通信终端连接关系示意图。如图1所示，光通信终端的连接主要包括光网络单元100、光模块200、光纤101及网线103；光纤101的一端连接远端服务器，网线103的一端连接本地信息处理设备，本地信息处理设备与远端服务器的连接由光纤101与网线103的连接完成；而光纤101与网线103之间的连接由具有光模块的光网络单元100完成。

光模块200的光口与光纤101连接，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电口接入光网络单元100中，与光网络单元100建立双向的电信号连接；光模块200实现光信号与电信号的相互转换，从而实现在光纤101与光网络单元100之间建立连接。具体地，来自光纤101的光信号由光模块200转换为电信号后输入至光网络单元100中，来自光网络单元100的电信号由光模块200转换为光信号输入至光纤101中。光模块200是实现光电信号相互转换的工具，不具有处理数据的功能，在上述光电转换过程中，信息并未发生变化。

光网络单元100具有光模块接口102，用于接入光模块200，与光模块200建立双向的电信号连接；光网络单元100具有网线接口104，用于接入网线103，与网线103建立双向的电信号连接；光模块200与网线103之间通过光网络单元100建立连接。具体地，光网络单元100将来自光模块200的信号传递给网线103，将来自网线103的信号传递给光模块200，光网络单元100作为光模块200的上位机监控光模块200的工作。

至此，远端服务器通过光纤101、光模块200、光网络单元100及网线103，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。

常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络单元100是光模块200的上位机，向光模块200提供数据信号，并接收来自光模块200的数据信号，常见的光模块上位机还有光线路终端等。

图2为光网络单元结构示意图。如图2所示，在光网络单元100中具有电路板105，在电路板105的表面设置笼子106；在笼子106中设置有电连接器，用于接入金手指等光模块电口；在笼子106上设置有散热器107，散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起结构。

光模块200插入光网络单元100中，具体为光模块200的电口插入笼子106中的电连接器，光模块200的光口与光纤101连接。

笼子106位于电路板105上，将电路板105上的电连接器包裹在笼子106中；光模块200插入笼子106中，由笼子106固定光模块200，光模块200产生的热量通过光模块壳体传导给笼子106，最终通过笼子106上的散热器107进行扩散。

图3为本发明实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本发明实施例提供光模块分解结构示意图。如图3、图4所示，本发明实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、解锁手柄203、电路板300及光收发器件400。

上壳体201与下壳体202形成具有两个开口的包裹腔体，具体可以是在同一方向的两端开口（204、205），也可以是在不同方向上的两处开口；其中一个开口为电口204，用于插入光网络单元等上位机中，另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接内部光纤，电路板300、光收发器件400等光电器件位于包裹腔体中。

上壳体及下壳体一般采用金属材料，利于实现电磁屏蔽以及散热；采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板等器件安装到壳体中，一般不会将光模块的壳体做成一体结构，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽结构无法安装，也不利于生产自动化。

解锁手柄203位于包裹腔体/下壳体202的外壁，拉动解锁手柄的末端可以在使解锁手柄在外壁表面相对移动；光模块插入上位机时由解锁手柄将光模块固定在上位机的笼子里，通过拉动解锁手柄以解除光模块与上位机的卡合关系，从而可以将光模块从上位机的笼子里抽出。

现有的光模块通常由光接收器件和对应的光纤适配器封装成光接收模块，由光发射器件和对应的光纤适配器封装成光发射模块，再将光接收模块、光发射模块和电路板进行封装而成。且分别为光发射器件和光接收器件配备对应的光纤适配器，形成双纤双向的光模块。双纤双向的光模块可进行并行信号传输，因此，需要光器件（光发射器件和光接收器件）与对应的光纤适配器形成较好的光路耦合角度。但由于光纤适配器的体积较大，光模块为适配两个光纤适配器，易导致光器件与光模块壳体之间产生缝隙，使得光器件无法精准定位，进而影响光器件与对应的光纤适配器的光路耦合角度。为提高光模块的耦合效果，本发明实施例提供一种光模块，具有单纤双向的特点，耦合效果更好。

图5为本发明实施例提供的光收发器件的整体结构示意图；图6为本发明实施例提供的光收发器件的分解结构示意图。

本发明实施例提供的一种光模块，具体为图5和图6所示的光收发器件，包括：壳体1，壳体1由盖板110和腔体120构成，盖板110扣合在腔体120上构成封闭的空腔，空腔内盛放光发射器件6和光接收器件8。本发明实施例提供的光模块具有单纤双向的特点，因此将光发射器件6和光接收器件8封装在同一个腔体内，且在壳体1上连通一个光纤适配器2，由光纤适配器2同时实现光信号的接收和发出。

为了对光器件（光发射器件6和光接收器件8）进行供电，本实施例提供的光模块，分别为光发射器件6和光接收器件8配置相应的柔性电路板，即在壳体1的一端安装有第一柔性电路板3和第二柔性电路板4。两个柔性电路板与光纤适配器2安装在壳体1的不同侧面上，壳体的与光纤适配器2的安装位置相对的一端外侧壁开设柔性板安装槽13，将第一柔性电路板3和第二柔性电路板4固定在柔性板安装槽13内。

光发射腔体101内设有光发射器件6，第一柔性电路板3延伸至光发射腔体101内，第一柔性电路板3与光发射器件6电连接。第一柔性电路板3为光发射器件6供电和提供电信号，光发射器件6将接收到的电信号转换为光信号后射出。光接收腔体102内设有光接收器件8，第二柔性电路板4延伸至光接收腔体102内，第二柔性电路板4与光接收器件8电连接，光接收器件8在接收到来自光纤适配器2的光信号后传输至第二柔性电路板4形成电信号。

如图5、图6所示，第一柔性电路板3及第二柔性电路板4是两个相互独立的电路板，虽然这两个电路板都是从壳体的同一侧深入壳体的空腔中，但是却没有设计成一体，这是因为第一柔性电路板3与第二柔性电路板4之间存在不同的高度差，并不处于同一平面，所以无法设计成一体。

如图5、图6所示，壳体的安装槽13中设置有第一柔性电路板3、第二柔性电路板4及堵块15。由于安装槽13的开口较大，第一柔性电路板3及第二柔性电路板4无法将开口完全堵住，为了壳体的密封考虑，增加了堵块15，由堵块15、第一柔性电路板3、第二柔性电路板4一起堵住安装槽。具体地，第一柔性电路板3位于堵块的上方，第二柔性电路板4位于堵块的下方。

本发明实施例提供的光模块中，第一柔性电路板及第二柔性电路板分别设置在起密封作用的堵块的上、下表面，通过壳体的安装槽伸入壳体中，第一柔性电路板通过第一导电金属层与激光芯片电连接，第二柔性电路板通过第二导电金属层与光接收芯片电连接，实现了对激光芯片及光接收芯片的供电连接。

在光模块工作时，由于光发射器件6产生的热量会扩散到光接收器件8所处的区域，使得光发射器件6和光接收器件8易产生热串扰现象，从而影响光接收器件在利用TEC控温筛选光信号的效果，影响波长调整精度。

因此，为避免光发射器件6和光接收器件8之间产生热串扰，参见图7所示的光收发器件的内部结构示意图，本发明实施例提供的光模块，在壳体1内设有隔热板5，隔热板5设置在壳体1内设置并将壳体1分隔成两个区域，使得隔热板5与壳体1形成光发射腔体101和光接收腔体102。将光发射器件6放置于光发射腔体101内，将光接收器件8放置于光接收腔体102内。

在壳体1内部，由隔热板5将壳体内腔分隔为两个腔体，第一柔性电路板伸入光发射腔体，第二柔性电路板伸入光接收腔体。这使得第一柔性电路板位于第二柔性电路板的一侧，第一柔性电路板3及第二柔性电路板4之间不存在投影重叠的部分。

本实施例中，将光纤适配器2设置在光发射腔体101对应的壳体处，即将光纤适配器2与光发射腔体101连通。壳体1安装光纤适配器2的位置设有通孔14，为保证光纤适配器2的固定稳定，壳体1还包括中空的管壳130，管壳130固定在腔体120的侧壁上，管壳130与通孔14连通，管壳130用于安装光纤适配器2，使得光纤适配器2的光纤插芯21由通孔14露出，便于光纤插芯21接收光发射器件6发射的光信号，以及，发射光信号被光接收器件8接收。本实施例中，管壳130可与腔体120一体成型。

光发射腔体101内的光发射器件6的出光口与光纤适配器2的入光口对应，使得光发射器件6发出的光能够进入光纤适配器2内，光纤适配器2内安装有光纤插芯21，由光纤插芯21将接收到的光发射器件6发出的光射出。在信号转换过程中，光发射器件6在接收到电信号后，会将电信号转换成光信号发出，再进入与光发射器件6对应的光纤适配器2后射出。

本实施例提供的光模块为单纤双向的光模块，光发射器件6和光接收器件8共用一个光纤适配器2，即由光纤适配器2同时进行光信号的接收和发出。为实现光信号的接收，光发射器件6的出光口与光纤适配器2的入光口对应，光发射器件6发出的光由入光口进入光纤适配器2后射出。

由于光发射器件6和光接收器件8封装在同一个腔体内，光纤适配器2与光发射器件6对应设置，来自光纤适配器2的光信号会先在光发射腔体101内传播，而光接收器件8位于光发射器件6的一侧，光纤适配器2的出光口与光接收器件8的入光口无法对应，使得来自光纤适配器2的光信号无法被光接收器件8接收到。因此，为使光接收器件8能够接收到来自光纤适配器2的光信号，需要将光发射腔体101内的光信号反射进光接收腔体102，进而被光接收器件8接收。

而为避免光发射器件6和光接收器件8之间产生热串扰，在光发射器件6和光接收器件8之间设有隔热板5。那么在将光发射腔体101内的光信号反射进光接收腔体102内时，需要该光信号穿过隔热板5，因此，本实施例提供的光模块，在隔热板5上设有光通口51。

由于光纤适配器2中光纤插芯21朝向光发射器件6，而不朝向光接收器件8，来自光纤适配器2的光信号会先在光发射腔体101内传播，为使光接收器件8通过光通口51接收来自光纤适配器2的光信号，如图8所示的光模块的另一角度的结构示意图，在光发射腔体101内设有倾斜设置的第一滤波片88，第一滤波片88位于光通口51处，且位于靠近光发射器件6的一侧，第一滤波片88的倾斜方向为沿光纤适配器2至光发射器件6的方向。将第一滤波片88设置在光纤适配器2传过来的光信号的传播路径上，使得来自光纤适配器2的光信号能够照射在倾斜设置的第一滤波片88上，从而产生反射。

来自光纤适配器2的光信号在向光发射器件6的方向传播时，会传播到位于光发射器件6和光纤适配器2之间的第一滤波片88上，在第一滤波片88上产生反射，形成的反射光经过光通口51进入光接收腔体102中，并射进光接收器件8内。

可见，本发明实施例提供的光模块，具有单纤双向的结构特点，由一个光纤适配器2并行实现光信号的发射和接收，即光发射器件6和光接收器件8封装在同一个壳体1内，由同一个光纤适配器2接收光发射器件6发射的光信号，并同时发射光信号被光接收器件8接收，实现光电信号的转换，提高耦合效果。

为进一步说明本发明实施例提供的光模块的结构特点和所能取得的有益效果，按照光信号的传播路径，以光发射腔体101和光接收腔体102进行分别的介绍。

图9为本发明实施例提供的光发射腔体的内部结构示意图；图10为本发明实施例提供的光发射腔体的另一角度的内部结构示意图。

参见图9和图10，本发明实施例提供的光模块，在光发射腔体101内，光发射器件6包括激光芯片61、会聚透镜63、光隔离器64和一体化平台65。激光芯片61用于根据电信号发出光信号；会聚透镜63用于将分散的光信号会聚成平行光，避免长距离传输时出现光损耗；光隔离器64是允许光向一个方向通过而阻止向相反方向通过的无源器件，用于对光的传播方向进行限制，使光只能单方向传输，通过光纤回波反射的光能够被光隔离器64很好的隔离，提高光波传输效率；一体化平台65作为固定底座，用于固定其他光发射器件，如光隔离器64、聚焦透镜80和第一滤波片88等，以调整光发射器件的高度，使得光发射器件6的出光口能够与光纤适配器2的入光口对应，提高光耦合效果。

在光发射腔体101内，光信号的传播路径为激光芯片61产生光信号，进入光纤适配器2的光纤插芯21内后射出。由于激光芯片61产生的光信号为偏振光，为避免长距离传输时产生光损耗，在光信号的发出方向上设置会聚透镜63，由会聚透镜63将激光芯片61发出的光信号变为平行光，继续向光纤适配器2的方向传播。

而为避免光信号在进入光纤插芯21后有部分光再反射回来，并按照原传播路径进入激光芯片61，影响激光芯片61的性能，本实施例中，在会聚透镜63和光纤适配器2之间设置光隔离器64，会聚透镜63设于激光芯片61和光隔离器64之间。光信号进入光隔离器64后，在光的偏振方向发生旋转后再射出，射出的光信号进入光纤适配器2的光纤插芯21内。

如果光信号在光纤插芯21处产生反射，反射光沿原传播路径再次照射到光隔离器64的出光口，但由于光信号的偏振方向发生改变，反射光已无法再按照原传播路径进入光隔离器64内，因此，可以避免反射光再次通过光隔离器64进入激光芯片61中，避免影响激光芯片61的发光性能。

为精准调整光发射器件的在光路传输上的高度，使得光发射器件的出光口与光纤适配器2的入光口对应，本实施例中，将光隔离器64固定在一体化平台65的侧壁上，一体化平台65内设有与光隔离器64的出光口连通的通光路径，一体化平台65中通光路径的出光口与光纤适配器2的入光口对应。通光路径用于实现经过光隔离器64的光信号的传播，由通光路径射出的光信号即可进入光纤适配器中。

因此，在光发射腔体101内，如图10中的虚线箭头所示路径，光信号的传播路径为：激光芯片61发出的光经过会聚透镜63会聚后，形成的平行光经过光隔离器64进入通光路径后射出，形成的出射光进入光纤适配器2中的光纤插芯21后射出。

本实施例中，光隔离器64由一体化平台65进行固定，而激光芯片61和会聚透镜63则由第一陶瓷基板60进行固定。为此，光发射器件6还包括第一陶瓷基板60，以及，设在第一陶瓷基板60上的第一导电金属层62和光探测器66。一体化平台65用于调整光隔离器64的在光路传输上的高度，第一陶瓷基板60用于调整激光芯片61和会聚透镜63的在光路传输上的高度，使二者的光轴重合，并与光隔离器64的光轴和光纤适配器2中光纤插芯21的光轴重合，提高光耦合效果。

第一陶瓷基板60的表面涂覆有第一导电金属层62，第一导电金属层形成相互绝缘的两个区域，激光芯片61设置在其中一个区域上，激光芯片61表面通过打线与另一个区域连接，第一导电金属层62实现了激光芯片61阴阳两极的电连接。第一导电金属层62与第一柔性电路板3连接，第一导电金属层62的电信号则由第一柔性电路板3提供，为了便于第一导电金属层62与第一柔性电路板3之间连接，第一导电金属层62与第一柔性电路板3之间可以设置为同一平面/同样的高度。

光探测器66位于激光芯片61的后方，光纤适配器2位于激光芯片61的前方，光探测器66的光感面与激光芯片61的向后发射光信号的出光口对应。激光芯片61发出的光信号中，其中大功率光信号朝向光纤适配器2的方向传播（向前传播），而小功率光信号并向光探测器66的方向传播（向后传播）。

激光芯片61发出的小功率光信号被光探测器66接收，光探测器66用于对激光芯片61发出的小功率光信号进行功率监控。进入光探测器66的光功率一般远小于激光芯片61发射的光波总功率，通常设定进入光探测器66内进行功率检测的功率为总功率的1/10。

上述实施例主要介绍了在光发射腔体101内光信号的传播路径，在光发射腔体101内，激光芯片61固定在第一陶瓷基板60上，会聚透镜63位于激光芯片61的出光传播路径上，光隔离器64固定在一体化平台65上，可以实现激光芯片61、会聚透镜63和光隔离器64的高度精准调节，使得激光芯片61的出光口与会聚透镜63的入光口对应，会聚透镜63的出光口与光隔离器64的入光口对应，光隔离器64的出光口与光纤适配器2的入光口对应，激光芯片61发出的光信号能够被光纤适配器2全部接收，以保证光耦合效果。

在光接收腔体102内，光接收器件8在接收来自光纤适配器2的光信号时，需要将在光发射腔体101内传播的光信号反射进光接收腔体102内。为此，本实施例中，采用设置倾斜的第一滤波片88的方式将光信号反射进光接收腔体102内。

图11为本发明实施例提供的光接收腔体的内部结构示意图，参见图11，为调整第一滤波片88的在在光路传输上的高度，以保证光信号反射的效率，本实施例中，在一体化平台65的出光口设有出光斜面650，出光斜面650为倾斜设置的表面，沿光纤适配器2到光发射器件6的方向倾斜。将第一滤波片88设置在出光斜面650上，以保证来自光纤适配器2的光信号，在照射到第一滤波片88后能够产生反射，且反射方向朝向光接收腔体102。

来自光纤适配器2的光信号为发散光，为提高光耦合效率，避免出现光损耗，本实施例中，在第一滤波片88和光纤适配器2之间设有聚焦透镜80。来自光纤适配器2的光信号经过聚焦透镜80后照射在第一滤波片88上并发生反射，形成的反射光经过光通口51进入光接收腔体102中，并射进光接收器件8内。

聚焦透镜80设置在一体化平台65和光纤适配器2之间，且一体化平台65的出光口位于出光斜面650上，此时，在一体化平台65和光纤适配器2之间的区域内，光纤适配器2接收光信号的路径与传出光信号的路径重合，那么使得光纤适配器2接收激光芯片61发射的光信号时，光信号也会穿过聚焦透镜80，光信号经过聚焦透镜80后形成平行光，再射进光纤适配器2内。

来自光纤适配器2的光信号经过聚焦透镜80进行会聚后继续向一体化平台65的方向传播，进而照射在第一滤波片88上，经过第一滤波片88的反射后沿隔热板5上的光通口51进入光接收腔体102内。

光接收腔体102内设有光接收器件8，为接收由光发射腔体101反射进光接收腔体102内的光信号，本实施例中，光接收器件8包括光路改变平台81。光路改变平台81用于实现光信号的接收和改变传播路径方向。

为接收第一滤波片88反射过来的光信号，光路改变平台81内设有变光路径，变光路径的入光口与光通口51对应，由光发射腔体101经过光通口51反射过来的光信号进入变光路径中传播。光接收腔体102内的光接收器件8沿光接收腔体102的长度方向设置，而进入光接收腔体102的光信号的传播方向则为垂直于光接收腔体102的长度方向，因此，进入变光路径的光信号需要改变传播方向以进入光接收器件8中。

本实施例中，在光路改变平台81的变光面810上设有反射片82，变光面810为光路改变平台81的倾斜设置的一个面，变光面810与光通口51对应。变光面810的倾斜方向为沿光纤适配器2至光接收器件8的方向。在变光面810上设置反射片82，使得在变光路径中传播的光信号在照射在反射片82后产生反射，并沿光接收腔体102的长度方向传播。

为保证经过光路改变平台81改变传播方向的光信号为平行光，避免长距离传输时出现光损耗，在光路改变平台81的出光口处设有第二滤波片83，第二滤波片83的出光口处设有反射面84，反射面84的出光口处设有光接收芯片85。反射面84将经过第二滤波片83滤光处理后的光信号接收，并向位于反射面84下方的光接收芯片85产生反射，由光接收芯片85接收光信号。

如图12所示的反射面的结构示意图，图中虚线箭头所示为反射面内光信号传播路径。本发明实施例提供的反射面84用于改变光信号的传播路径。光信号由光纤适配器2发出时具有一定的高度，而光接收芯片85的光敏面朝上，即来自光纤适配器2的光信号传播路径与光接收芯片85的光接收路径不一致，为了便于光接收芯片85接收到光信号，需要利用反射面84将较高传播的光信号向下反射进光接收芯片85内。

其中，反射面84包括入光面841、反射斜面842和出光底面843。入光面841朝向第二滤波片83，用于接收经过第二滤波片83的光信号。反射斜面842设置在光信号传播路径上，且倾斜设置，使得由入光面841射进的光信号在照射在反射斜面842后可以向下反射。出光底面843设置在反射路径上，且出光底面843上设有透镜844，由透镜844对反射光进行会聚。

光接收芯片85位于出光底面843的下方，光接收芯片85的光敏面与透镜844的出光口对应，使得光接收芯片85可以接收由反射面84传播来的光信号。

光接收芯片85在接收光信号时，需要借助TEC组件通过控温的方式筛选出不同波长的光信号。因此，如图13所示的光接收腔体的光器件结构示意图和图14所示的光接收腔体的分解结构示意图，本实施例提供的光模块中，在光接收腔体102内设置第二TEC组件9。而需要进行筛选不同波长光信号的元件为第二滤波片83，则由第二TEC组件9对第二滤波片83进行控温以筛选不同波长的光信号。

为保证光的耦合效果，在由第二TEC组件9实现制冷第二滤波片83时吸收热量的散热时，还可利用第二TEC组件9对第二滤波片83进行固定，以调整第二滤波片83在光路传输上的高度，保证光接收腔体102中的各个光器件的入光轴能够重合，即光路改变平台81的出光口与第二滤波片83的入光口对应，第二滤波片83的出光口与反射面84的入光口对应，以提高光接收光信号的光耦合效果。

为保证第二滤波片83对水平方向传播的光信号进行不同波长的筛选，将第二滤波片83进行竖直设置，即第二滤波片83垂直于壳体1的底板11，且与光信号的传输路径垂直。为便于第二TEC组件9调节第二滤波片83的温度，以通过控温的方式筛选不同波长的光信号，因此，将第二滤波片83设置在第二TEC组件9的侧壁上，进而需要第二TEC组件9也竖直设置，即侧立在光接收腔体102内，与底板11垂直。

由于第二TEC组件9设置在光路改变平台81和第二滤波片83之间，也就是说，光路改变平台81射出的光信号需要先经过第二TEC组件9后再进入第二滤波片83，为避免第二TEC组件9对光信号产生损耗，本实施例中，在第二TEC组件9上设有通光孔，通光孔与光路改变平台81的出光口相对，第二滤波片83贴附在通光孔上。

具体地，如图15所示的第二TEC组件的结构示意图和图16所示的第二TEC组件的另一角度的结构示意图，为实现第二滤波片83通过调节温度的方式筛选不同波长的光信号，第二TEC组件9包括分别侧立设置的第二TEC上热交换面91、第二TEC结构件92、第二TEC下热交换面96和第二TEC底座93。

第二TEC下热交换面96和第二TEC底座93均需设有通光口，根据在光路改变平台81的出光方向，在第二TEC底座93上设置第一通光口95，并在第二TEC下热交换面96的对应位置设置第二通光口920，在第二TEC上热交换面91的对应位置设置第三通光口（图中未示出）。将第二滤波片83固定在第二TEC上热交换面91上时，需使第二滤波片83贴附在第三通光口上，使得由光路改变平台81射出的光信号在连续经过第二TEC组件9上的三个通光口后能够进入第二滤波片83，便于第二TEC组件9对第二滤波片83进行控温筛选不同波长的光信号。

因此，在光接收腔体102内，如图11中的虚线箭头所示的路径，光信号的传播路径为：来自光纤适配器2的光信号，经过聚焦透镜80会聚后传播到第一滤波片88上，并产生反射，反射光经过光通口51进入光接收腔体102内，由光通口51射入光接收腔体102内的光，经过变光路径进入光路改变平台81内，入射光照射在反射片82后发生反射，反射光先后经过第二TEC组件9上的第一通光口95、第二通光口920和第三通光口进入滤波片83，实现光信号不同波长的筛选，筛选后的光信号进入反射面84，经过反射面84的反射光向下射出进入光接收芯片85内。

本实施例中，反射片82固定在光路改变平台81上，而为固定反射面84和光接收芯片85，以调整光接收器件在光路传输上的高度，保证光耦合效果。为此，如图13所示，光接收器件8还包括第二陶瓷基板86和第二导电金属层87，第二陶瓷基板86上设置第二导电金属层87、反射面84和光接收芯片85。第二陶瓷基板86用于固定反射面84和光接收芯片85，使得反射面84的出光口与光接收芯片85的光敏面对应，光接收芯片85可以接收反射面84传播的光信号，避免造成光损耗。

光接收芯片85与第二导电金属层87连接，第二陶瓷基板86通过第二导电金属层87与第二柔性电路板4连接，光接收芯片85接收到的光信号通过第二导电金属层87传递至第二柔性电路板4，以将光信号转换为电信号，实现光模块的光电转换。

为了便于第二导电金属层87与第二柔性电路板4之间连接，第二导电金属层87与第二柔性电路板4之间可以设置为同一平面/同样的高度。

由于本发明实施提供的光模块中，光收发器件400采用同一个光纤适配器进行光的发射与接收，即壳体1使用光纤适配器2进行光的发射及接收，所以发射光及接收光在光纤适配器处处于同一平面/同样的高度。

激光芯片61发出的光直接向光纤适配器2方向传输，传输过程中光轴的平面高度没有发生变化，或者发生了很小的高度变化；

接收光在光纤适配器处与发射光处于同一平面高度，接收光在传播到反射面之前，光轴的平面高度没有发生变化，或者发生了很小的高度变化。

由于光接收芯片的光敏面低于接收光的光轴，且光敏面的朝向与接收光的光轴方向不同，所以需要发射面改变接收光光轴的方向，以将接收光导向光接收芯片的光敏面，所以接收光的光轴在光敏面处发生了较大的平面高度变化，这表现在激光芯片61及光接收芯片85位于存在明显高度差距的不同平面上。

激光芯片61设置在第一导电金属层62表面，光接收芯片85设置在第二导电金属层87表面，由于激光芯片61与光接收芯片85位于不同高度的平面，所以第一导电金属层62与第二导电金属层87位于不同高度的平面。

由于第一导电金属层62与第一柔性电路板3位于同一高度平面，第二导电金属层87与第二柔性电路板4位于同一高度平面，所以第一柔性电路板3与第二柔性电路板4位于不同高度的平面。

所以，在壳体1的安装槽开口处，第一柔性电路板3与第二柔性电路板4位于堵块的不同表面，由堵块的厚度填补第一柔性电路板3与第二柔性电路板4之间的高度差。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种光模块，壳体1由隔热板5分隔成形成光发射腔体101和光接收腔体102；壳体1的一端设有与光发射腔体101连通的光纤适配器2。光发射腔体102内设有激光芯片61和第一滤波片88，激光芯片61发出的光进入光纤适配器2后射出。光接收腔体102内设有反射片82、第二滤波片83、反射面84和光接收芯片85，隔热板5上设有光通口51。来自光纤适配器2的光信号传播到第一滤波片88后发生反射，形成的反射光经过光通口84射向反射片82，经反射片82再次反射向第二滤波片83，通过第二滤波片83的光由反射面84向光接收芯片85的方向反射。可见，本发明提供的光模块，将光发射器件和光接收器件封装在同一个壳体内，在壳体内通过隔热板5将光发射器件和光接收器件进行隔开，以避免两个光器件产生热串扰；且二者共用一个光纤适配器2，形成单纤双向的光模块，可以保证光器件分别与光纤适配器的光路耦合角度，使耦合效果好。

为获得不同波长的光信号，本领域通常在光模块中采用波分复用技术调制不同波长的光信号，以提高光纤通信容量。为此，需要借助TEC（Thermoelectric cooler，半导体制冷器）进行热调。光模块中的光发射器件在发射光信号时，光发射器件内的激光芯片产生热量，为使激光芯片的温度稳定，避免改变激光芯片的出光波长，需借助一个TEC来维持激光芯片的温度稳定，以获得稳定的光信号；光接收器件在接收光信号时，由于来自光纤适配器的光有多个，为筛选出适宜波长的光信号，光接收器件需要借助另一个TEC通过控温的方式筛选出不同波长的光信号。

为避免光模块在工作时，使光接收器件8和光发射器件6产生热串扰现象以及TEC组件（7、9）无法调制光信号的现象，影响光接收器件8、光发射器件6性能及光模块的正常工作。本实施例提供的光模块，在光发射腔体101内设置第一TEC组件7，在光接收腔体102内设置第二TEC组件9。

图17为本发明实施例提供的第一TEC组件的结构示意图。具体地，在光发射腔体101内，如图7和图17所示，壳体1的底板11上设有第一TEC组件7，第一TEC组件7的上表面设置激光芯片61，第一TEC组件7用于将激光芯片61产生的热量由底板11导出。第一TEC组件7设置在第一陶瓷基板60的底部，第一陶瓷基板60上的激光芯片61在发出光信号时，易产生热量，其为光发射器件中产生热量的主要源头。

激光芯片61产生的热量传递至第一陶瓷基板60上，第一TEC组件7再将第一陶瓷基板60上的热量吸收，并将热量沿壳体1的底板11导出到壳体1的外侧。

为了更加清楚的说明第一TEC组件7的散热效果，本发明实施例提供的光模块中，第一TEC组件7包括第一TEC热交换面71、第一TEC结构件72和第一TEC底座73。

第一TEC热交换面71的顶部设置第一陶瓷基板60，第一TEC热交换面71用于吸收第一陶瓷基板60上激光芯片61产生的热量。第一TEC热交换面71的底部连接有第一TEC结构件72，第一TEC结构件72固定在第一TEC底座73上，第一TEC结构件72用于将第一TEC热交换面71吸收的热量传递至第一TEC底座73上，而第一TEC底座73固定在底板11上，因此，可由底板11将第一TEC底座73携带的热量导出到壳体1的外侧。

可见，在光发射腔体101内，光发射器件产生的热量的散热导出路径为：第一TEC热交换面71通过第一陶瓷基板60吸收激光芯片61产生的热量，并将热量经过第一TEC结构件72传导到第一TEC底座73上，再由第一TEC底座73将热量经由底板11导出。

本实施例中，第一TEC组件7还包括第一电极74，第一电极74用于为第一TEC组件7供电，实现散热效果。第一电极74的一端与第一导电金属层62电连接，第一电极74的另一端固定在第一TEC底座73上。第一导电金属层62将一部分电能传输给激光芯片61，以保证激光芯片61的正常工作；再将另一部分电能传输给第一电极74，以由第一电极74保证第一TEC组件7的正常工作。为了第一陶瓷基板60上的第一导电金属层62能够平稳地为第一电极74提供电量，需要第一电极74的高度与第一陶瓷基板6的高度平齐。

可见，第一TEC组件7在将激光芯片61产生的热量沿底板11导出到壳体1外侧的同时，也可将自身产生的热量由该散热导出路径经底板11导出，使得光发射器件6和第一TEC组件7均处于正常的温度环境中，不会出现热串扰，也不会影响第一TEC组件7调制光信号的效果，以保证光发射器件6和第一TEC组件7的性能。

在光接收腔体内，由于第二滤波片83进行竖直设置，即第二滤波片83垂直于壳体1的底板11，且与光信号的传输路径垂直，以使光信号穿过第二滤波片83。因此，为便于第二TEC组件9调节第二滤波片83的温度，以通过控温的方式筛选不同波长的光信号，需将第二滤波片83设置在第二TEC组件9的侧壁上，进而需要第二TEC组件9也竖直设置，即侧立在光接收腔体102内，与底板11垂直。

可见，为了适应光传播路径，在光发射腔体101内，第一TEC组件7位于第一陶瓷基板60的下面且与底板11平行，使得第一TEC热交换面71与激光芯片61的出光方向平行；而在光接收腔体102内，第二TEC组件9与底板11垂直，第二TEC上热交换面91与光传播方向垂直，使得第一TEC热交换面71与第二TEC上热交换面91相互垂直。

本实施例中，第二TEC组件9调节第二滤波片83的温度，以通过控温的方式筛选不同波长的光信号时，采用的散热导出路径为由壳体1的侧壁12导出。

为了更加清楚的说明第二TEC组件9的散热效果，参见图15所示的第二TEC组件的结构示意图和图16所示的第二TEC组件的另一角度的结构示意图，本发明实施例提供的光模块中，第二TEC组件9包括分别侧立设置的第二TEC上热交换面91、第二TEC结构件92、第二TEC下热交换面96和第二TEC底座93。

第二TEC上热交换面91的外侧壁上设置第三滤波片83，第二TEC上热交换面91用于吸收对第三滤波片83进行温度控制时产生的热量。第二TEC上热交换面91的内侧壁与第二TEC结构件92连接，第二TEC结构件92固定在第二TEC下热交换面96上，第二TEC结构件92的两端分别连接第二TEC上热交换面91和第二TEC下热交换面96。第二TEC下热交换面96固定在第二TEC底座93的侧壁上，第二TEC下热交换面96用于将第二TEC上热交换面91吸收的热量传递至第二TEC底座93上，而第二TEC底座93的一端与壳体1的侧壁12连接，因此，可由壳体1的侧壁12将第二TEC底座93携带的热量导出壳体1的外侧。

可见，在光接收腔体102内，第二TEC组件9的散热导出路径为：第二TEC上热交换面91吸收对第三滤波片83进行温度控制时产生的热量，并将热量经过第二TEC结构件92传导到第二TEC下热交换面96上，再由第二TEC下热交换面96将热量传导至第二TEC底座93上，第二TEC底座93将热量经过壳体1的侧壁12导出。

第二TEC底座93用于承载第二TEC下热交换面96，以将第二TEC下热交换面96传递来的热量传导到壳体1的侧壁12上。由于光传播路径为水平方向且平行于侧壁12，传播过来的光信号需经过第三滤波片83，因此，需要第三滤波片83同时垂直于底板11和侧壁12设置，并贴附在第二TEC上热交换面91上，使得第二TEC上热交换面91也同时与底板11和侧壁12垂直，为便于热量的传递，第二TEC底座93需同时垂直于底板11和侧壁12。

在光接收腔体102内实现散热的面为壳体1的侧壁12，第二TEC底座93用于承载第二TEC组件9的部分用于接收热量，即与第二TEC下热交换面96接触的部分用于接收热量，第二TEC底座93的用于接收热量的部分的其中一个端部沿侧壁12延伸，形成的延伸部分与用于接收热量的部分垂直并与侧壁12接触；第二TEC底座93的用于接收热量的部分的另一个端部沿与侧壁12相反的方向延伸，使得第二TEC底座93呈Z型结构。第二TEC底座93接收到热量后利用自身的Z型结构特点将热量传导至壳体1的侧壁12，实现热交换。

在光接收腔体102内，实现热交换的是壳体的侧壁12，而不是如光发射腔体101中采用的底板11。底板11和侧壁12垂直，使得两个热交换面（第二TEC上热交换面91和第一TEC热交换面71）吸收的热量通过壳体1的不同面传导，可以避免两个腔体（光发射腔体101和光接收腔体102）出现热串扰。

为提高热量导出效果，Z型的第二TEC底座93包括：分别垂直于底板11的热量接收部931和热量导出部932。热量接收部931用于接收第二TEC下热交换面96传导的热量，热量导出部932用于实现热量接收部931接收的热量沿侧壁12的导出，且可增加第二TEC底座93与侧壁12的接触面积，提高散热效率。

热量接收部931与第二TEC下热交换面96贴合，热量接收部931的一端与热量导出部932垂直连接，热量导出部932固定在侧壁12上，热量导出部932即为第二TEC底座93沿侧壁12延伸的延伸部分。第二TEC下热交换面96传递的热量可被热量接收部931吸收，并由热量导出部932将热量经过侧壁12导出到壳体1的外侧。由于热量接收部931与侧壁12垂直，使得热量导出部932贴合在侧壁12上，热量导出部932可增大热量的导出面积，提高散热效果。

为使第二TEC组件9能够正常工作，本实施例中，在第二TEC底座93的另一个端部设置供电部933。可见，第二TEC底座93沿侧壁12延伸的延伸部分形成热量导出部932，而为避免供电部933影响光信号的传输，将供电部933设置在靠近隔热板5的一侧，即第二TEC底座93向与侧壁12相反的方向延伸的部分形成供电部933，由热量导出部932、热量接收部931和供电部933形成Z型结构。供电部933与热量接收部931的另一端垂直连接，并朝向第二陶瓷基板86的方向延伸，便于第二陶瓷基板86为供电部933供电。

第二TEC底座93向侧壁12延伸的部分大于第二TEC底座93向与侧壁12相反的方向延伸的部分，使得热量导出部932的面积大于供电部933面积。增大热量导出部932的面积可以提高热量导出部932与侧壁12的接触面积，以提高散热效率。供电部933用于实现第二TEC组件9的供电，因此，供电部933的大小能够满足电传导要求即可。

为使第二TEC组件9能够正常工作，本实施例中，将用于供电的部件设置在第二TEC底座93上。即第二TEC组件9的一端设有供电块94，具体地，供电部933设置在第二TEC底座93上，供电部933与热量接收部931的另一端垂直连接。为避免供电部933影响光信号的传输，将供电部933设置在靠近隔热板5的一侧。

供电块94上设有第三导电金属层，第三导电金属层涂覆于供电块94的侧壁941上和上表面942上。供电块94由第二柔性电路板4为光接收器件供电，即第二导电金属层87与供电块94的侧壁941上的导电金属层连接，侧壁941上的导电金属层与供电块94的上表面942的导电金属层连接，上表面942的导电金属层与第二TEC上热交换面91连接，因此，由第二柔性电路板4分别通过第二导电金属层87和第三导电金属层为第二TEC上热交换面91供电，以保证第二TEC组件9的正常工作。

可见，在光接收腔体102内实现散热时，光接收腔体102内光接收器件8的散热导出路径与光发射腔体101内光发射器件6的散热导出路径不同，光发射器件6的散热导出路径为由壳体1的底板11导出，而光接收器件8的散热导出路径则由壳体1的侧壁12导出。两个腔体采用不同的散热导出路径散热，可保证两个腔体的散热效果，避免两个腔体采用同一个散热导出路径使得两个腔体散出的热量相互影响，进而使散热效率降低。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

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进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (4)

1.一种光模块，其特征在于，包括：壳体、第一柔性电路板、第二柔性电路板及光纤适配器；所述壳体的腔内具有激光芯片、光接收芯片、第一导电金属层及第二导电金属层；所述壳体的第一侧面具有与所述光纤适配器连通的开口；所述激光芯片的出光方向朝向所述光纤适配器，所述光接收芯片的入光方向朝向所述壳体的底面；所述壳体的第二侧面具有供所述第一柔性电路板及所述第二柔性电路板分别伸入的安装槽；所述安装槽内具有堵块，所述第一柔性电路板位于所述堵块的上表面，所述第二柔性电路板位于所述堵块的下表面；所述激光芯片位于第一导电金属层表面，所述第一导电金属层与所述第一柔性电路板电连接；所述光接收芯片位于第二导电金属层表面，所述第二导电金属层与所述第二柔性电路板电连接。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一导电金属层与所述第二导电金属层相对于所述光纤适配器具有不同的平面高度，所述第一柔性电路板贴设在所述第一导电金属层表面，所述第二柔性电路板贴设在所述第二导电金属层表面。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述壳体中包括隔热板，所述隔热板将所述壳体分隔为光发射腔体及光接收腔体，所述第一柔性电路板伸入所述光发射腔体，所述第二柔性电路板伸入所述光接收腔体，所述第一柔性电路板与所述第二柔性电路板之间不存在投影重叠。

4.根据权利要求2或3所述的光模块，其特征在于，所述激光芯片及所述光接收芯片相对于所述光纤适配器具有不同的平面高度。