CN113422647B - 一种高速数据中心光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速数据中心光模块，包括：印制电路板、四路光发射组件、阵列波导光栅复用器、光发射组件固定块、柔性电路板、跨阻放大器、光电二极管、阵列波导光栅解复用器、外壳。所述四路光发射组件通过所述光发射组件固定块固定在所述印制电路板上，所述阵列波导光栅复用器连接四路光发射组件合并为一束光输出，所述柔性电路板连接所述印制电路板与所述四路光发射组件，所述阵列波导光栅解复用器将不同波长的一束光分成四路照射到所述四路阵列光电二极管的光敏面上产生电流通过所述跨阻放大器放大后流入电路中。本发明将TO方案与COB方案相结合，大大节约设备及工艺成本，而且模块的整体组装的工艺稳定可靠。

Description

一种高速数据中心光模块
技术领域
本发明涉及高速光模块技术领域，特别涉及一种高速数据中心光模块。
背景技术
目前，对城域网和接入网的业务提供商而言，CWDM系统的开发及其标准的制定很及时。随着宽带需求遍及边缘网络，低价传输系统就显得非常迫切。CWDM技术正好适应了这一需求，它为城域网的接入网提供了一种可升级的体系结构。CWDM的复用/解复用器和激光器正在逐渐形成自己的标准。
CWDM技术的最大问题是其相对于DWDM设备的成本优势仍不够明显。光收发模块和光器件是降低成本的关键。但由于市场规模不大，供应商的出货量不大，所以器件成本优势不明显。另外一个降低成本的方法是简化设备功能，而这种方法导致系统的可靠性和可管理能力降低。价格不断降低的DWDM产品也给CWDM技术很大的压力。
完全的COB方案对贴片需要采用精度高的贴片设备，价格昂贵，COB方案还需要COC老化系统对LD芯片进行老化，由此增加了投入成本。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种低投入高可靠性的高速数据中心光模块。
为实现上述目的，本发明提供了一种高速数据中心光模块，包括：印制电路板、四路光发射组件、阵列波导光栅复用器、柔性电路板、跨阻放大器、光电二极管阵列、阵列波导光栅解复用器，其中：
所述跨阻放大器、光电二极管阵列贴装于所述印制电路板上；
所述四路光发射组件通过所述柔性电路板与所述印制电路板连接；
所述阵列波导光栅复用器固定在所述印制电路板上；
所述阵列波导光栅解复用器通过和所述光电二极管阵列耦合后固定到所述印制电路板上；
所述阵列波导光栅复用器连接所述四路光发射组件合并为一束光输出，所述阵列波导光栅解复用器将不同波长的一束光分成四路照射到所述光电二极管阵列的光敏面上产生电流通过所述跨阻放大器放大后流入电路中。
其中，所述高速数据中心光模块还包括：光发射组件固定块，用于将所述四路光发射组件固定在所述印制电路板上。
其中，所述高速数据中心光模块还包括：阵列波导光栅复用器固定块，用于固定所述阵列波导光栅复用器。
其中，所述阵列波导光栅复用器固定块固定在所述印制电路板上，所述阵列波导光栅复用器固定在所述阵列波导光栅复用器固定块上。
其中，所述高速数据中心光模块还包括：接收钣金件，所述接收钣金件安装在所述印制电路板上。
其中，所述高速数据中心光模块还包括：外壳，所述高速数据中心光模块整体组装于所述外壳内。
其中，所述阵列波导光栅解复用器为AWG DEMUX；所述光电二极管阵列101为PD阵列；所述阵列波导光栅复用器为AWG MUX。
其中，从陶瓷插芯中输出的接收光信号到达所述阵列波导光栅解复用器，所述光信号为四种波长的混合光，进入所述阵列波导光栅解复用器的输入端口，通过所述阵列波导光栅解复用器使得不同波长的光信号被分开，各通道的光通过透镜阵列汇聚再经过棱镜的反射，光垂直向下入射到背照式的所述光电二极管阵列的透镜上，最后汇聚到其光敏面，完成光电转换。
其中，所述印制电路板输出电信号，经由所述柔性电路板到达所述四路光发射组件，通过所述四路光发射组件将电信号转化为光信号，输出的光信号到达所述阵列波导光栅复用器，所述光信号为四种波长的混合光，然后进入阵列波导光栅复用器的输入端口，使得不同波长的光信号被合成一束光，光信号传输出所述高速数据中心光模块。
其中，所述光信号为包括1270nm、1290nm、1310nm和1330nm四种波长的混合光。
本发明的有益效果是：提供一种高速数据中心光模块，包括：印制电路板、四路光发射组件、阵列波导光栅复用器、光发射组件固定块、柔性电路板、跨阻放大器、光电二极管、阵列波导光栅解复用器、外壳。所述四路光发射组件通过所述光发射组件固定块固定在所述印制电路板上，所述阵列波导光栅复用器连接四路光发射组件合并为一束光输出，所述柔性电路板连接所述印制电路板与所述四路光发射组件，所述阵列波导光栅解复用器将不同波长的一束光分成四路照射到所述四路阵列光电二极管的光敏面上产生电流通过所述跨阻放大器放大后流入电路中。本发明将TO方案与COB方案相结合，大大节约设备及工艺成本，而且模块的整体组装的工艺稳定可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明高速数据中心光模块的整体结构示意图；
图2是图1部分放大结构示意图；
图3是本发明的部分爆炸示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
附图标号
代码 名称 代码 名称
101 光电二极管阵列 102 跨阻放大器
103 阵列波导光栅解复用器 104 收钣金件
105 印制电路板 106 阵列波导光栅复用器固定块
107 柔性电路板 108 四路光发射组件
109 光发射组件固定块 110 阵列波导光栅复用器
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的一部分实施例，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。
请参照图1至图3，本发明提出一种高速数据中心光模块，包括：印制电路板105、四路光发射组件108、阵列波导光栅复用器110、柔性电路板107、跨阻放大器102、光电二极管阵列101、阵列波导光栅解复用器103，其中：
所述跨阻放大器102、光电二极管阵列101贴装于所述印制电路板105上；
所述四路光发射组件108通过所述柔性电路板107与所述印制电路板105连接，四路光发射组件108可以使用已成熟MINI-TO38；
所述阵列波导光栅复用器110固定在所述印制电路板105上；
所述阵列波导光栅解复用器103通过和所述光电二极管阵列101耦合后固定到所述印制电路板105上；
所述阵列波导光栅复用器110连接所述四路光发射组件108合并为一束光输出，所述阵列波导光栅解复用器103将不同波长的一束光分成四路照射到所述光电二极管阵列101的光敏面上产生电流通过所述跨阻放大器102放大后流入电路中。
进一步地，所述高速数据中心光模块还包括：光发射组件固定块109，用于将所述四路光发射组件108固定在所述印制电路板105上。
进一步地，所述四路发射光组件用所述柔性电路板107焊接在印制电路板105上。
进一步地，所述高速数据中心光模块还包括：阵列波导光栅复用器110固定块106，用于固定所述阵列波导光栅复用器110。
其中，所述阵列波导光栅复用器110固定块106固定在所述印制电路板105上，所述阵列波导光栅复用器110固定在所述阵列波导光栅复用器110固定块106上。
进一步地，所述高速数据中心光模块还包括：接收钣金件104，所述接收钣金件104安装在所述印制电路板105上。
进一步地，所述高速数据中心光模块还包括：外壳，所述高速数据中心光模块整体组装于所述外壳内。
本实施例中，所述阵列波导光栅解复用器103为AWG DEMUX；所述光电二极管阵列101为PD阵列；所述阵列波导光栅复用器110为AWG MUX。
从陶瓷插芯中输出的接收光信号到达所述阵列波导光栅解复用器103，所述光信号为四种波长的混合光，进入所述阵列波导光栅解复用器103的输入端口，通过所述阵列波导光栅解复用器103使得不同波长的光信号被分开，各通道的光通过透镜阵列汇聚再经过棱镜的反射，光垂直向下入射到所述光电二极管阵列101的光敏面上，完成光电转换。
所述印制电路板105输出电信号，经由所述柔性电路板107到达所述四路光发射组件108，通过所述四路光发射组件108将电信号转化为光信号，输出的光信号到达所述阵列波导光栅复用器110，所述光信号为四种波长的混合光，然后进入阵列波导光栅复用器110的输入端口，使得不同波长的光信号被合成一束光，光信号传输出所述高速数据中心光模块。
其中，所述光信号为包括1270nm、1290nm、1310nm和1330nm四种波长的混合光。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：MINI-TO38方案直接使用成熟的TO56贴片设备，采用MINI-TO38方案制作TX，都可以全套采用TO56常规线进行，只需更改工装夹具，大大减少了设备投入。此外，目前数据中心产品大力发展，COB产品自动耦合点胶设备大量涌现，价格也逐步下降。在瓶颈工艺RX耦合方面，也得以解决，且产品已经通过了包括冲击震动在内的多项高风险可靠性测试。
下面结合附图，对本发明实施例方案作进一步的详细说明。
如图1至图3所示，本发明提供一种高速数据中心光模块，包括：印制电路板105、四路光发射组件108、阵列波导光栅复用器固定块106、阵列波导光栅复用器110、光发射组件固定块109、柔性电路板107、跨阻放大器102、光电二极管阵列101、阵列波导光栅解复用器103、接收钣金件104、外壳。
在装配时，先将跨阻放大器102、光电二极管阵列101贴到印制电路板105上，绑线后把接收钣金件104组装到印制电路板105上，然后通过焊接柔性电路板107把四路光发射组件108和印制电路板105连接起来，再组装发射组件固定块109，把四路光发射组件108固定，接收端耦合后把阵列波导光栅解复用器103固定在印制电路板105上，同时把阵列波导光栅复用器固定块106也固定在印制电路板105上，再把阵列波导光栅复用器110固定在阵列波导光栅复用器固定块106上，最后再整体组装到外壳上。
其中，本实施例所述阵列波导光栅解复用器103即AWG DEMUX；所述光电二极管阵列101即为PD阵列，也就是Photodiode阵列；阵列波导光栅复用器110即AWG MUX。
本实施例中，从陶瓷插芯中输出的接收光信号到达阵列波导光栅解复用器103，所述光信号1270nm、1290nm、1310nm和1330nm四种波长的混合光，然后进入阵列波导光栅解复用器103的输入端口阵列波导光栅解复用器103使得不同波长的光信号被分开，各通道的光通过透镜阵列汇聚再经过棱镜的反射，光垂直向下入射到背照式的光电二极管阵列101的透镜上，最后汇聚到其光敏面，完成光电转换。
本实施例中，通过印制电路板105输出电信号然后经由柔性电路板107到达四路光发射组件108，四路光发射组件108将电信号转化为光信号，输出的光信号到达阵列波导光栅复用器110，所述光信号1270nm、1290nm、1310nm和1330nm四种波长的混合光，然后进入阵列波导光栅复用器110的输入端口使得不同波长的光信号被合成一束光，光信号传输出模块。
本实施例中四路光发射组件108使用的MINI-TO38方案，直接使用成熟的TO56贴片设备，采用MINI-TO38方案制作TX，都可以全套采用TO56常规线进行，只需更改工装夹具，大大减少了设备投入。
相比现有技术，本发明将TO方案与COB方案相结合，大大节约设备及工艺成本，而且模块的整体组装的工艺稳定可靠。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种高速数据中心光模块，其特征在于，包括：印制电路板、四路光发射组件、阵列波导光栅复用器、柔性电路板、跨阻放大器、光电二极管阵列、阵列波导光栅解复用器，其中：
所述跨阻放大器、光电二极管阵列贴装于所述印制电路板上；
所述四路光发射组件通过所述柔性电路板与所述印制电路板连接；
所述阵列波导光栅复用器固定在所述印制电路板上；
所述阵列波导光栅解复用器通过和所述光电二极管阵列耦合后固定到所述印制电路板上；
所述高速数据中心光模块还包括光发射组件固定块、阵列波导光栅复用器固定块和接收钣金件，所述光发射组件固定块用于将所述四路光发射组件固定在所述印制电路板上，所述阵列波导光栅复用器固定块用于固定所述阵列波导光栅复用器，所述接收钣金件安装在所述印制电路板上；
在装配时，先将所述跨阻放大器、所述光电二极管阵列贴到所述印制电路板上，绑线后把接收钣金件组装到所述印制电路板上，然后通过焊接所述柔性电路板把所述四路光发射组件和所述印制电路板连接起来，再组装所述发射组件固定块，把所述四路光发射组件固定，接收端耦合后把所述阵列波导光栅解复用器固定在所述印制电路板上，同时把阵列波导光栅复用器固定块也固定在所述印制电路板上，再把所述阵列波导光栅复用器固定在阵列波导光栅复用器固定块上；
所述阵列波导光栅复用器连接所述四路光发射组件合并为一束光输出，所述阵列波导光栅解复用器将不同波长的一束光分成四路照射到所述光电二极管阵列的光敏面上产生电流通过所述跨阻放大器放大后流入电路中；
从陶瓷插芯中输出的接收光信号到达所述阵列波导光栅解复用器，所述光信号为四种波长的混合光，进入所述阵列波导光栅解复用器的输入端口，通过所述阵列波导光栅解复用器使得不同波长的光信号被分开，各通道的光通过透镜阵列汇聚再经过棱镜的反射，光垂直向下入射到背照式的所述光电二极管阵列的透镜上，最后汇聚到其光敏面，完成光电转换。
2.根据权利要求1所述的高速数据中心光模块，其特征在于，还包括：外壳，所述高速数据中心光模块整体组装于所述外壳内。
3.根据权利要求1所述的高速数据中心光模块，其特征在于，所述印制电路板输出电信号，经由所述柔性电路板到达所述四路光发射组件，通过所述四路光发射组件将电信号转化为光信号，输出的光信号到达所述阵列波导光栅复用器，所述光信号为四种波长的混合光，然后进入阵列波导光栅复用器的输入端口，使得不同波长的光信号被合成一束光，光信号传输出所述高速数据中心光模块。
4.根据权利要求3所述的高速数据中心光模块，其特征在于，所述光信号为包括1270nm、1290nm、1310nm和1330nm四种波长的混合光。
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