CN113009647B - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光模块，具体的，通过在电路板上设置电路转接板，然后将硅光芯片设置在该电路转接板上。由于电路转接板的热膨胀系数低于电路板的热膨胀系数，对应的其受热形变比电路板要小，所以在光模块工作过程中，其可以为设置在其上的硅光芯片提供一个更为稳定的承载面，保证硅光芯片与光纤带的相对位置的稳定性，进而可以保证硅光芯片与光纤带之间的光耦合效率的稳定性；另外，本申请中的电路转接板还具有信号转接功能，实现硅光芯片与电路板之间的电连接，实现硅光芯片基于来自驱动芯片的调制信号调制光信号，实现硅光芯片将来自外部的光信号转化为电信号后输出至电路板。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

在云计算、移动互联网、视频等新型业务和应用模式，均会用到光通信技术，光模块是光通信设备中的关键器件。其中，采用硅光芯片实现光电转换功能已经成为高速光模块采用的一种主流方案。

在硅光光模块中，通常将硅光芯片贴在电路板表面，通过打线与电路板实现电连接；硅光芯片通过光纤带与光模块的光接口连接，实现光信号进出硅光芯片。然而，硅光芯片在进行光电转换过程会产生大量的热量，尤其在硅光芯片应用于高速信号传输场景中，一般用于100G、400G甚至1040G的速率信号的传输，其产生的热量会更大。

但是，基于电路板自身的材质特点，使其受热后变形较厉害，导致设置在电路板上的硅光芯片的位置相对光纤带发生变化，影响硅光芯片与光纤带之间的光耦合效率，降低数据通信质量。

发明内容

本申请实施例提供了一种光模块，以解决光模块工作过程中，由于电路板的形变，影响硅光芯片与光纤带之间的光耦合效率的问题。

本申请实施例提供的一种光模块，主要包括：

电路板，用于提供电连接；

电路转接板，设置在所述电路板上，与所述电路板电连接，用于进行信号的转接；所述电路转接板的热膨胀系数低于所述电路板的热膨胀系数；

驱动芯片，设置在所述电路转接板上，与所述电路转接板电连接；

硅光芯片，设置在所述电路转接板上，分别与所述电路转接板和所述驱动芯片电连接；

光源，通过第二光纤带与所述硅光芯片的光口光连接；

光纤插座，通过第一光纤带与硅光芯片的光口光连接。

本申请实施例提供的另一种光模块，主要包括：

电路板，用于提供电连接；

电路转接板，设置在所述电路板上，与所述电路板电连接，用于进行信号的转接；所述电路转接板的热膨胀系数低于所述电路板的热膨胀系数；

硅光芯片，设置在所述电路转接板上，与所述电路转接板电连接；

驱动芯片，设置在所述硅光芯片的上表面，与所述硅光芯片电连接；

光源，通过第二光纤带与所述硅光芯片的光口光连接；

光纤插座，通过第一光纤带与硅光芯片的光口光连接。

由上述实施例可见，本申请实施例提供的光模块，通过在电路板上设置电路转接板，然后将硅光芯片设置在该电路转接板上。由于电路转接板的热膨胀系数低于电路板的热膨胀系数，对应的其受热形变比电路板要小，所以在光模块工作过程中，其可以为设置在其上的硅光芯片提供一个更为稳定的承载面，保证硅光芯片与光纤带的相对位置的稳定性，进而可以保证硅光芯片与光纤带之间的光耦合效率的稳定性；另外，本实施例中的电路转接板还具有信号转接功能，实现硅光芯片、驱动芯片与电路板之间的相互电连接，实现硅光芯片基于来自驱动芯片的调制信号调制光信号，实现硅光芯片将来自外部的光信号转化为电信号后输出至电路板。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，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；

图5为本发明实施例提供的电路板、电路转接板、硅光芯片和光纤插座的拆分结构示意图；

图6为本发明实施例提供的电路板、电路转接板、硅光芯片和光纤插座的组装结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种电路转接板的背面结构示意图；

图8为本发明实施例提供的硅光芯片的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的光模块局部结构示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种电路转接板的第一结构示意图；

图11为本发明实施例提供的另一种电路转接板的第二结构示意图；

图12为本发明实施例提供的电路板、电路转接板和硅光芯片的拆分结构示意图；

图13为本发明实施例提供的电路板、电路转接板和硅光芯片的组装局部结构示意图；

图14为本发明实施例提供的光纤带接头的第一拆分结构示意图；

图15为本发明实施例提供的光纤带接头的第二拆分结构示意图；

图16为本发明实施例提供的光源、光纤插座和光纤带接头的组装结构示意图；

图17为本发明实施例提供的光纤带接头的组装结构示意图。

图18为本发明实施例提供的光纤带接头、硅光芯片与接头固定部件的拆分结构示意图；

图19为本发明实施例提供的光纤带接头、硅光芯片与接头固定部件的组装结构示意图；

图20为本发明实施例提供的光纤带接头、硅光芯片与接头固定部件组装后的侧视图；

图21为本发明实施例提供的电路板、电路转接板、硅光芯片和保护罩的拆分结构示意图；

图22为本发明实施例提供的电路板、电路转接板、硅光芯片和保护罩的组装结构示意图。

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为光网络终端结构示意图。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、解锁部件203、电路板300、硅光芯片403、光源500、光纤插座600及电路转接板700。

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(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，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光模块内部的硅光芯片403；电路板300、硅光芯片403、光源500、电路转接板700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、硅光芯片403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、时钟数据恢复CDR、电源管理芯片、数据处理芯片DSP)等。

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属引脚/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。

电路转接板700设置在电路板300上，其采用热膨胀系数低于电路板300的热膨胀系数的材料制成，例如采用可选氮化铝、氧化铝等材料制成。

电路转接板700包括顶层子电路转接板和底层子电路转接板，当然还可以为更多层的设计，顶层子电路转接板和底层子电路转接板之间设有电路走线，以为设置在其上表面的器件提供电，电主要包括供电、数据电信号、控制电信号等。同时，电路转接板700的上表面设置有第一焊盘，即顶层子电路转接板上设有第一焊盘，用于与设置在其上的硅光芯片403实现电连接。其中，硅光芯片403通过光纤带与光纤插座600连接，实现光信号进出硅光芯片403。

由于电路转接板700的热膨胀系数低于电路板300的热膨胀系数，对应的，电路转接板700受热形变比电路板300要小，即其热稳定性要优于电路板300，所以在光模块工作过程中，电路转接板700可以为设置在其上的硅光芯片提供一个更为稳定的承载面，保证硅光芯片403与光纤带的相对位置的稳定性，进而可以保证硅光芯片403与光纤带之间的光耦合效率的稳定性。另外，本实施例中的电路转接板700还具有信号转接功能，以实现硅光芯片403与电路板300之间的电连接，实现硅光芯片403基于来自驱动芯片402的调制信号调制光信号，实现硅光芯片403将来自外部的光信号转化为电信号后输出至电路板300。

在上述设计基础上，电路转接板700优选地选用适用于高精度加工的材料制成，例如选用陶瓷、超硬晶体等材料，以使电路转接板700的表面平整度高于电路板300的表面平整度，这样，电路转接板700与电路板300相比，可以为硅光芯片403提供更为平整的承载面，进而促进硅光芯片403与光纤带的对准精度，以提高两者的光耦合效率。

进一步的，由于硅光芯片在进行光电转换过程会产生大量的热量，尤其硅光芯片应用于高速信号传输场景，而且硅光芯片这类半导体材料对热很敏感，若不及时将热量传导出去，硅光芯片的性能会受到明显的影响，因此，电路转接板700优选地采用散热性能较好的材料制成，即选用导热系数大于电路板300的导热系数的材料制成，例如采用陶瓷材料，这样，硅光芯片产生的热量被可以被电路转接板700吸收，通过电路转接板700向外散热，进而可以有效防止热量聚集在硅光芯片中。

图5为本发明实施例提供的电路板、电路转接板、硅光芯片和光纤插座的拆分结构示意图；图6为本发明实施例提供的电路板、电路转接板、硅光芯片和光纤插座的组装结构示意图。如图5和6所示，除了硅光芯片403外，本实施例还将设置在路转接板700上设置驱动芯片(Driver)402和跨阻放大器404。驱动芯片402、硅光芯片403和跨阻放大器404通过电路转接板700的信号转接，最终实现与电路板300的连接。

其中，驱动芯片(Driver)402设置在硅光芯片403的一侧，用于为硅光芯片403提供调制信号；跨阻放大器404设置在硅光芯片403的另一侧，用于将硅光芯片403输出的电信号转换为电压信号。硅光芯片403接收来自光源500的光，进而对光进行调制，具体为，基于驱动芯片402发送的调制信号，将信号加载到光上；硅光芯片403接收来自光纤插座600的光，进而将光信号转换为电信号。

本实施例将驱动芯片402、跨阻放大器404与硅光芯片403设置在电路转接板上，与将驱动芯片402和/或跨阻放大器404设置在硅光芯片403的上表面、即与硅光芯片403集成为一体设计的方式相比，不仅可以降低光模块的整体厚度，同时还可以降低芯片的集成度，以防其中的一个芯片损坏后，需要将整个集成芯片同时报废的问题，有利于降低生产成本。

图7为本发明实施例提供的一种电路转接板的结构示意图。如图7所示，在电路转接板的背面/下表面设有第二焊盘701，其中，第二焊盘701可以设计为BGA(Ball GridArray，焊球阵列封装)焊球的形式，电路转接板700通过该第二焊盘701与电路板300上相应的焊盘连接，以实现其与电路板300的电连接。同时，该第二焊盘701通过电路转接板700中的电路走线,与设置在电路转接板700上表面的第一焊盘电连接，进而实现设置在电路转接板700上的芯片与电路板300的电连接，即实现其信号的转接功能。

本实施例将第一焊盘和第二焊盘设置在电路转接板700上下两个不同的表面，还可以降低用于连接第一焊盘和第二焊盘的电路走线的布线难度。

图8为本发明实施例提供的硅光芯片的结构示意图。如图8所示，硅光芯片403的下表面外周设置有第三焊盘4032，该第三焊盘4032可以通过焊料焊接在电路转接板700上相应的第一焊盘上，将硅光芯片403与电路转接板700的电连接，以实现电路转接板700与硅光芯片403之间的信号传输，其中，上述焊料可以采用金锡焊料、铜锡焊料，第三焊盘4032可以设计为BGA焊球的形式。

当然，还可以将上述焊盘设置在硅光芯片403的上表面，即在硅光芯片403上表面设置第四焊盘，然后，第四焊盘通过打线与电路板300上相应的第二焊盘电连接，其中，打线可以为金线或其他材质。只是打线连接的方式与第三焊盘4032设置在硅光芯片403下表面的方式相比，打线容易受到损坏，另外，打线时通常采用熔球焊的方式，使得打线相对于硅光芯片403的上表面高出一部分，进而会增加光模块的整体厚度。并且，打线与通过焊料与电路转接板700上的第二焊盘701直接焊接的方式相比，会延长信号传播路径，而打线的直径通常较细，进而其引入的寄生电感会比较大，并且，随着光模块通信速率的提高，打线所引入的寄生电感也在不断增加，进而其对光模块的高速光电性能的影响也愈大。

另外，对于驱动芯片402和跨阻放大器404分别与电路转接板700的连接方式，可以通过在其底部分别设置焊盘，然后，该焊盘可以通过焊料焊接在电路转接板700上相应的第一焊盘上，以实现电路转接板700与驱动芯片402和跨阻放大器404之间的电连接，进而实现驱动芯片402和跨阻放大器404分别与电路板300之间的电连接。当然，还可以在驱动芯片402和跨阻放大器404的上表面设置焊盘，然后通过打线的方式分别与电路转接板700连接。需要说明的是，驱动芯片402和跨阻放大器404分别与电路转接板700的连接方式并不限于采用同一种方式，例如，可以将驱动芯片402的焊盘设置在其下表面，通过焊料与电路转接板700连接，而跨阻放大器404的焊盘设置在其上表面，通过打线与电路转接板700连接。

由于驱动芯片402需要向硅光芯片403提供驱动信号，硅光芯片403需要将生成的电信号发送至跨阻放大器404转换成电压信号，因此，驱动芯片402和跨阻放大器404需要分别与硅光芯片403建立电连接。

进一步的，为解决打线方式所存在的打线容易损坏、引入的寄生电感等问题，本实施例中采用在驱动芯片402、跨阻放大器404以及硅光芯片403同时设置用于实现芯片之间电连接的焊盘，同时，在电路转接板700的上表面也设置相应的焊盘、内部设置用于将驱动芯片402和跨阻放大器404与硅光芯片403连接的电路。这样，驱动芯片402、跨阻放大器404以及硅光芯片403通过设置在其底部的焊盘焊接电路转接板700上后，驱动芯片402、跨阻放大器404与硅光芯片403之间的信号传输，便可以通过电路转接板700内部相应的电路走线进行传输，例如，驱动芯片402输出的驱动信号，先传输至电路转接板700内部电路，然后，经电路转接板700转至硅光芯片403。当然，在某一实施例中，也可以在将驱动芯片402、跨阻放大器404与硅光芯片403的上表面均设置有焊盘，将驱动芯片402和跨阻放大器404分别与硅光芯片403直接通过打线连接。需要说明的是，驱动芯片402和跨阻放大器404分别与硅光芯片403的连接方式并不限于采用同一种方式。

进一步的，如图8所示，在硅光芯片403的一个侧边设光口4031，根据光进出的方向不同，光口4031可以分为第一进光孔311、第二进光孔312及出光孔313，图中示例性的展示了2个第一进光孔311、4个第二进光孔312、4个出光孔313。

其中，第二进光孔312和出光孔313用于与第一光纤带601的一端对接，第一光纤带601的另一端与光纤插座600连接，实现硅光芯片403与光纤插座600之间通过光纤带601实现光连接，光纤插座600用于实现与光模块外部光纤的光连接，进而实现将硅光芯片403与光模块外部的光纤建立光连接。经硅光芯片403调制得到的光信号通过第一光纤带601传输至光纤插座600，通过光纤插座600传输至外部光纤；外部的光纤传来的光信号通过光纤插座600传输至第一光纤带601，通过第一光纤带601传输至硅光芯片403中；从而实现硅光芯片403向光模块外部光纤输出携带数据的光，或从光模块外部光纤接收携带数据的光。第一进光孔311用于与第二光纤带501的一端对接，第二光纤带501的另一端与光源500连接。为方便第一光纤带601和第二光纤带501与硅光芯片403对接，本实施例设置第一光纤带601和第二光纤带501中用于与硅光芯片403对接的一端的光纤夹持在光纤带接头602中，由光纤带接头602统一进行固定。然后，光纤带接头602与硅光芯片403完成光耦合后，接头固定部件603将两者进行固定。

光源500与电路板300电连接，具体可以是通过柔性板等方式连接。另外，光源500可以设置在电路板300表面，也可以设置在电路板300之外，基于激光的单色性较好，光源500可以采用激光光源。本实施例将光源500设置在电路板300表面或电路板300之外的位置，与将其集成在硅光芯片403的上表面相比，一方面可以降低光模块的整体厚度；另一方面，光源500工作过程中同样产生大量的热，光源500产生的热量不利于通过硅光芯片403进行扩散，现实产品中，硅光芯片403的散热效率有限，常规的结构设计或材料变化都难以显著提升硅光芯片403的散热效率，通过硅光芯片403扩散会加重硅光芯片403的散热负担，根据硅光芯片403的散热能力，在进行相对低速信号传输过程中，有光模块产品将激光盒的热量通过硅光芯片403扩散，但对于高速信号传输产品，光源的热量通过硅光芯片403扩散的设计并不可取，因此，本实施例将光源500设置在电路板300表面或电路板300之外的位置，可以消除光源500对硅光芯片403的工作性能的影响。

光源500可以设计为激光盒的形式，其内可以具有激光芯片、聚焦透镜等光学器件；激光芯片发出激光，该光并没有经过调制、不携带信息，不涉及高速信号电路，激光芯片发出的激光经聚焦透镜等器件后，经硅光芯片中。光源500中可以设置有半导体制冷器等温度调节电器件，以实现为激光芯片提供温度控制，该温度调节电器件通过柔性板从光源500外部获得供电驱动。

光源500向硅光芯片403提供不携带信号的光，该不携带信号的光经过第二光纤带501传输至第一进光孔311处，经第一进光孔311进入硅光芯片403。然后，硅光芯片403基于驱动芯片402输出的调制信号，对接收的不携带信号的光进行调制后，形成数据光信号，经硅光芯片403内部的光波导传输至出光孔313，最后，经第一光纤带601传输至光纤插座600，以传至光模块外部。

基于上述结构，本实施例以信号速率为400G光模块，其中，电信号速率为8X50G，即8路50G信号，光信号速率为4x100G，即4路100G信号为例，对该光模块的具体工作过程进行介绍。

图9为本发明实施例提供的光模块局部结构示意图。如图9所示，驱动芯片402和跨阻放大器404均选用2通路芯片，硅光芯片403选用4通路芯片，即驱动芯片402包括第一驱动芯片4021和第二驱动芯片4022，跨阻放大器404包括第一跨阻放大器4041和第二跨阻放大器4042。硅光芯片403上设有光口4031的一侧靠近电路转接板700的边缘设置，以方便和光纤带对接。第一驱动芯片4021和第二驱动芯片4022位于硅光芯片403的一侧，第一跨阻放大器4041和第二跨阻放大器4042位于硅光芯片403的另一侧。

对于信号发射，电路板300上的金手指上输入的8路50G高频差分信号经过时钟数据恢复芯片(Clock Data Recovery，CDR)800后，输出4路100G高频差分信号，然后通过电路板300上的信号走线连接到电路转接板700，通过电路转接板700将上述100G高速差分信号输送至第一驱动芯片4021和第二驱动芯片4022，第一驱动芯片4021和第二驱动芯片4022对上述100G高速差分信号进行幅值等调整后，输出至硅光芯片403，其中，第一驱动芯片4021和第二驱动芯片4022输出的信号可以经过电路转接板700传输给硅光芯片403。硅光芯片403中具有光调制单元，硅光芯片403接收光源500输出的功率恒定的光，经硅光芯片403内部的光波导传输至光调制单元，然后，光调制单元基于上述100G高频差分信号，对接收的功率恒定的光进行调制后，形成数据光信号，经硅光芯片403内部的光波导传输至出光孔313，其中，常见的光调制单元为马赫-曾德尔调制器，另外，时钟数据恢复芯片800也可以使用DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)替代。

对于信号接收，光纤插座600输入的4路100G光信号，依次经过第一光纤带601、第二进光孔312传输给硅光芯片403，硅光芯片403内部的PD(光电二极管)将该光信号转换为电流信号后，将该电流信号发送给第一跨阻放大器4041和第二跨阻放大器4042，其中，硅光芯片403输出的电流信号可以经过电路转接板700传输给第一跨阻放大器4041和第二跨阻放大器4042。然后，第一跨阻放大器4041和第二跨阻放大器4042将该电流信号转换为电压信号，并以4路100G高频差分信号的形式经电路转接板700发送至电路板300，然后，经电路板300上的信号走线发送至时钟数据恢复芯片800，经时钟数据恢复芯片800处理后，输出8路50G高频差分信号到电路板300上的金手指。

需要说明书的是，上述驱动芯片402、跨阻放大器404与硅光芯片403的布局方式还可以根据需要设计为其它布局方式，例如，两个TIA和两个Driver均设置在硅光芯片403的同一侧，另外，TIA和Driver也可以设计为四通路芯片，或者，TIA和Driver也可以集成在同一个芯片中，本实施例并不做具体的限定。

而对于上述任一种驱动芯片402、跨阻放大器404与硅光芯片403的布局方式中，硅光芯片403上设有光口4031的一侧优选地靠近放置在电路转接板700的边缘处，以方便和光纤带对接。但是，将硅光芯片403放置在电路转接板700的边缘处存在的问题是：由于光模块组装过程中，通常采用胶水将硅光芯片403固定在电路转接板700，而胶水具有一定的流动性，所以在固定硅光芯片403时，胶水容易流到硅光芯片403外周，而光口4031设置在硅光芯片403的一侧，所以流到硅光芯片外周的胶水容易污染光口4031。针对该问题，本实施例通过对电路转接板700进行改进，来防止胶水容易流到硅光芯片403的光口4031上。

图10为本发明实施例提供的另一种电路转接板的结构示意图，图11为本发明实施例提供的另一种电路转接板的第二结构示意图。如图10所示和11所示，电路转接板700背面上设有与其内部对应的电路走线连接的第二焊盘701，以实现电路转接板700与电路板300的电连接，当然，也可以在电路转接板700的边缘分布打线焊盘，电路板与之对应有打线焊盘，通过打线连接的方式，实现电路转接板700与电路板300之间的电连接。另外，与图7中的电路转接板相比，本实施例中，在靠近硅光芯片403上设有光口4031的一侧，电路转接板700上还开设有缺口702。其中，缺口702的形状可以是U型、方形等，为便于胶水流至缺口702中，缺口702的底部拐角优选地设计为弧形拐角。

图12为本发明实施例提供的电路板、电路转接板和硅光芯片的拆分结构示意图，图13为本发明实施例提供的电路板、电路转接板和硅光芯片的组装局部结构示意图。如图12和13所示，电路转接板700通过设置在其底面上的BGA焊球焊接在电路板300上后，硅光芯片403焊接在电路转接板700上，并且硅光芯片403与电路转接板700之间采用胶水固定。其中，硅光芯片403跨接在电路转接板700的缺口702上，其光口4031位于缺口702的上方。这样，在硅光芯片403的底面通过胶水固定在电路转接板700上时，在靠近光口4031处，溢出硅光芯片403的胶水，便可以流至缺口702处，进而可以避免光口4031被胶水污染的问题。

进一步的，如图12所示，硅光芯片403上设有光口4031的侧边可以与电路转接板700上设有缺口702的侧边具有一定的间距，同时，光纤带接头的伸入在缺口702中，用于实现硅光芯片403与光纤带接头的光连接。当然，还可以将硅光芯片403上设有光口4031的侧边可以与电路转接板700上设有缺口702的侧边平齐设置、或者硅光芯片403的光口侧凸出于电路转接板700设置，只是将电路转接板700的缺口702凸出于硅光芯片403设置的方式，一方面可以光纤带接头与硅光芯片403进行光耦合时，对光纤带接头的设置位置具有一定的引导作用，另一方面可以扩大电路转接板700上用于为硅光芯片403散热的散热面积。

进一步的，为了方便第一光纤带601和第二光纤带501与硅光芯片403对接，本实施例设置光纤带接头602同时夹持住第一光纤带601和第二光纤带501。然后，光纤带接头602与硅光芯片403完成光耦合后，接头固定部件603将两者进行固定。

由于硅光芯片403上的光口4031和光纤的直径都非常小，通常在9um左右，所以为保证两者耦合效率，光口4031和光纤带接头602中的光纤之间的相对位置的稳定性非常重要。

图14为本发明实施例提供的光纤带接头的第一拆分结构示意图，图15为本发明实施例提供的光纤带接头的第二拆分结构示意图。如图14和15所示，本实施例中的光纤带接头602由第一固定部件6021、第二固定部件6022和第三固定部件6023三部分组成。

其中，在第一固定部件6021上用于夹持光纤的夹持面，设置为由第一夹持面211和第二夹持面212组成，第一夹持面211和第二夹持面212形成阶梯结构。第一夹持面211上开设有多个用于固定光纤的凹槽，其中，该凹槽的排布密度可以根据硅光芯片403上的光口4031的排布密度设置；第二夹持面212设置为平整的表面，当然，也可以在第二夹持面212上设置凹槽结构。第二固定部件6022上设有用于夹持光纤的第三夹持面，第三固定部件6023上设有用于夹持光纤的第四夹持面，其中，第三夹持面与第一夹持面211相配合，将第一光纤带601和第二光纤带501中不具有保护层的光纤段固定在第一夹持面211上所开设凹槽中，第四夹持面与第二夹持面212相配合，将第一光纤带601和第二光纤带501中具有保护层的光纤段夹持住。

第一光纤带601和第二光纤带501中光纤的组成结构包括玻璃纤芯、紧靠纤芯的包层以及保护层，在安装光纤带时，将光纤带的端部进行去保护层处理，使包裹玻璃纤芯的包层露出，将包层设置在凹槽中；由于光纤带的保护层较厚，不利于在凹槽中精确固定，所以使用了去除保护层的设计。

图16为本发明实施例提供的光源、光纤插座和光纤带接头的组装结构示意图，图17为本发明实施例提供的光纤带接头的组装结构示意图。如图16和17所示，第一固定部件6021与第二固定部件6022和第三固定部件6023之间可以通过胶水固定，本实施例通过设置凹槽结构，第一光纤带601和第二光纤带501中的光纤便可以分为一根根独立的且相对位置固定的光纤，以便于与硅光芯片403上的光口4031对准；同时，设置第三固定部件6023上的第四夹持面与第二夹持面212相配合以固定光纤，可以进一步保证在光传播方向上，对光纤固定的牢固度。当然，也可以将光纤带接头602设置为其它结构形式，例如，设计其有上下两部分组成，只是本实施例中的设计方式，不仅可以根据方便硅光芯片403上的光口4031之间间距，将光纤带中的光纤分开相应的间距，还可以保证光纤固定的牢固度，另外，三部分的独立结构可以方便对各部分固定部件的安装。

由于电路板300的表面平整度较差，其加工精度在毫米级别，而且硅光芯片403上的光口4031与光纤的对准精度要在微米级别，并且基于电路板300自身的材质特点，使其受热后变形较厉害，导致设置在电路板上的光纤带接头602的位置相对硅光芯片403发生变化，为保证硅光芯片403上的光口4031和光纤带接头602中的光纤的对准精度。本实施例还对接头固定部件603对硅光芯片403与光纤带接头602固定方式进行设计，其中，接头固定部件603的底面包括第一固定面和第二固定面，第一固定面固定在硅光芯片403的上表面，第二固定面固定在光纤带接头602的上表面固。

图18为本发明实施例提供的光纤带接头、硅光芯片与接头固定部件的拆分结构示意图，图19为本发明实施例提供的光纤带接头、硅光芯片与接头固定部件的组装结构示意图、图20为本发明实施例提供的光纤带接头、硅光芯片与接头固定部件组装后的侧视图。如图18至20所示，接头固定部件603的底部的第一部分固定在硅光芯片403的上表面且靠近硅光芯片403上设有光口4031的一侧设置，并且，接头固定部件603有一部分伸出于硅光芯片403、即接头固定部件603的底部的第二部分相对于硅光芯片403是悬空的。在将光纤带接头602与硅光芯片403完成光耦合后，通过接头固定部件603的上表面固定在接头固定部件603的第二部分，以使接头固定部件603与电路板300之间便可以形成一定的间隙，进而，可以消除将接头固定部件603固定在电路板300的方式中，因电路板300自身的表面不平整问题，导致接头固定部件603的位置偏差，影响硅光芯片403上的光口4031和光纤带接头602中的光纤的对准精度的问题。

同时，设置接头固定部件603的热膨胀系数小于电路板300的热膨胀系数，对应的其受热形变比电路板300要小，所以在光模块工作过程中，接头固定部件603可以为固定在其上的光纤带接头602和硅光芯片403提供一个更为稳定的承载面，以保证硅光芯片403与光纤带接头602的相对位置的稳定性，进而可以保证硅光芯片403与光纤带接头602中所夹持光纤之间的光耦合效率的稳定性。

为进一步促进光模块工作过程中，硅光芯片403上的光口4031和光纤带接头602中的光纤之间的光耦合效率的稳定性，接头固定部件603的热膨胀系数与光纤带接头602的热膨胀系数差值的绝对值、接头固定部件603的热膨胀系数与硅光芯片403的热膨胀系数差值的绝对值均小于第一预设值，例如，该第一预设值可以为10ppm/℃，但并不限于该数值，即接头固定部件603采用热膨胀系数与硅光芯片403和光纤带接头602的热膨胀系数较为接近的材料制成，进一步的，接头固定部件603可以采用使用于高精度加工的材料制成，以保证其表面平整度，例如，采用玻璃、陶瓷等材料制成。

需要说明的是，本实施例中，将接头固定部件603中，用于硅光芯片403和光纤带接头602接触的表面为其底面；将硅光芯片403和光纤带接头602中，用于与接头固定部件603接触的表面为其上表面。

在光模块生产过程，为降低光模块的厚度以及节省原材料，电路转接板700和硅光芯片403的厚度设计的尽可能薄，而为保证光纤带接头602对光纤固定牢固度，其具有一定的厚度，进而光纤带接头602安装后，光纤带接头602的上表面高于硅光芯片403的上表面。为适应于光纤带接头602与硅光芯片403的装配结构，如图20所示，本实施例设置接头固定部件603为L型结构，即其底面有第一固定面和第二固定面组成，第一固定面和第二固定面形成阶梯结构，即第一固定面和第二固定面相对于电路板300具有不同的高度。

为防止在光耦合过程中，光纤碰触到硅光芯片403的光口4031，导致硅光芯片403或光纤磨损，本实施例设置硅光芯片403的光口与光纤带接头602中的光纤之间具有一定的间隙，同时，硅光芯片403的光口4031和光纤带接头602中的光纤端面之间填充有胶水，以保护硅光芯片403的光口的端面和光纤带接头602中的光纤的通光端面,防止外界污染进入上述端面，影响通光效率。设置该胶水的折射率大于空气的折射率、小于光纤的折射率，以降低胶水与光纤的折射率差，进而提高硅光芯片403与光纤之间的耦合效率。另外，选用透光率较好的胶水，例如选用通光率在90％以上的胶水，以减少胶水对光的吸收。

为实现对上述硅光芯片的电磁屏蔽，本实施例通过保护罩401对硅光芯片进行保护。图21为本发明实施例提供的电路板、电路转接板、硅光芯片和保护罩的拆分结构示意图，图22为本发明实施例提供的电路板、电路转接板、硅光芯片和保护罩的组装结构示意图。如图21和22所示，保护罩401为硬质的壳体结构，可以采用金属材料制成；进一步的，保护罩401固定于电路转接板700上，保护罩401包括内表面和外表面，其内表面朝向电路转接板700，内表面和电路转接板700之间形成一空腔结构。其中，驱动芯片402和跨阻放大器404设置在保护罩401和电路转接板700所形成的空腔结构中，为方便安装接头固定部件603，将硅光芯片403的一部分设置在上述空腔结构中、位于空腔结构之外的部分为用于固定接头固定部件603的固定区。当然，若硅光芯片403与光源500、光纤插座600采用其它装配方式，还可以将硅光芯片403全部罩设在保护罩401中。

进一步的，为了帮助罩设在空腔结构的器件散热，本实施例还设置保护罩401的外表面与光模块的上壳体201的内表面导热接触，具体的，可以是两者直接采用抵接等方式将两者连接，还可以通过导热胶使两者相连接。

另外，若上述驱动芯片402、跨阻放大器404和硅光芯片403中一个或多个器件与电路转接板700之间采用打线的方式连接，保护罩401还可以对打线进行保护，避免对其挤压或触碰导致的损坏。其中，覆盖硅光芯片403的打线所在区域。也就是说，将打线包裹在保护罩401和电路转接板700所形成的空腔结构中，以此达到保护打线的目的。

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 (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

电路板，用于提供电连接；

电路转接板，设置在所述电路板上，与所述电路板电连接，用于进行信号的转接；所述电路转接板的热膨胀系数低于所述电路板的热膨胀系数；

驱动芯片，设置在所述电路转接板上，与所述电路转接板电连接；

硅光芯片，设置在所述电路转接板上，分别与所述电路转接板和所述驱动芯片电连接；

光源，通过第二光纤带与所述硅光芯片的光口光连接；

光纤插座，通过第一光纤带与硅光芯片的光口光连接；

所述电路转接板在靠近硅光芯片上设有光口的一侧开设有缺口。

2.根据权利要求1所述光模块，其特征在于，所述电路转接板包括顶层子电路转接板和底层子电路转接板，其中：

所述顶层子电路转接板的表面设有分别与所述驱动芯片和所述硅光芯片连接的第一焊盘；

所述底层子电路转接板的表面设有与所述电路板连接的第二焊盘；

所述顶层子电路转接板和所述底层子电路转接板之间设有电路，所述电路用于将所述第一焊盘与所述第二焊盘电连接。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述硅光芯片的下表面设置有第三焊盘，所述第三焊盘通过焊料焊接在所述电路转接板中相应的第一焊盘上。

4.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述硅光芯片的上表面设置有第四焊盘，所述第四焊盘通过打线与所述电路转接板中相应的第一焊盘连接。

5.根据权利要求2或3所述的光模块，其特征在于，所述驱动芯片的下表面设置有第五焊盘，所述第五焊盘通过焊料焊接在所述电路转接板中相应的所述第一焊盘上，所述硅光芯片和所述驱动芯片通过所述电路转接板中的电路电连接。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述硅光芯片的上表面及所述驱动芯片的上表面均设置有焊盘，所述硅光芯片及所述驱动芯片通过焊盘之间的打线建立电连接。

7.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：

光纤带接头，夹持所述第一光纤带和所述第二光纤带，用于与所述硅光芯片的光口光连接；

所述硅光芯片的光口和所述光纤带接头中的光纤端面之间填充有胶水，所述胶水的折射率大于空气的折射率、小于所述光纤的折射率。

8.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：

保护罩，罩设在所述硅光芯片和所述驱动芯片上，底部设置在所述电路转接板的上表面，外表面与所述光模块的壳体导热接触。

9.一种光模块，其特征在于，包括：

电路板，用于提供电连接；

电路转接板，设置在所述电路板上，与所述电路板电连接，用于进行信号的转接；所述电路转接板的热膨胀系数低于所述电路板的热膨胀系数；

硅光芯片，设置在所述电路转接板上，与所述电路转接板电连接；

驱动芯片，设置在所述硅光芯片的上表面，与所述硅光芯片电连接；

光源，通过第二光纤带与所述硅光芯片的光口光连接；

光纤插座，通过第一光纤带与硅光芯片的光口光连接；

所述电路转接板在靠近硅光芯片上设有光口的一侧开设有缺口。

10.根据权利要求9所述光模块，其特征在于，所述电路转接板包括顶层子电路转接板和底层子电路转接板，其中：

所述顶层子电路转接板的表面设有与所述硅光芯片连接的第一焊盘；

所述底层子电路转接板的表面设有与所述电路板连接的第二焊盘；

所述顶层子电路转接板和所述底层子电路转接板之间设有电路，所述电路用于将所述第一焊盘与所述第二焊盘电连接。

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