CN110989099A - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种光模块。本申请提供一种光模块，包括：电路板、相干调制解调器、发射光纤适配器、接收光纤适配器、第一光纤，一端与光源装置连接，另一端与所述相干调制解调器连接，用于将出射光传输至所述相干调制解调器中；光源装置，设置在所述电路板的表面，与所述供电电路连接以获得供电，用于对相干调制解调器发出不携带信息的出射光，包括：腔体、光源专用电路板，固定安装在所述电路板上表面用于承载所述腔体和供电；电连接器，设置于光源专用电路板和电路板之间，用于电路连接；激光输出端，设置于所述腔体外壁，用于光源装置与第一光纤对接；发射激光器芯片，设置于腔体内部用于产生出射光。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

随着网络系统业务量的增加，通信系统需要在原有设备体积不变的情况下提升系统的传输容量，进而实现高密度传输。光模块被广泛应用在通信网络和通信网络的光传输设备中，光模块可以用于实现路由器的光口，光模块利用电连接器与路由器中的系统侧设备连接，光模块还可以安装在城域网或骨干网络中传输设备的线路侧板卡中，进行长距离光信号传输。

在一些光模块的实现中，将光模块的构造分成了发射模块和接收模块。在光发射模块中输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)发射出相应速率的调制光信号，其内部带有光功率自动控制电路，使输出的光信号功率保持稳定，通常光源是集成在光发射模块中的；光接收模块将一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号，经前置放大器后输出相应码率的电信号，其光源也是集成在接收模块芯片中的。

发明内容

本申请提供一种光模块，可以实现在长距离光通信系统中相干调制与相干解调。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种光模块，包括：

电路板，包括供电电路和信号电路，用于供电及传递电信号；

光源装置，设置在所述电路板的表面，与所述供电电路连接以获得供电，用于发出不携带信息的出射光；

第一光纤，一端与所述光源装置连接，另一端与相干调制解调器连接，用于将所述出射光传输至所述相干调制解调器中；

所述相干调制解调器，与所述信号电路电连接以进行电信号传递；用于对接收到的光进行相位调制或相位解调；

所述光源装置包括：

腔体，内部承载发射激光器芯片，侧壁具有与所述发射激光器芯片电连接的引脚；所述发射激光器芯片发出所述不携带信息的出射光；

光源专用电路板，与所述腔体侧壁的引脚电连接，用于向所述引脚供电；

电连接器，设置于所述光源专用电路板和所述电路板之间，用于建立电路板和光源专用电路板之间的电路连接；

激光输出端，设置于所述腔体外壁，用于连接所述第一光纤。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：通过光源装置为相干调制解调器提供不携带信息的光，利于相干调制解调器实现光的相位调制或相位解调，从而实现光信号的发射或接收；

通过设置光源专用电路板及电连接器，在光模块电路板和光源专用电路板之间建立起电路连接，可以提高光源装置供电的稳定性；通过设置激光输出端可以降低光源装置和其外部光纤耦合的难度，整体上提高了光源装置的可靠性。

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为光通信终端连接关系示意图；

图2为光网络终端部件示意图；

图3为本发明实施例提供的一种光模块部件示意图；

图4为本发明实施例提供光模块分解部件示意图；

图5为本申请实施例提供光模块分解部件局部放大图；

图6为本申请实施例光模块光源装置500整体位置示意图；

图7为本申请实施例光模块光源装置500的分解部件示意图；

图8为本申请实施例光模块电连接器503部件示意图；

图9为本申请实施例光模块光源装置500贴片分解部件示意图；

图10为本申请实施例光源专用电路板502与电路板300相对位置部件示意图；

图11为本申请实施例光模块相干调制示意图；

图12为本申请实施例光模块相干解调示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

光纤通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导等信息传输设备中传输，利用光在光纤/光波导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使用的是电信号，为了在光纤/光波导等信息传输设备与计算机等信息处理设备之间建立信息连接，就需要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、电信号的相互转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过其内部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、数据信号以及接地等；采用金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的主流连接方式，以此为基础，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。

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终端100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接；

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200的光网络终端100完成。

光模块200的光口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电口对外接入光网络终端100中，与光网络终端100建立双向的电信号连接；在光模块内部实现光信号与电信号的相互转换，从而实现在光纤与光网络终端之间建立信息连接；具体地，来自光纤的光信号由光模块转换为电信号后输入至光网络终端100中，来自光网络终端100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。

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

至此，远端服务器通过光纤、光模块、光网络终端及网线，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；光网络终端是光模块的上位机，向光模块提供数据信号，并接收来自光模块的数据信号，常见的光模块上位机还有光线路终端等。

图2为光网络终端部件示意图。如图2所示，在光网络终端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内部设置有电连接器，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部。

光模块200插入光网络终端中，具体为光模块的电口插入笼子106内部的电连接器，光模块的光口与光纤101连接。

笼子106位于电路板上，将电路板上的电连接器包裹在笼子中，从而使笼子内部设置有电连接器；光模块插入笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量传导给笼子106，然后通过笼子上的散热器107进行扩散。

图3为本发明实施例提供的一种光模块部件示意图，图4为本发明实施例提供光模块分解部件局部放大示意图，图5为本发明实施例提供的一种光模块的分解部件局部放大示意图。如图3、图4、图5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、解锁部件203、电路板300、光源装置500、相干调制解调器600、增益放大器700、接收光纤适配器801、发射光纤适配器802、数字信号处理芯片900。

上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口的包裹腔体；包裹腔体的外轮廓一般呈现方形体，具体地，下壳体包括主板以及位于主板两侧、与主板垂直设置的两个侧板；上壳体包括盖板，盖板盖合在上壳体的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳体还可以包括位于盖板两侧、与盖板垂直设置的两个侧壁，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体盖合在下壳体上。

两个开口具体可以是在同一方向的两端开口，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，电路板的金手指从电口204伸出，插入光网络终端等上位机中；另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接接收光纤适配器801；电路板300、光源装置500、相干调制解调器600、增益放大器700、接收光纤适配器801、发射光纤适配器802、数字信号处理芯片900等光电器件位于包裹腔体中。

采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、光源装置500、相干调制解调器600、增益放大器700、接收光纤适配器801、发射光纤适配器802、数字信号处理芯片900等器件安装到壳体中，由上壳体、下壳体形成光模块最外层的封装保护壳体；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；一般不会将光模块的壳体做成一体部件，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽部件无法安装，也不利于生产自动化。

解锁部件203位于包裹腔体/下壳体202的外壁，用于实现光模块与上位机之间的固定连接，或解除光模块与上位机之间的固定连接。

解锁部件203具有与上位机笼子匹配的卡合部件；拉动解锁部件的末端可以在使解锁部件在外壁的表面相对移动；光模块插入上位机的笼子里，由解锁部件的卡合部件将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁部件，解锁部件的卡合部件随之移动，进而改变卡合部件与上位机的连接关系，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。

电路板300上设置有电路走线、电子元件(如电容、电阻、三极管、MOS管)及芯片(如MCU、激光驱动器、限幅放大芯片、时钟数据恢复CDR、电源管理芯片、数据处理芯片DSP)等。

电路板设置有供电电路和信号电路，所述电路板通过电路走线将光模块中的用电器件按照电路设计连接在一起，以实现供电、电信号传输及接地等电功能。

电路板一般为硬性电路板，硬性电路板由于其相对坚硬的材质，还可以实现承载作用，如硬性电路板可以平稳的承载芯片；当光收发器件位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳的承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中，具体地，在硬性电路板的一侧末端表面形成金手指，用于与电连接器连接；这些都是柔性电路板不便于实现的。

部分光模块中也会使用柔性电路板，作为硬性电路板的补充；柔性电路板一般与硬性电路板配合使用，如硬性电路板与光收发器件之间可以采用柔性电路板连接。

光收发器件包括光发射部件及光接收部件两部分，分别用于实现光信号的发射与光信号的接收。光发射部件及光接收部件可以结合在一起，也可以相互独立。

图5为本发明实施例提供的一种光模块的分解部件局部放大示意图，所述光模块还包括光源装置500，相干调制解调器600，增益放大器700，接收光纤适配器801、发射光纤适配器802、数字信号处理芯片900。

图6为本发明实施例提供的一种光模块光源装置500整体位置示意图。

光源装置500设置在电路板300靠近光口205一端的边缘侧，所述光源装置也称为ITLA。光源装置500包括腔体501，光源专用电路板502，电连接器503，激光输出端506，贴片和发射激光器芯片，如图7所示。

图7为本发明实施例提供的一种光模块光源装置500的分解部件示意图。

光源专用电路板502固定连接至光模块的电路板300的上表面，例如具体地在所述光源专用电路板的四个角分设置4个通孔，然后使用螺栓连接的方式与其下方的电路板300进行固定连接。光源专用电路板502与电路板300之间具有保持有空间缝隙。所述光源专用电路板一方面连接至光源装置500的腔体501用于给腔体501体内部的发射激光器芯片(图中未显示)进行供电，另一方面光源专用电路板502还通过电连接器503与电路板300的供电电路建立电路连接，从而使得电路板300通过电连接器503对光源专用电路板502提供电流。

腔体501为长方体部件，其内部形成装载发射激光器芯片的空腔，其包裹腔体的外轮廓一般呈长方体。具体地，腔体501的下表面通过下贴片505固定连接在电路板300的上表面，例如可以使用螺栓固定或者卡合部件的方式进行固定连接，如图7所示。

在一些实施例中，光源专用电路板502的一边开设有与腔体501相适应的豁口，用于进一步将腔体501卡入所述豁口进行位置的限位，如图7所示，从而将腔体501牢固的固定在电路板和光源专用电路板之间，避免在光模块内部产生位置的移动。

在一些实施例中，腔体501的一侧长边所在的竖直侧壁和与其相邻的一侧短边所在的竖直侧壁分别设置有一排引脚，所述引脚的一段与腔体501内部发射激光器芯片的供电端口建立电路连接，其另一端可以采用蝶形封装的方式焊接至光源专用电路板502的表面，如图7所示，从而实现腔体501内部设置的发射激光器芯片和光源专用电路板502、电路板300的电路连接，实现光源装置500的供电。

光源专用电路板的豁口在其长边与长边相邻的短边分别设置有金属焊盘，金属焊盘焊接至腔体侧壁的引脚，用于为所述发射激光器芯片提供电流。

在一些实施例中，腔体501外壁的引脚设置在光源专用电路板502和电路板300之间的空间缝隙中，即在打开光模块的上壳体201后无法直接观察到所述引脚，如图10所示，这样设置的有益效果在于可以避免光模块内部的其他零部件对所述引脚的碰撞，保护光源装置500的腔体501和光源专用电路板502之间的电路连接的稳定性。

图8为本发明实施例提供的一种光模块电连接器503部件示意图。

电连接器503为的外轮廓一般呈长方体，设置于光源专用电路板502和电路板300之间。具体地，其上端设置有双排的金属引脚焊接至光源专用电路板502的上表面，所述电连接器下端设置有双排的金属引脚焊接至电路板300的上表面，从而使得电路板300和光源专用电路板502之间建立电路连接，所述电路板300通过供电电路可以为光源专用电路板502提供工作电流。电连接器503一方面起到了在上述2个电路板之间建立电路连接的作用，另一方面对光源专用电路板502也起到了物理支撑的作用。

继续参考图7，激光输出端506设置与腔体501外壁的一侧，通常朝向于相干调制解调器600的一侧，用于光源装置500的对外连接。激光输出端506为具有内部空腔的圆柱体，其连接光纤的一端为收口设置，用于对接光模块内部的第一光纤；其固定连接至腔体501外壁的一段可以通过卡合部件的方式，或者一体成型的方式固定连接至腔体501的外壁。激光输出端506的末端连接有至相干调制解调器600的第一光纤，如图5所示，用于对所述相干调制解调器提供输入的出射光，由此可见，激光输出端506可以实现对接光源装置500外部光纤和光源装置500内部发射激光器芯片发射的激光。

发射激光器芯片集成于腔体501的内部空腔内。发射激光器芯片发射的出射光通过激光输出端506和与之连接的第一光纤传送至与光源装置500连接的相干调制解调器600用于相干光的调制或者解调。

在一些实施例中，光源装置500具有封装部件以将发射激光芯器片封装起来，已有的封装部件包括同轴封装TO-CAN、硅光封装、板上芯片透镜组件封装COB-LENS、微光学XMD封装。封装还分为气密性封装及非气密性封装，封装一方面为发射激光器芯片提供稳定、可靠的工作环境，另一方面形成对外的电连接及光输出。根据产品设计及工艺，光模块会采用不同的封装以制作光源装置；发射激光器芯片有垂直腔面出光，也有边发光，发射激光器芯片出光方向的不同也会影响对封装形态的选择；各种封装之间具有明显的技术区别，不论从部件还是从工艺都是不同的技术方向，本领域技术人员知晓，虽然不同封装实现的目的具有一定的相同点，但是不同封装属于不同的技术路线，不同的封装技术之间不会相互给与技术启示。

需要说明的是，激光以较好的单波长特性及较佳的波长调谐特性成为光模块乃至光纤传输的首选光源，而其他类型的光如LED光等，常见的光通信系统一般不会采用，即使特殊的光通信系统中采用了这种光源，其光源的特性及芯片部件与激光存在较大的差别，使得采用激光的光模块与采用其他光源的光模块存在较大的技术差别，本领域技术人员一般不会认为这两种类型的光模块可以相互给与以技术启示。

需要说明的是，在本实施例中发射激光器芯片发出的光是一种不携带任何信号的出射光。在一些实施例中，发射激光器芯片还可以被配置为发出不携带信息的出射光并且其功率不会发生变化，即发射激光器芯片或光源装置发出的出射光是一种不包含任何信号且功率恒定的光。在一些实施例中，所述不包含任何信号且功率恒定的出射光还可以是一种单一波长的光。

继续参考图7，所述贴片包括上贴片504和下贴片505。

图9为本发明实施例提供的一种光模块光源装置500中贴片分解部件示意图。

上贴片504的下表面覆盖贴装在腔体501的上表面，并且上贴片504的上表面可操作紧贴连接至光模块上壳体201的内壁上，上贴片504具体可以采用金属材料制成的薄片，或其他同样具备导热和屏蔽信号功能的材料制成。

下贴片505的下表面贴装固定在光模块的下壳体202的内壁表面，所述下贴片的上表面与腔体501的下表面紧密贴装在一起，下贴片505具体可以采用金属材料制成的薄片，或其他同样具备导热和屏蔽信号功能的材料制成。光源装置500腔体内发射激光器芯片在发射激光过程中产生的热量会传递至腔体表面，然后通过上贴片504和下贴片505将热量传递至光模块的上壳体201和下壳体202，从而达到散热的作用。并且光模块的上壳体201和下壳体202都是金属材料制成，具有良好的导热和信号屏蔽效果，通过再次设置所述贴片进一步对光源装置500产生的热能进行传导可以保证光源装置500输出稳定的激光。

在一些实施例中，上贴片504和下贴片505通常设置为与光源装置500的腔体501相适应的矩形装置，所述矩形装置的四个角可以分别设置通孔用于螺栓固定，如图9所示。

在一些实施例中，上贴片504和下贴片505的矩形长边的中部位置分别设置有豁口，所述豁口位置设置有外翻的折边，所述折边可以用于翻折卡合固定光源装置的腔体501的外壁，从而是的光源装置腔体可以固定在上贴片和下贴片之间，如图9所示。

继续参考图5，增益放大器700设置于电路板300的上表面，所述放大器内部为腔体，其包裹内部腔体的外壁轮廓一般呈长方体。增益放大器700的腔体内部设置有掺铒放大器系统，其外壁还包括一个光输入端口和一个光输出端口。

所述光输入端口通过光纤连接至相干调制解调器600的光信号输出端口；增益放大器700的光输出端口通过光纤连接至发射光纤适配器802，如图5所示。需要说明的是，增益放大器700的光输出端口与发射光纤适配器802之间的光纤可以使用单模熔接，在光模块内部其曲率半径的设置应大于等于10mm。

增益放大器700的光输入端口接收从相干调制解调器600的光信号输出端口发送的光信号，并通过其内部的掺铒放大器系统行增益放大后从光输出端口输出，最终通过光纤传送至发射光纤适配器802再输出至所述光模块外部的光纤中。

在一些实施例中，增益放大器700腔体内设置的掺饵放大器系统包括光纤耦合器、隔离器、对掺饵放大器提供泵浦光的浦激光器、掺铒光纤、和波分复用器WDM。增益放大器700可以实现对输入光信号的放大，使得光模块能够输出光功率稳定且满足增益要求的光信号。

在一些实施例中，增益放大器700腔体内部的掺饵放大器系统具体设为双极联放大器，在上述实施例中所述元器件构成第一级放大系统的基础上，还包括与第一级放大系统元器件串联的第二级放大系统。需要说明的是，所述第二级放大系统的掺饵光纤长度大于第一级放大系统的掺饵光纤长度。通过多级放大系统的级联以及多个隔离器的设置，降低了双级级联低噪声掺铒光纤放大器光学系统的噪声系数，降低了泵浦激光器长期工作的失效率，提高了光模块输出功率的稳定性。

继续参考图5，接收光纤适配器801、发射光纤适配器802固定设置于电路板300的一端，包括接收光纤适配器801和发射光纤适配器802。

在本实施例中，接收光纤适配器801、发射光纤适配器802可以采用螺栓固定的方式固定在电路板300的表面。

接收光纤适配器801、发射光纤适配器802对内用于连接光模块内部的光纤，对外用于连接来自光口205外部的光纤。具体地，接收光纤适配器801在光口内部的端口通过第二光纤连接至相干调制解调器600的光信号输入端口；发射光纤适配器802内部的端口通过光纤连接至增益放大器700的EDFA光输出端口。所述接收光纤适配器801、发射光纤适配器802在光口205中用于对接外部光纤的端口通常设置为标准端口，例如可以设置为FC，SC或LC等。需要说明的是，因为光纤为软体材质，因此外部光纤和内部光纤直接不能够直接的进行对接，如果直接对接其内部的光耦合效率会较低，因此需要接收光纤适配器801、发射光纤适配器802作为连接件进行连接。

需要说明的是，在一些实施例中，所述光模块可以不配置增益放大器700，上述发射光纤适配器802直接通过光纤连接至相干调制解调器600的光信号接收端口。

继续参考图5，数字信号处理芯片900为外部轮廓呈高度较低的正方体贴装在电路板300靠近电连接器301的电路板表面。

数字信号处理芯片900与电路板300的信号电路和供电电路建立电连接，进一步通过电路板300内部的信号电路、供电电路与相干调制解调器600建立双向的电路连接从而对电信号和/或数据信息进行传输。

另一方面，数字信号处理芯片900还通过电路板300内部的电路与电路板300末端的电连接器301建立连接。在本实施例中，所述电连接器具体可以设置为金手指。

数字信号处理芯片900可以通过连接至所述电路板300末端的金手指接收上位机系统发送的电信号并进行处理，然后将所述电信号发送给相干调制解调器600驱动其内部的马赫-曾德尔调制器实现相干调制。

数字信号处理芯片900还可以通过连接至电路板300末端的金手指将相干调制解调器600发出的解调后的电信号发送至上位机系统。

在光发射的过程中，数字信号处理芯片900通过电路板300上的电路输出电信号至相干调制解调器600，用于将电信号通过光的干涉原理加载到发射激光器芯片发射的光上，从而将电信号转换为光信号。

在光接收过程中，数字信号处理芯片900通过电路板300上的电路接收相干调制解调器600通过相干原理将光信号解调的电信号，并经所述电信号通过与之连接的金手指发送到上位机系统。

由此可见，数字信号处理芯片900主要用于将上位机发送的信号经过处理发送给相干调制解调器600，实现将电信号加载到光上。另一方面，数字信号处理芯片900接收相干调制解调器600解析的电信号并将所述电信号发送给上位机系统。

需要说明的是，数字信号处理芯片900与光模块内部的MCU微处理器为不同的装置，MCU微处理器用于光模块的监控与控制功能，并上报光模块的一些状态量给上位机系统。

继续参考图5，相干调制解调器600贴装在电路板300的表面，在本实施例中，所述相干调制解调器具体可以设置在电路板300中部的位置。

相干调制解调器600的外部包括激光接收端口、光信号输出端口和光信号接收端口。上述三个端口可以设置在所述相干调制解调器的一侧，也可以设置于所述相干调制解调器的不同侧。

激光接收端口通过第一光纤连接至光源装置500的激光输出端506，如图5所示，用于接收发射激光器芯片发出的不包含信号且功率恒定的光，用于相干调制解调器600进行相干调制使用。需要说明的是，所述激光接收端口与激光输出端506之间的第一光纤可以使用保留熔接，在光模块内部所述光纤其曲率半径的设置应大于等于7.5mm。

光信号输出端口通过光纤连接至电路板300上固定安装的增益放大器700的光输入端口。上述激光接收端口接收到的发射激光器芯片发射的干涉光进入相干调制解调器600进行调制后从光信号输出端口输出到增益放大器700，然后进行后续的增益放大处理。需要说明的是，所述光信号输出端口与增益放大器的光输入端口之间的光纤可以使用单模熔接，在光模块内部所述光纤其曲率半径的设置应大于等于10mm。

光信号接收端口通过第二光纤连接至接收光纤适配器801，用于接收光模块外部光纤传送的用于解调的光信号，既携带信息的光信号。光模块外部的光信号通过接收光纤适配器801内部连接的第二光纤将光信号发送至相干调制解调器600的光信号接收端口，用于相干调制解调器600对所述光信号进行解调。需要说明的是，接收光纤适配器801与相干调制解调器600的光信号接收端口之间的光纤可以使用单模熔接，在光模块内部其曲率半径的设置应大于等于5mm。

在光信号的接收过程中，光信号经过相干调制解调器600的解析生产电信号，然后通过相干调制解调器600与电路板300之间建立的双向电路连接的传输，将上述电信号通过电路板300内部的信号电路发送至数字信号处理芯片900进行后续处理。在本实施例中，由于相干调制解调器600贴装在电路板的表面，因此连接部位的细节在图中没有显示。

在一些实施例中，光模块还可以包括设置在电路板300上的绕纤装置，其具体可以设置为具有竖直环形围挡边的装置，通过在其内壁设置走线凹槽或引导绕线装置，可以用于光模块内部的光纤的缠绕和限位。所述绕纤装置的形状及部件可根据实际情况进行定制，在本申请中不做具体的限定。

从功能实现的角度出发，相干调制解调器600包括实现相干调制和相干解调2个功能。在实际的光模块制造工艺中，所述相干调制解调器具体以芯片封装的方式实现。光模块中的光信号调制过程与解调过程的原理在一定程度上虽然类似，并且调制和解调在同一个芯片中实现。但是在光模块中光信号实现调制和解调的原理是不同的，其在技术上是没有相互关联的。

虽然在实际的制作工艺中，相干调制器和相干解调器可以分别有两个芯片来是实现其功能，但是在光模块小型化的趋势下，完全可以使用1个芯片完成上述功能的集成。所以本申请实施例提供的光模块中的调制和解调在实际的物理构造中由同一个元件实现，即相干调制解调器600。

在本申请实施例中提供的光模块中光源装置500发出的光不包含任何信号，仅仅是用来与电信号进行调制或者解调的稳定光源。所述光源装置发出稳定激光后，所述激光进入与光源装置500连接的相干调制解调器600，然后所述相干调制解调器600根据光的干涉原理对所述激光进行调制并输出光信号。在本实施例中，光源装置500用于发出激光的具体装置为腔体501内部设置的发射激光器芯片。

在一些传统的光模块制造工艺中光信号调制是根据激光器的驱动电流的大小来控制激光器发出的光功率的大小来达到调制目的。还有一些传统实现方式中，发射激光器芯片发出的光是恒定功率，即发射激光器芯片发出的光在功率上不会产生变化，这种发射激光器芯片构造的光模块还会在光源所在芯片内设置电吸收调制器，从而进一步实现发射激光器芯片发射输出光的功率可变化，进一步实现了光电转换。因此，在物理层面观察，发射激光器芯片和电吸收调制器是封装在同一个芯片的，光模块通过光功率的变化来实现光信号的调制和解调。

而在本申请实施例提供的光模块，发射激光器所在的芯片发出的光的功率是没有强弱变化的，也可以认为光源装置500发出的光的光的功率是没有强弱变化的，即为恒定功率的光。因此在光模块中光信号的调制是根据光的相干原理通过相干调制解调器600来实现的。

由此可见，本申请实施例提供的相干调制解调器实现光电转换与传统的根据光功率强弱变化实现调制的方法是不同的。

需要说明的是，在光模块中，根据光的干涉原理最少需要2个相干光源进行干涉过程，从而实现相干光之间的相位差，进一步可以实现相干调制或解调。因此，在本申请实施例提供的光模块中，通常认为的光发射次模块和光接收次模块并没有分别设置，而是设置在同一个物理模块中，既上述相干调制解调器600。

在本申请实施例中，光源装置500是独立的存在。光模块的相干调制解调器600的体积较大；并且光信号的发射以及接收都是由相干调制解调器600依据相干原理来实现的，光功率不需要进行强弱变化的调整，因此在光模块中光源装置500是独立设置的。

在光信号的接收过程中，需要对相干调制解调器600提供一个本振光，然后结合接收到的光信号进行解调。所述本振光也是由光模块中的光源装置500来提供的，即由发射激光器芯片发出的激光。相干调制解调器600内部设置有光路分歧，接受来自第一光纤的出射光，并将所述出射光分解为第一出射光和第二出射光，所述第一出射光用于在相干调制解调器600中进行相干调制并输出携带信息的光信号至发射光纤适配器801，所述第二出射光用于和接收光纤适配器802传送的携带信息的光相干解调输出接收电信号。

在光模块中，发射激光器芯片一方面提供光模块进行光信号调制需要的光，另一方面也提供了光模块在解析光信号过程中需要的本振光。因此，在本申请实施例提供的光模块的发射激光器芯片是单独设置的，即光源装置500也是单独设置的。在相干模块中，如果不涉及额外增益情况下，光模块不需要提供一种功率变化的光源，相干调制解调器600和发射激光器芯片分离设计的构造能够有效的小型化光模块的体积。

在光模块中，相干调制解调器600将发射激光器芯片发射的不包含信号、并且功率不变的光(既第一出射光)进行调制，从而将数字信号处理芯片发送的电信号加载到所述的相干光上，实现光信号的调制。另一方面，相干调制解调器600还可以将接收到的外部光纤传送的光信号，即携带信息的光，结合发射激光器芯片发出的本振光(既第二出射光)对所述光信号根据光的干涉原理进行解调得到解析后的电信号。

需要说明的是，从功能和原理角度来说发射光使用的相干调制模块和接收光使用的相干解调模块可以是分开的，两个功能模块都需要发射激光器芯片提供干涉光，因此在物理角度，可以将所述的相干调制模块和相干解调模块集成在同一个相干调制解调器600中实现其调制解调功能，而发射激光器芯片发出的干涉光可以根据相干调制解调器600内部设计的分歧光路将所述光分解为多个分支光路从而实现相干调制和解调所需的多路干涉光。

相干调制解调器600中，可以认为相干调制器和相干解调器在所述相干调制解调器内部，发射激光器芯片发出的光在进入相干调制解调器600后分成两个支路分别进入相干调制器和相干解调器中。由于本申请实施例提供的光模块把相干调制器和相干解调器集成在同一相干调制解调器600中，因此与发射激光器芯片之间的接口只需要设置1个，这样设置的有益效果在于减少了系统接口，可以降低系统性故障。

综上所述，相干调制解调器600可以将来自光源装置500的不携带任何信号的光进行调制，将电信号加载到所述光上，然后将生成的光信号，即携带信息的光信号对外部发送。相干调制解调器600还可以将接收来自光模块外部的光信号解析为电信号并输出给光模块内部的数字信号处理芯片900。

相干调制解调器600的内部还包括有驱动器610、MZ(Mach-Zehnder：马赫-曾德尔调制器)硅基调制器620等器件用于相干调制。

所述马赫-曾德尔调制器620用于实现光的干涉从而完成相干调制的过程，下面将对光信号的调制进行详细的阐述。马赫-曾德尔调制器620将调制电信号施加到所述马赫-曾德尔调制器的光波导上形成的相位调制区域来调制发射激光器芯片发出的出射光，从而输出光信号。相干调制解调器600可以利用各种调制方法来调制光信号，例如相位调制、幅度调制和偏振调制或各种调制方法的组合。

相位调制是在马赫-曾德尔调制器620光波导上形成的电极的区域，通过向电极施加电信号改变电极下方的光波导的折射率。因而可以改变相位调制区域中的光波导的实质光路长。因此，相位调制区域可以改变传播通过光波导的光信号的相位，再通过在传播通过两个光波导的光信号之间提供相位差来调制光信号。下面将就马赫-曾德尔调制器620的调制过程进行阐述。

图11为本发明实施例提供的一种光模块相干调制示意图。

相干调制解调器600内部封装有马赫-曾德尔调制器620。相干调制解调器600调制从光源装置500腔体内发射激光器芯片发出的激光作为相干光源。所述马赫-曾德尔调制器包括光波导1至光波导4以及相位调制区域PM1和PM2。从光源装置500腔体内发射激光器芯片发出的的第一出射光被输入到光波导1的一端。光波导1的另一端与光波导2的一端和光波导3的一端连接。传播通过光波导1的光朝向光波导2和光波导3分支。光波导2的另一端和光波导3的另一端与光波导4的一端连接。在光波导2上，设置相位调制区域PM1，该相位调制区域PM1改变传播通过光波导2的光的相位。在光波导3上，设置相位调制区域PM2，该相位调制区域PM2改变传播通过光波导2的光的相位。从光波导4的另一端输出携带信息的光信号。

相干调制解调器600包括驱动器610，所述驱动器将光模块200的电连接器301输入的电信号施加至马赫-曾德尔调制器620的相位调制区域将光源装置500发出的激光调制成携带信息的光信号。驱动器610可以控制马赫-曾德尔调制器620的调制操作。所述驱动器还可以接收上位机的控制信号向相位调制区域PM1和PM2中的一个或两个施加偏置电压Vbias来控制马赫-曾德尔调制器620的偏置点。假设驱动器610向相位调制区域PM1和PM2施加偏置电压，驱动器610还可以通过向相位调制区域PM1和PM2中的一个或两个施加根据电信号将所述第一出射光调制成输出的携带信息的光信号或光信号。在这个实例中，驱动器610向相位调制区域PM1施加根据第一调制信号的调制信号C1。驱动器610向相位调制区域PM2施加根据第一调制信号的调制信号C2，如图11所示。

在一些实施例中，相干调制解调器600还包括控制电路，所述控制电路用于稳定所述马赫-曾德尔调制器的相位调制点。

相干调制解调器600的内部还集成了ICR(Integrated Coherent Receiver：集成相干接收机)和TIA(Trans-Impedance Amplifier：跨阻放大器)650等器件用于相干解调。

ICR用于接收光信号并进行检测，包括光混频器630、光电探测芯片640。

图12为本发明实施例提供的一种光模块相干解调示意图。

光混频器630接收来自光模块外部光纤的光信号和光源装置500提供的本振光，所述光混频器主要用来实现将光信号与所述本振光，既第二出射光进行相干混频并输出具有一定相位差的几路信号的功能，其具体可选择设置为90°混频器，也可选择设置为120°混频器，或者选择设置为180°混频器。

需要说明的是，其中光源装置500发出的本振光基于窄线激光器，它的引入可提高相干接收的灵敏度。

光电探测芯片640将上述光混频器输出的具有相位差的几路信号进行光电光电转换生成电流信号，所述光电探测器可基于平衡探测器，也可基于单个光电探测器来实现。

所述跨阻放大器650将光电探测芯片640生成的电流信号进行放大并转换为电压信号输出，所述电压信号一般以差分形态输出。所述电压信号通过相干调制解调器600和电路板300建立的双向电路连接发送至数字信号处理芯片900，进一步通过与所述数字信号处理芯片连接的金手指发送至上位机系统。

在一些实施例中，所述跨阻放大器的输出端还可以连接限幅放大器，所述限幅放大器用于将跨阻放大器输出的电压信号进行放大并限幅输出，输出的信号最终输出至光模块插接的上位机系统。

光模块本申请的有益效果在于，通过设置光源专用电路板，可以提高光源装置供电的稳定性；通过设置电连接器，不仅可以在光模块电路板和光源专用电路板之间建立起电路连接，还可以光源专用电路板起到物理支撑的作用，可以提高光源装置结构的稳定性；通过设置激光输出端可以降低光源装置和其外部光纤耦合的难度，整体上提高了光源装置的可靠性；进一步通过相干调制解调器实现调制和解调功能，通过其内部的分歧光路设置只需单独设置1个独立光源装置用于为调制和解调提供相干光，有效的降低了光模块的体积和减少了光模块内部重要元器件的数量；由于光源装置输出激光为恒定功率，可以降低光源装置的故障率，提高光模块光电转换的可靠性。

本说明书通篇提及的″多个实施例″、″一些实施例″、″一个实施例″或″实施例″等，意味着结合该实施例描述的具体特征、部件或特性包括在至少一个实施例中。因此，本说明书通篇出现的短语″在多个实施例中″、″在一些实施例中″、″在至少另一个实施例中″或″在实施例中″等并不一定都指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，具体特征、部件或特性可以任何合适的方式进行组合。因此，在无限制的情形下，结合一个实施例示出或描述的具体特征、部件或特性可全部或部分地与一个或多个其他实施例的特征、部件或特性进行组合。这种修改和变型旨在包括在本申请的范围之内。

此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为″数据块″、″模块″、″引擎″、″终端″、″组件″或″系统″。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

需要说明的是，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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

电路板，包括供电电路和信号电路，用于供电及传递电信号；

光源装置，设置在所述电路板的表面，与所述供电电路连接以获得供电，用于发出不携带信息的出射光；

第一光纤，一端与所述光源装置连接，另一端与相干调制解调器连接，用于将所述出射光传输至所述相干调制解调器中；

所述相干调制解调器，与所述信号电路电连接以进行电信号传递；用于对接收到的光进行相位调制或相位解调；

所述光源装置包括：

腔体，内部承载发射激光器芯片，侧壁具有与所述发射激光器芯片电连接的引脚；所述发射激光器芯片发出所述不携带信息的出射光；

光源专用电路板，与所述腔体侧壁的引脚电连接，用于向所述引脚供电；

电连接器，设置于所述光源专用电路板和所述电路板之间，用于建立电路板和光源专用电路板之间的电路连接；

激光输出端，设置于所述腔体外壁，用于连接所述第一光纤。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光源专用电路板的一边开设有与所述腔体相适应的豁口，用于固定所述腔体。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述豁口的长边与其相邻的短边分别设置有金属焊盘，所述金属焊盘焊接至所述腔体侧壁的引脚，用于为所述发射激光器芯片提供电流。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述金属焊盘设置在所述光源专用电路板和所述电路板之间。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述发射激光器芯片用于发出不携带信号的激光，所述不携带信号的激光用于相位调制和相位解调。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，

所述电连接器上端设置有双排的金属引脚焊接至所述光源专用电路板的下表面；

所述电连接器下端设置有双排的金属引脚焊接至所诉电路板的上表面。

7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述电连接器用于所述电路板对所述光源专用电路板的物理支撑。

8.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光源装置还包括贴装在所述腔体表面的贴片，所述贴片用于散热。

9.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述贴片包括上贴片和下贴片；

所述上贴片的下表面贴装在所述腔体的上表面；

所述下贴片的上表面贴装在所述腔体的下表面。

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