CN112379490B

CN112379490B - 光模块

Info

Publication number: CN112379490B
Application number: CN202011278539.5A
Authority: CN
Inventors: 刘超
Original assignee: HEBEI HYMAX OPTOELECTRONIC Inc
Current assignee: HEBEI HYMAX OPTOELECTRONIC Inc
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2022-03-29
Anticipated expiration: 2040-11-16
Also published as: CN112379490A

Abstract

本发明涉及通信技术领域，提出了一种光模块，包括管壳、电路板、电芯片组、热沉、载体、激光器光源芯片、硅基光调制器芯片、光组件以及耦合跳线，电路板设置在管壳内；电芯片组设置在电路板上；热沉设置在管壳内，且连接于管壳上；载体设置在热沉上；激光器光源芯片设置在载体上，且与电路板电连接；硅基光调制器芯片设置在载体上，且与电路板电连接；光组件设置在载体上，且位于激光器光源芯片和硅基光调制器芯片之间；耦合跳线设置在管壳内。由于激光器光源芯片和硅基光调制器芯片均通过载体设置在热沉上，从而可以将产生的热量及时通过热沉传递至管壳实现快速降温，保证光模块在高温情况下稳定工作。

Description

光模块

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

现阶段，云计算和大数据的快速发展和广泛应用，对数据中心网络和光互连技术提出了很高的要求，由目前数据中心网络大量采用的100G光模块向400G光模块、甚至是1T以上光模块发展。

如何在成本、功耗和尺寸保持不变的情况下来大幅提高光模块速率、满足云计算和大数据对大带宽数据传输的需求，是可持续发展光互连技术的关键、是光技术领域的一个很大挑战。

发明内容

本发明提供一种光模块，以改善光模块的使用性能。

发明提供了一种光模块，包括：

管壳；

电路板，电路板设置在管壳内；

电芯片组，电芯片组设置在电路板上；

热沉，热沉设置在管壳内，且连接于管壳上；

载体，载体设置在热沉上；

激光器光源芯片，激光器光源芯片设置在载体上，且与电路板电连接；

硅基光调制器芯片，硅基光调制器芯片设置在载体上，且与电路板电连接；

光组件，光组件设置在载体上，且位于激光器光源芯片和硅基光调制器芯片之间；

耦合跳线，耦合跳线设置在管壳内。

在本发明的一个实施例中，硅基光调制器芯片包括硅基光调制器芯片入射光波导，光模块还包括：

垫片，垫片设置在载体上，激光器光源芯片设置在垫片上；

其中，激光器光源芯片和垫片的厚度之和等于硅基光调制器芯片入射光波导的厚度。

在本发明的一个实施例中，光组件包括透镜和隔离器，载体包括：

第一定位标记面，垫片设置在第一定位标记面内，第一定位标记面镀金，激光器光源芯片的出光侧边沿与第一定位标记面的内侧边沿平齐；

第二定位标记框，硅基光调制器芯片设置在第二定位标记框内；

光路定位标记线，光路定位标记线位于第一定位标记面与第二定位标记框之间；

透镜定位标记线，透镜定位标记线与光路定位标记线相交，透镜的透镜底部中心设置在透镜定位标记线与光路定位标记线的交叉位置处，且沿透镜定位标记线的延伸方向设置；

隔离器定位标记线，隔离器定位标记线与光路定位标记线相交，隔离器的底部中心设置在隔离器定位标记线与光路定位标记线的交叉位置处，且沿隔离器定位标记线的延伸方向设置；

其中，激光器光源芯片包括激光器光源芯片光波导，激光器光源芯片光波导、光路定位标记线以及硅基光调制器芯片入射光波导在同一直线上。

在本发明的一个实施例中，硅基光调制器芯片还包括硅基光调制器芯片射频信号电极和硅基光调制器芯片监控信号电极，激光器光源芯片还包括激光器光源芯片上表面正电极和下表面负电极，硅基光调制器芯片射频信号电极、硅基光调制器芯片监控信号电极、激光器光源芯片正电极以及下表面负电极均与电路板电连接；

其中，垫片为长方体结构，且各表面镀金，激光器光源芯片位于垫片的上表面，垫片的上表面尺寸大于激光器光源芯片的尺寸，硅基光调制器芯片的上表面与电路板的上表面平齐。

在本发明的一个实施例中，光模块还包括探测器阵列芯片，探测器阵列芯片包括4个探测器芯片，探测器阵列芯片设置在电路板上，硅基光调制器芯片还包括硅基光调制器芯片出射光波导、第一硅基光调制器芯片对光光波导和第二硅基光调制器芯片对光光波导，耦合跳线包括：

发射端光纤阵列组件，发射端光纤阵列组件设置在热沉上，且与硅基光调制器芯片出射光波导、第一硅基光调制器芯片对光光波导和第二硅基光调制器芯片对光光波导相对设置；

接收端光纤阵列组件，接收端光纤阵列组件设置在电路板上，且与探测器阵列芯片相对设置；

光纤连接器，光纤连接器设置在管壳上；

单模光纤，光纤连接器通过单模光纤与发射端光纤阵列组件以及接收端光纤阵列组件相连接。

在本发明的一个实施例中，热沉包括：

本体，本体连接于管壳上；

第一支撑部，第一支撑部设置在本体上，发射端光纤阵列组件设置在第一支撑部上；

第二支撑部，第二支撑部设置在本体上，载体设置在第二支撑部上；

其中，第一支撑部和第二支撑部占据本体的部分，第一支撑部的上表面低于第二支撑部的上表面，第一支撑部的上表面和第二支撑部的上表面的高度差、载体的厚度以及硅基光调制器芯片出射光波导的厚度之和等于发射端光纤阵列组件的发射端光纤阵列组件盖板的厚度。

在本发明的一个实施例中，热沉还包括：

第一凸起部，第一凸起部设置在第一支撑部的一端；

第二凸起部，第二凸起部设置在第一支撑部的另一端，发射端光纤阵列组件位于第一凸起部与第二凸起部之间；

其中，电路板的一端设置有缺口，且与第二支撑部相连接，电路板与第一凸起部相抵接，载体与第二凸起部相抵接，载体位于缺口处。

在本发明的一个实施例中，热沉为金属件，载体为绝缘件，本体包括第一区域和第二区域，第一支撑部和第二支撑部位于第一区域内，第二区域的面积不小于第一区域的面积。

在本发明的一个实施例中，光纤连接器上穿设有12根单模光纤，分别为第一单模光纤、第二单模光纤、第三单模光纤、第四单模光纤、第五单模光纤、第六单模光纤、第七单模光纤、第八单模光纤、第九单模光纤、第十单模光纤、第十一单模光纤以及第十二单模光纤；

第二单模光纤和第三单模光纤的位置为空，第一单模光纤与第一硅基光调制器芯片对光光波导的位置相对应，第四单模光纤与第二硅基光调制器芯片对光光波导的位置相对应，第五单模光纤、第六单模光纤、第七单模光纤以及第八单模光纤与硅基光调制器芯片出射光波导的位置相对应，第九单模光纤、第十单模光纤、第十一单模光纤以及第十二单模光纤与探测器阵列芯片的位置相对应，发射端光纤阵列组件上的第一单模光纤、第四单模光纤、第五单模光纤、第六单模光纤、第七单模光纤以及第八单模光纤突出发射端光纤阵列组件的边缘且端面与光路传输方向之间的夹角为8°；接收端光纤阵列组件上的第九单模光纤、第十单模光纤、第十一单模光纤以及第十二单模光纤的端面与光路传输方向之间的夹角为42.5°；接收端光纤阵列组件的接收端光纤阵列组件盖板的厚度大于探测器阵列芯片的厚度。

在本发明的一个实施例中，管壳包括：

管壳下盖，电路板与管壳下盖卡接，热沉连接于管壳下盖上；

管壳上盖，管壳上盖与管壳下盖相连接，以形成中空腔体；

适配器，适配器设置在中空腔体的一端，耦合跳线的部分设置在适配器内。

本发明的光模块通过管壳内设置的电路板、电芯片组、热沉、载体、激光器光源芯片、硅基光调制器芯片以及光组件能够实现光路耦合，且可以增加数据信号的传输距离。由于激光器光源芯片和硅基光调制器芯片均通过载体设置在热沉上，从而可以将产生的热量及时通过热沉传递至管壳实现快速降温，保证光模块在高温情况下稳定工作。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施方式的详细说明，本发明的各种目标，特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种光模块的组装结构示意图；

图2是根据一示例性实施方式示出的一种光模块的分解结构示意图；

图3是根据一示例性实施方式示出的一种光模块的第一部分结构示意图；

图4是根据一示例性实施方式示出的一种光模块的第二部分结构示意图；

图5是根据一示例性实施方式示出的一种光模块的热沉的结构示意图；

图6是根据一示例性实施方式示出的一种光模块的激光器光源芯片的结构示意图；

图7是根据一示例性实施方式示出的一种光模块的硅基光调制器芯片的结构示意图；

图8是根据一示例性实施方式示出的一种光模块的透镜的侧面结构示意图；

图9是根据一示例性实施方式示出的一种光模块的耦合跳线的剖面结构示意图；

图10是根据一示例性实施方式示出的一种光模块的耦合跳线的俯视结构示意图；

图11是根据一示例性实施方式示出的一种光模块的载体的结构示意图。

附图标记说明如下：

10、管壳；11、管壳下盖；12、管壳上盖；13、适配器；14、第一卡接部；15、热沉定位标记框；16、电口；17、光口；20、电路板；21、缺口；22、镀金区；23、金手指电极端；24、第二卡接部；30、电芯片组；31、数据信号处理芯片；32、驱动器芯片；33、放大器芯片；40、热沉；41、本体；42、第一支撑部；43、第二支撑部；44、第一凸起部；45、第二凸起部；50、激光器光源芯片；51、激光器光源芯片光波导；52、激光器光源芯片上表面正电极；53、出光侧边沿；54、探测器阵列芯片；60、硅基光调制器芯片；61、硅基光调制器芯片入射光波导；62、硅基光调制器芯片射频信号电极；63、硅基光调制器芯片监控信号电极；64、硅基光调制器芯片出射光波导；65、第一硅基光调制器芯片对光光波导；66、第二硅基光调制器芯片对光光波导；70、光组件；71、透镜；711、透镜底部；712、透镜平面侧；713、透镜弧面侧；72、隔离器；80、耦合跳线；81、发射端光纤阵列组件；811、发射端光纤阵列组件盖板；812、发射端光纤阵列组件V槽；82、接收端光纤阵列组件；821、接收端光纤阵列组件盖板；822、发射端光纤阵列组件V槽；83、光纤连接器；84、单模光纤；841、第一单模光纤；842、第二单模光纤；843、第三单模光纤；844、第四单模光纤；845、第五单模光纤；846、第六单模光纤；847、第七单模光纤；848、第八单模光纤；849、第九单模光纤；8410、第十单模光纤；8411、第十一单模光纤；8412、第十二单模光纤；90、载体；91、第一定位标记面；92、第二定位标记框；93、光路定位标记线；94、透镜定位标记线；95、隔离器定位标记线；96、内侧边沿；100、垫片。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。

在对本发明的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，附图形成本发明的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本发明的多个方面的不同示例性结构，系统和步骤。应理解的是，可以使用部件，结构，示例性装置，系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”，“之间”，“之内”等来描述本发明的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本发明的范围内。

本发明的一个实施例提供了一种光模块，请参考图1至图11，光模块包括：管壳10；电路板20，电路板20设置在管壳10内；电芯片组30，电芯片组30设置在电路板20上；热沉40，热沉40设置在管壳10内，且连接于管壳10上；载体90，载体90设置在热沉40上；激光器光源芯片50，激光器光源芯片50设置在载体90上，且与电路板20电连接；硅基光调制器芯片60，硅基光调制器芯片60设置在载体90上，且与电路板20电连接；光组件70，光组件70设置在载体90上，且位于激光器光源芯片50和硅基光调制器芯片60之间；耦合跳线80，耦合跳线80设置在管壳10内。

本发明一个实施例的光模块通过管壳10内设置的电路板20、电芯片组30、热沉40、载体90、激光器光源芯片50、硅基光调制器芯片60以及光组件70能够实现光路耦合，且可以增加数据信号的传输距离。由于激光器光源芯片50和硅基光调制器芯片60均通过载体90设置在热沉40上，从而可以将产生的热量及时通过热沉40传递至管壳10实现良好导热，保证光模块在高温情况下稳定工作。

在一个实施例中，激光器光源芯片50和硅基光调制器芯片60均通过金丝和电路板20实现电连接。

在一个实施例中，如图3、图4以及图6所示，硅基光调制器芯片60包括硅基光调制器芯片入射光波导61，光模块还包括：垫片100，垫片100设置在载体90上，激光器光源芯片50设置在垫片100上；其中，激光器光源芯片50和垫片100的厚度之和等于硅基光调制器芯片入射光波导61中心的厚度，从而保证激光器光源芯片50和硅基光调制器芯片入射光波导61中心处于同一高度，以此保证光路的可靠传输。

在一个实施例中，激光器光源芯片50、光组件70以及硅基光调制器芯片入射光波导61构成了光模块的输入光学通路，即激光器光源芯片50发出的光经光组件70至硅基光调制器芯片入射光波导61。

在一个实施例中，如图3、图6和图11所示，光组件70包括透镜71和隔离器72，载体90包括：第一定位标记面91，垫片100设置在第一定位标记面91内，第一定位标记面91镀金，激光器光源芯片50的出光侧边沿53与第一定位标记面91的内侧边沿96平齐；第二定位标记框92，硅基光调制器芯片60设置在第二定位标记框92内；光路定位标记线93，光路定位标记线93位于第一定位标记面91与第二定位标记框92之间；透镜定位标记线94，透镜定位标记线94与光路定位标记线93相交，透镜71的透镜底部711中心设置在透镜定位标记线94与光路定位标记线93的交叉位置处，且沿透镜定位标记线94的延伸方向设置；隔离器定位标记线95，隔离器定位标记线95与光路定位标记线93相交，隔离器72的底部中心设置在隔离器定位标记线95与光路定位标记线93的交叉位置处，且沿隔离器定位标记线95的延伸方向设置；其中，激光器光源芯片50包括激光器光源芯片光波导51，激光器光源芯片光波导51、光路定位标记线93以及硅基光调制器芯片入射光波导61在同一直线上。

其中，透镜定位标记线94位于光路定位标记线93靠近第一定位标记面91的一侧，隔离器定位标记线95位于光路定位标记线93靠近第二定位标记框92的一侧。

需要说明的是，激光器光源芯片50的激光器光源芯片光波导51发出的光依次经过透镜71和隔离器72，从而传递至硅基光调制器芯片入射光波导61。由于透镜71和隔离器72位于光路定位标记线93上，因此需要保证激光器光源芯片光波导51、光路定位标记线93以及硅基光调制器芯片入射光波导61在同一平面上，即保证光直线传输。

在一个实施例中，载体90上有镀金层的第一定位标记面91，即用于实现电连接。激光器光源芯片50和硅基光调制器芯片60均通过载体90将热量传递至热沉40上，载体90还可以用于对激光器光源芯片50、光组件70以及硅基光调制器芯片60实现定位安装，且还可以设计有电极用于实现电连接。

在一个实施例中，激光器光源芯片50通过粘接或者共晶焊接固定到垫片100上，垫片100通过粘接放置到载体90的第一定位标记面91内。硅基光调制器芯片60通过粘接放置到载体90的第二定位标记框92内。其中，部件之间的粘接可以采用银胶。

在一个实施例中，如图6和图7所示，硅基光调制器芯片60还包括硅基光调制器芯片射频信号电极62和硅基光调制器芯片监控信号电极63，激光器光源芯片50还包括激光器光源芯片上表面正电极52和下表面负电极，硅基光调制器芯片射频信号电极62、硅基光调制器芯片监控信号电极63、激光器光源芯片上表面正电极52以及下表面负电极均与电路板20电连接；其中，垫片100为长方体结构，且各表面镀金，激光器光源芯片50位于垫片100的上表面，垫片100的上表面尺寸大于激光器光源芯片50的尺寸，硅基光调制器芯片60的上表面与电路板20的上表面平齐，即硅基光调制器芯片60与电路板20处于同一高度，从而使得硅基光调制器芯片60与电路板20之间的连接线长度最短，保证光模块的高频工作的性能。垫片100用于实现导热和导电。

激光器光源芯片50的下表面负电极通过镀金的第一定位标记面91以及镀金的垫片100与电路板20电连接。

激光器光源芯片上表面正电极52激光器光源芯片上表面正电极52在一个实施例中，硅基光调制器芯片射频信号电极62、硅基光调制器芯片监控信号电极63以及激光器光源芯片上表面正电极52均通过金丝实现与电路板20对应电极的电连接。

在一个实施例中，透镜71的具体结构可以参见图8，对于透镜71和隔离器72的安装，将透镜71用微调架的吸嘴吸附在透镜定位标记线94与光路定位标记线93的交叉位置上方，透镜平面侧712朝向激光器光源芯片50，透镜弧面侧713朝向硅基光调制器芯片入射光波导61；通过监控硅基光调制器芯片监控信号电极63电流的变化，在确认耦合效率最大的位置，通过紫外胶水将透镜71固定在载体90上。隔离器72用微调架的吸嘴吸附在透隔离器定位标记线95与光路定位标记线93的交叉位置上方，通过监控硅基光调制器芯片监控信号电极63电流的变化，在确认耦合效率最大的位置，通过紫外胶水将隔离器72固定在载体90上。

在一个实施例中，如图4、图9和图10所示，光模块还包括探测器阵列芯片54，探测器阵列芯片54包括4个探测器芯片，探测器阵列芯片54设置在电路板20上，硅基光调制器芯片60还包括硅基光调制器芯片出射光波导64、第一硅基光调制器芯片对光光波导65和第二硅基光调制器芯片对光光波导66，耦合跳线80包括：发射端光纤阵列组件81，发射端光纤阵列组件81设置在热沉40上，且与硅基光调制器芯片出射光波导64、第一硅基光调制器芯片对光光波导65和第二硅基光调制器芯片对光光波导66相对设置；接收端光纤阵列组件82，接收端光纤阵列组件82设置在电路板20上，且与探测器阵列芯片54相对设置；光纤连接器83，光纤连接器83设置在管壳10上；单模光纤84，光纤连接器83通过单模光纤84与发射端光纤阵列组件81以及接收端光纤阵列组件82相连接。

在一个实施例中，如图10所示，光纤连接器83上穿设有12根单模光纤84，分别为第一单模光纤841、第二单模光纤842、第三单模光纤843、第四单模光纤844、第五单模光纤845、第六单模光纤846、第七单模光纤847、第八单模光纤848、第九单模光纤849、第十单模光纤8410、第十一单模光纤8411以及第十二单模光纤8412；第二单模光纤842和第三单模光纤843的位置为空，第一单模光纤841与第一硅基光调制器芯片对光光波导65的位置相对应，第四单模光纤844与第二硅基光调制器芯片对光光波导66的位置相对应，第五单模光纤845、第六单模光纤846、第七单模光纤847以及第八单模光纤848与硅基光调制器芯片出射光波导64的位置相对应，第九单模光纤849、第十单模光纤8410、第十一单模光纤8411以及第十二单模光纤8412与探测器阵列芯片54的位置相对应，发射端光纤阵列组件81上的第一单模光纤841、第四单模光纤844、第五单模光纤845、第六单模光纤846、第七单模光纤847以及第八单模光纤848突出发射端光纤阵列组件81的边缘且端面与光路传输方向之间的夹角为8°；接收端光纤阵列组件82上的第九单模光纤849、第十单模光纤8410、第十一单模光纤8411以及第十二单模光纤8412的端面与光路传输方向之间的夹角为42.5°；接收端光纤阵列组件82的接收端光纤阵列组件盖板821的厚度略大于探测器阵列芯片54的厚度。

实际操作时，通过第一单模光纤841向第一硅基光调制器芯片对光光波导65注入一束激光，监测从第二硅基光调制器芯片对光光波导66出射的经过第四单模光纤844传输的激光光束的光功率，当这束光的光功率达到最大值时，发射端光纤阵列组件81与硅基光调制器芯片出射光波导64的相对位置达到最佳，固定发射端光纤阵列组件81在热沉第一支撑部42上。

实际操作时通过第九单模光纤849和第十二单模光纤8412同时向探测器阵列芯片54注入激光光束，探测器阵列芯片54是一排由4个探测器芯片的组成的阵列芯片；监控探测器阵列芯片54的两个最外侧探测器芯片的光电流变化，当这两个光电流均为最大值时，将接收端光纤阵列组件82固定在电路板20上。

需要说明的是，热沉40、载体90、垫片100、激光器光源芯片50、探测器阵列芯片54、硅基光调制器芯片60以及光组件70形成了光引擎，激光器光源芯片50和探测器阵列芯片54形成了光电芯片组。

在一个实施例中，发射端光纤阵列组件81以及接收端光纤阵列组件82中的单模光纤之间的中心距为250微米，且每根单模光纤都经过研磨处理。发射端光纤阵列组件81上的第一单模光纤841、第四单模光纤844、第五单模光纤845、第六单模光纤846、第七单模光纤847以及第八单模光纤848突出发射端光纤阵列组件81的边缘且端面与光路传输方向之间的夹角为8度；接收端光纤阵列组件82上的第九单模光纤849、第十单模光纤8410、第十一单模光纤8411以及第十二单模光纤8412的端面与光路传输方向之间的夹角为42.5度。激光束经光纤连接器83上的单模光纤水平入射，光纤端面为42.5度，可以将光束反射大约90度，垂直入射到探测器阵列芯片54的光口，实现探测。

在一个实施例中，电芯片组30包括数据信号处理芯片31(Digital SignalProcessing，DSP)、驱动器芯片32、放大器芯片33以及其他阻容芯片，且均用焊锡焊接到电路板20的对应位置，放大器芯片33和探测器阵列芯片54用银胶粘接到电路板20的镀金区22的对应位置，并用金丝将放大器芯片33和探测器阵列芯片54与电路板20实现电连接。

在一个实施例中，将发射端光纤阵列组件81夹在微调架控制的夹具上，通过第一单模光纤841向第一硅基光调制器芯片对光光波导65注入一束激光，经过硅基光调制器芯片60的传输后，监测从第二硅基光调制器芯片对光光波导66出射的经过第四单模光纤844传输的激光光束的光功率，当这束光的光功率达到最大值时，发射端光纤阵列组件81与硅基光调制器芯片出射光波导64的相对位置达到最佳，固定发射端光纤阵列组件81在热沉第一支撑部42上。

其中，光纤连接器83可以为MT光纤连接器，光纤连接器83安装于管壳10内。

需要说明的是，硅基光调制器芯片出射光波导64和耦合跳线80构成了输出光学通路。

通过合理设计激光器光源芯片50与硅基光调制器芯片入射光波导61和耦合跳线80与硅基光调制器芯片出射光波导64和探测器阵列芯片54之间的光路，保证实现光模块理想的光学性能。

在一个实施例中，发射端光纤阵列组件81的发射端光纤阵列组件V槽812和发射端光纤阵列组件盖板811实现对单模光纤84的限位固定。相应地，接收端光纤阵列组件82的发射端光纤阵列组件V槽822和接收端光纤阵列组件盖板821实现对单模光纤84的限位固定。

在一个实施例中，如图4和图5所示，热沉40包括：本体41，本体41连接于管壳10上；第一支撑部42，第一支撑部42设置在本体41上，发射端光纤阵列组件81设置在第一支撑部42上；第二支撑部43，第二支撑部43设置在本体41上，载体90设置在第二支撑部43上；其中，第一支撑部42和第二支撑部43占据本体41的部分，第一支撑部42的上表面低于第二支撑部43的上表面，第一支撑部42的上表面和第二支撑部43的上表面的高度差、载体90的厚度以及硅基光调制器芯片出射光波导64的厚度之和等于发射端光纤阵列组件81的发射端光纤阵列组件盖板811的厚度，即保证硅基光调制器芯片出射光波导64与发射端光纤阵列组件81处于同一高度上，以此保证光路的可靠传输。

需要说明的是，本体41与管壳10相连接，从而将热沉40上的热量及时传递至管壳10，而第一支撑部42用于支撑发射端光纤阵列组件81，第二支撑部43用于支撑激光器光源芯片50和硅基光调制器芯片60。当本体41为一个板体时，第一支撑部42和第二支撑部43可以理解为是本体41上的凸起结构。

在一个实施例中，如图5所示，热沉40还包括：第一凸起部44，第一凸起部44设置在第一支撑部42的一端；第二凸起部45，第二凸起部45设置在第一支撑部42的另一端，发射端光纤阵列组件81位于第一凸起部44与第二凸起部45之间；其中，电路板20的一端设置有缺口21，且与第二支撑部43相连接，电路板20与第一凸起部44相抵接，载体90与第二凸起部45相抵接，载体90位于缺口21处。电路板20的一端支撑在第二支撑部43上，且与第一凸起部44相抵接，而第二支撑部43上的空余位置对应电路板20的缺口21，即用于安装载体90，且载体90与第二凸起部45相抵接，从而将载体90夹持在电路板20和第二凸起部45之间。

需要说明的是，缺口21可以理解为将一个类似矩形的电路板20的一端切除部分材料，从而在电路板20的一端形成了一个不规则的端面，即切除的部分形成了一个缺口21，缺口21的具体形状不作限定，可以根据实际需求进行确定。在本实施例中，缺口21的形状可以参见图2。

在一个实施例中，第二支撑部43的上表面可以涂导热银胶，即电路板20和载体90可以均通过导热银胶与第二支撑部43相连接。

在一个实施例中，热沉40为导热良好的金属件，载体90为绝缘件，本体41包括第一区域和第二区域，第一支撑部42和第二支撑部43位于第一区域内，第二区域的面积不小于第一区域的面积；其中，载体90与管壳10相接触。本体41的面积可以尽可能大，从而保证足够的导热能力，增强散热效果，而载体90与管壳10相接触也可以实现热传递。

在一个实施例中，热沉40可以为钨铜材质。载体90可以为三氧化二铝或者氮化铝材质。而垫片100可以为三氧化二铝、氮化铝材质或者钨铜材质。

在一个实施例中，电路板20与管壳10卡接，不仅可以保证连接的稳定性，也方便拆卸和安装。

在一个实施例中，如图2所示，管壳10上设置有第一卡接部14，电路板20上设置有第二卡接部24，第一卡接部14和第二卡接部24卡接。

在一个实施例中，第一卡接部14和第二卡接部24中的一个为凸起，另一个为凹槽。

在一个实施例中，第二卡接部24设置在电路板20的周向外边缘，第一卡接部14和第二卡接部24可以为多个。

在一个实施例中，如图1和图2所示，管壳10包括：管壳下盖11，电路板20与管壳下盖11卡接，热沉40连接于管壳下盖11上；管壳上盖12，管壳上盖12与管壳下盖11相连接，以形成中空腔体；适配器13，适配器13设置在中空腔体的一端，耦合跳线80的部分设置在适配器13内。

在一个实施例中，管壳下盖11上设置有热沉定位标记框15，热沉40连接于热沉定位标记框15内，热沉40可以通过银胶粘接在管壳下盖11上。中空腔体的两端分别形成电口16和光口17，电口16对应电路板20的金手指电极端23，光口17对应耦合跳线80的光纤连接器83，即光纤连接器83设置在适配器13内。

本发明的光模块是一种采用硅基调制器芯片的光模块的封装结构。包括电芯片组、光引擎、电路板、管壳等。其中，光引擎包括光电芯片组、硅基光调制器芯片、载体、热沉、耦合跳线以及垫片、隔离器、透镜。本发明的光模块通过激光器光源芯片、透镜、隔离器的光路设计，以及耦合跳线和热沉的结构设计，从而实现光路耦合的效率，增加数据信号的传输距离。另外，载体、热沉与管壳的紧密贴合，实现激光器光源芯片和硅基光调制器芯片的热传导，保证光模块在高温情况下稳定工作。同时优化设计热沉的结构，使硅基光调制器芯片的打线金丝长度最短，保证光模块的高频工作的性能。

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。本发明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。说明书和示例实施方式仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由前面的权利要求指出。

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

1.一种光模块，其特征在于，包括：

管壳(10)；

电路板(20)，所述电路板(20)设置在所述管壳(10)内；

电芯片组(30)，所述电芯片组(30)设置在所述电路板(20)上，所述电芯片组(30)包括数据信号处理芯片(31)、驱动器芯片(32)以及放大器芯片(33)；

热沉(40)，所述热沉(40)设置在所述管壳(10)内，且连接于所述管壳(10)上；

载体(90)，所述载体(90)设置在所述热沉(40)上；

激光器光源芯片(50)，所述激光器光源芯片(50)设置在所述载体(90)上，且与所述电路板(20)电连接；

硅基光调制器芯片(60)，所述硅基光调制器芯片(60)设置在所述载体(90)上，且与所述电路板(20)电连接，所述硅基光调制器芯片(60)包括硅基光调制器芯片入射光波导(61)；

光组件(70)，所述光组件(70)设置在所述载体(90)上，且位于所述激光器光源芯片(50)和所述硅基光调制器芯片(60)之间；

耦合跳线(80)，所述耦合跳线(80)设置在所述管壳(10)内；

垫片(100)，所述垫片(100)设置在所述载体(90)上，所述激光器光源芯片(50)设置在所述垫片(100)上；

其中，所述激光器光源芯片(50)和所述垫片(100)的厚度之和等于所述硅基光调制器芯片入射光波导(61)的厚度。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光组件(70)包括透镜(71)和隔离器(72)，所述载体(90)包括：

第一定位标记面(91)，所述垫片(100)设置在所述第一定位标记面(91)内，所述第一定位标记面(91)镀金，所述激光器光源芯片(50)的出光侧边沿(53)与所述第一定位标记面(91)的内侧边沿(96)平齐；

第二定位标记框(92)，所述硅基光调制器芯片(60)设置在所述第二定位标记框(92)内；

光路定位标记线(93)，所述光路定位标记线(93)位于所述第一定位标记面(91)与所述第二定位标记框(92)之间；

透镜定位标记线(94)，所述透镜定位标记线(94)与所述光路定位标记线(93)相交，所述透镜(71)的透镜底部(711)中心设置在所述透镜定位标记线(94)与所述光路定位标记线(93)的交叉位置处，且沿所述透镜定位标记线(94)的延伸方向设置；

隔离器定位标记线(95)，所述隔离器定位标记线(95)与所述光路定位标记线(93)相交，所述隔离器(72)的底部中心设置在所述隔离器定位标记线(95)与所述光路定位标记线(93)的交叉位置处，且沿所述隔离器定位标记线(95)的延伸方向设置；

其中，所述激光器光源芯片(50)包括激光器光源芯片光波导(51)，所述激光器光源芯片光波导(51)、所述光路定位标记线(93)以及所述硅基光调制器芯片入射光波导(61)在同一直线上。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述硅基光调制器芯片(60)还包括硅基光调制器芯片射频信号电极(62)和硅基光调制器芯片监控信号电极(63)，所述激光器光源芯片(50)还包括激光器光源芯片上表面正电极(52)和下表面负电极，所述硅基光调制器芯片射频信号电极(62)、硅基光调制器芯片监控信号电极(63)、所述激光器光源芯片上表面正电极(52)以及所述下表面负电极均与所述电路板(20)电连接；

其中，所述垫片(100)为长方体结构，且各表面镀金，所述激光器光源芯片(50)位于所述垫片(100)的上表面，所述垫片(100)的上表面尺寸大于所述激光器光源芯片(50)的尺寸，所述硅基光调制器芯片(60)的上表面与所述电路板(20)的上表面平齐。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括探测器阵列芯片(54)，所述探测器阵列芯片(54)包括4个探测器芯片，所述探测器阵列芯片(54)设置在所述电路板(20)上，所述硅基光调制器芯片(60)还包括硅基光调制器芯片出射光波导(64)、第一硅基光调制器芯片对光光波导(65)和第二硅基光调制器芯片对光光波导(66)，所述耦合跳线(80)包括：

发射端光纤阵列组件(81)，所述发射端光纤阵列组件(81)设置在所述热沉(40)上，且与所述硅基光调制器芯片出射光波导(64)、第一硅基光调制器芯片对光光波导(65)和第二硅基光调制器芯片对光光波导(66)相对设置；

接收端光纤阵列组件(82)，所述接收端光纤阵列组件(82)设置在所述电路板(20)上，且与所述探测器阵列芯片(54)相对设置；

光纤连接器(83)，所述光纤连接器(83)设置在所述管壳(10)上；

单模光纤(84)，所述光纤连接器(83)通过所述单模光纤(84)与所述发射端光纤阵列组件(81)以及所述接收端光纤阵列组件(82)相连接。

5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述热沉(40)包括：

本体(41)，所述本体(41)连接于所述管壳(10)上；

第一支撑部(42)，所述第一支撑部(42)设置在所述本体(41)上，所述发射端光纤阵列组件(81)设置在所述第一支撑部(42)上；

第二支撑部(43)，所述第二支撑部(43)设置在所述本体(41)上，所述载体(90)设置在所述第二支撑部(43)上；

其中，所述第一支撑部(42)和所述第二支撑部(43)占据所述本体(41)的部分，所述第一支撑部(42)的上表面低于所述第二支撑部(43)的上表面，所述第一支撑部(42)的上表面和所述第二支撑部(43)的上表面的高度差、所述载体(90)的厚度以及所述硅基光调制器芯片出射光波导(64)的厚度之和等于所述发射端光纤阵列组件(81)的发射端光纤阵列组件盖板(811)的厚度。

6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述热沉(40)还包括：

第一凸起部(44)，所述第一凸起部(44)设置在所述第一支撑部(42)的一端；

第二凸起部(45)，所述第二凸起部(45)设置在所述第一支撑部(42)的另一端，所述发射端光纤阵列组件(81)位于所述第一凸起部(44)与所述第二凸起部(45)之间；

其中，所述电路板(20)的一端设置有缺口(21)，且与所述第二支撑部(43)相连接，所述电路板(20)与所述第一凸起部(44)相抵接，所述载体(90)与所述第二凸起部(45)相抵接，所述载体(90)位于所述缺口(21)处。

7.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述热沉(40)为金属件，所述载体(90)为绝缘件，所述本体(41)包括第一区域和第二区域，所述第一支撑部(42)和所述第二支撑部(43)位于所述第一区域内，所述第二区域的面积不小于所述第一区域的面积。

8.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述光纤连接器(83)上穿设有12根所述单模光纤(84)，分别为第一单模光纤(841)、第二单模光纤(842)、第三单模光纤(843)、第四单模光纤(844)、第五单模光纤(845)、第六单模光纤(846)、第七单模光纤(847)、第八单模光纤(848)、第九单模光纤(849)、第十单模光纤(8410)、第十一单模光纤(8411)以及第十二单模光纤(8412)；

所述第二单模光纤(842)和所述第三单模光纤(843)的位置为空，所述第一单模光纤(841)与所述第一硅基光调制器芯片对光光波导(65)的位置相对应，所述第四单模光纤(844)与所述第二硅基光调制器芯片对光光波导(66)的位置相对应，所述第五单模光纤(845)、所述第六单模光纤(846)、所述第七单模光纤(847)以及所述第八单模光纤(848)与所述硅基光调制器芯片出射光波导(64)的位置相对应，所述第九单模光纤(849)、所述第十单模光纤(8410)、所述第十一单模光纤(8411)以及所述第十二单模光纤(8412)与所述探测器阵列芯片(54)的位置相对应，所述发射端光纤阵列组件(81)上的所述第一单模光纤(841)、所述第四单模光纤(844)、所述第五单模光纤(845)、所述第六单模光纤(846)、所述第七单模光纤(847)以及所述第八单模光纤(848)突出所述发射端光纤阵列组件(81)的边缘且端面与光路传输方向之间的夹角为8°；所述接收端光纤阵列组件(82)上的所述第九单模光纤(849)、所述第十单模光纤(8410)、所述第十一单模光纤(8411)以及所述第十二单模光纤(8412)的端面与所述光路传输方向之间的夹角为42.5°；所述接收端光纤阵列组件(82)的接收端光纤阵列组件盖板(821)的厚度大于所述探测器阵列芯片(54)的厚度。

9.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述管壳(10)包括：

管壳下盖(11)，所述电路板(20)与所述管壳下盖(11)卡接，所述热沉(40)连接于所述管壳下盖(11)上；

管壳上盖(12)，所述管壳上盖(12)与所述管壳下盖(11)相连接，以形成中空腔体；

适配器(13)，所述适配器(13)设置在所述中空腔体的一端，所述耦合跳线(80)的部分设置在所述适配器(13)内。