CN113885143A - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光模块，包括：下壳体、上壳体，与所述下壳体盖合形成包裹腔体。电路板，设置于所述包裹腔体内部。所述电路板上设有发射让位孔。底座，设置于所述发射让位孔处，底座四周与电路板连接。安装部，设置于所述底座上方，向上壳体传递热量。所述安装部上设有承载光发射芯片；所述底座的上方还设置有硅光芯片。所述底座与所述安装部比所述电路板的导热效率高，具有较好的热传导性能，光发射芯片与硅光芯片产生的热量经底座、安装部传导至上壳体，具有较好的温度稳定性。本申请集成度高，装配简单，无需增加温度控制器件，减少电器件的使用，从而降低光模块的总功率。

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

随着云计算、移动互联网、视频等新型业务和应用模式发展，光通信技术的发展进步变的愈加重要。而在光通信技术中，光模块是实现光电信号相互转换的工具，是光通信设备中的关键器件之一，并且随着光通信技术发展的需求光模块的传输速率不断提高。

随着通信速率的提高，硅光技术在光通信领域的应用越来越广。集成于硅芯片的光分波器具有损耗较大、较强的偏振依赖特性、光通道隔离度较差的缺点，目前尚无法满足400GQSFP-DD FR4的要求。

发明内容

本申请提供了一种光模块，以提高光模块通信速率。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请实施例公开了一种光模块，包括：

下壳体；

上壳体，与所述下壳体盖合形成包裹腔体；

电路板，设置于所述包裹腔体内部；所述电路板上设有发射让位孔；

底座，设置于所述发射让位孔处；

安装部，设置于所述底座上方；

所述安装部包括：

承载平台，设置于所述底座的上表面，用于承载光发射芯片；

导热部，设置于所述承载平台的上方，与所述上壳体导热连接，下表面设有汇聚透镜和光隔离器；

所述底座的上方还设置有硅光芯片；

所述底座与所述安装部比所述电路板的导热效率高。

与现有技术相比，本申请的有益效果：

本申请提供了一种光模块，包括：下壳体、上壳体，与所述下壳体盖合形成包裹腔体。电路板，设置于所述包裹腔体内部。所述电路板上设有发射让位孔。底座，设置于所述发射让位孔处，底座四周与电路板连接。安装部，设置于所述底座上方，向所述上壳体传导热量。所述安装部上设有承载光发射芯片；所述底座的上方还设置有硅光芯片。所述安装部包括：承载平台和导热部，承载平台设置于所述底座的上表面，用于承载所述光发射芯片；导热部设置于所述承载平台的上方，上表面与所述上壳体连接，下表面设有汇聚透镜和光隔离器。所述底座与所述安装部比所述电路板的导热效率高，具有较好的热传导性能，光发射芯片与硅光芯片产生的热量经底座、安装部传导至上壳体，具有较好的温度稳定性。本申请集成度高，装配简单，无需增加温度控制器件，减少电器件的使用，从而降低光模块的总功率。

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为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图；

图4为本申请实施例提供的光模块分解结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种光模块局部结构示意图一；

图6为本申请实施例提供的一种光模块局部结构示意图二；

图7为本申请实施例提供的一种光发射次模块与电路板分解结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种光发射次模块结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种光发射次模块分解示意图；

图10为本申请实施例提供的一种底座结构示意图；

图11为本申请实施例提供的一种安装部结构示意图一；

图12为本申请实施例提供的一种安装部结构示意图二；

图13为本申请实施例提供的一种安装部结构示意图三；

图14为本申请实施例提供的一种光模块剖面示意图；

图15为图14中局部结构示意图；

图16为本申请实施例提供的一种光发射次模块局部结构示意图；

图17为图16所示光发射次模块的光路示意图；

图18为本申请实施例提供的一种光发射次模块单光路结构示意图

图19为本申请实施例提供的一种光接收次模块的结构示意图；

图20为本申请实施例提供的光模块中光接收次模块光学部分的结构示意图；

图21为本申请实施例提供的光模块中接收光路的剖视图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本公开中的技术方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。

光通信技术中使用光携带待传输的信息，并使携带有信息的光信号通过光纤或光波导等信息传输设备传输至计算机等信息处理设备，以完成信息的传输。由于光信号通过光纤或光波导中传输时具有无源传输特性，因此可以实现低成本、低损耗的信息传输。此外，光纤或光波导等信息传输设备传输的信号是光信号，而计算机等信息处理设备能够识别和处理的信号是电信号，因此为了在光纤或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，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信号与电信号的相互转换功能。光模块包括光口和电口，光模块通过光口实现与光纤或光波导等信息传输设备的光通信，通过电口实现与光网络终端(例如，光猫)之间的电连接，电连接主要用于实现供电、I2C信号传输、数据信号传输以及接地等；光网络终端通过网线或无线保真技术(Wi-Fi)将电信号传输给计算机等信息处理设备。

图1为根据一些实施例的光通信系统连接关系图。如图1所示，光通信系统主要包括远端服务器1000、本地信息处理设备2000、光网络终端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1000，另一端通过光模块200与光网络终端100连接。光纤本身可支持远距离信号传输，例如数千米(6千米至8千米)的信号传输，在此基础上如果使用中继器，则理论上可以实现超长距离传输。因此在通常的光通信系统中，远端服务器1000与光网络终端100之间的距离通常可达到数千米、数十千米或数百千米。

网线103的一端连接本地信息处理设备2000，另一端连接光网络终端100。本地信息处理设备2000可以为以下设备中的任一种或几种：路由器、交换机、计算机、手机、平板电脑、电视机等。

远端服务器1000与光网络终端100之间的物理距离大于本地信息处理设备2000与光网络终端100之间的物理距离。本地信息处理设备2000与远端服务器1000的连接由光纤101与网线103完成；而光纤101与网线103之间的连接由光模块200和光网络终端100完成。

光模块200包括光口和电口。光口被配置为与光纤101连接，从而使得光模块200与光纤101建立双向的光信号连接；电口被配置为接入光网络终端100中，从而使得光模块200与光网络终端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，从而使得光纤101与光网络终端100之间建立连接。示例的，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终端100中，来自光网络终端100的电信号由光模块200转换为光信号输入至光纤101中。

光网络终端100包括大致呈长方体的壳体(housing)，以及设置在壳体上的光模块接口102和网线接口104。光模块接口102被配置为接入光模块200，从而使得光网络终端100与光模块200建立双向的电信号连接；网线接口104被配置为接入网线103，从而使得光网络终端100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。示例的，光网络终端100将来自光模块200的电信号传递给网线103，将来自网线103的信号传递给光模块200，因此光网络终端100作为光模块200的上位机，可以监控光模块200的工作。光模块200的上位机除光网络终端100之外还可以包括光线路终端(OpticalLine Terminal，OLT)等。

远端服务器1000通过光纤101、光模块200、光网络终端100及网线103，与本地信息处理设备2000之间建立了双向的信号传递通道。

图2为根据一些实施例的光网络终端结构图，为了清楚地显示光模块200与光网络终端100的连接关系，图2仅示出了光网络终端100的与光模块200相关的结构。如图2所示，光网络终端100中还包括设置于壳体内的PCB电路板105，设置在PCB电路板105的表面的笼子106，以及设置在笼子106内部的电连接器。电连接器被配置为接入光模块200的电口；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100的笼子106中，由笼子106固定光模块200，光模块200产生的热量传导给笼子106，然后通过散热器107进行扩散。光模块200插入笼子106中后，光模块200的电口与笼子106内部的电连接器连接，从而光模块200与光网络终端100建立双向的电信号连接。此外，光模块200的光口与光纤101连接，从而光模块200与光纤101建立双向的电信号连接。

图3为根据一些实施例提供的光模块结构图，图4为根据一些实施例的光模块分解结构图。如图3和图4所示，光模块200包括壳体、设置于壳体中的电路板300及光收发器件；

壳体包括上壳体201和下壳体202，上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口204和205的上述壳体；壳体的外轮廓一般呈现方形体。

在一些实施例中，下壳体202包括底板以及位于底板两侧、与底板垂直设置的两个下侧板；上壳体201包括盖板，以及位于盖板两侧与盖板垂直设置的两个上侧板，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体201盖合在下壳体202上。

两个开口204和205的连线所在方向可以与光模块200的长度方向一致，也可以与光模块200的长度方向不一致。示例地，开口204位于光模块200的端部(图3的左端)，开口205也位于光模块200的端部(图3的右端)。或者，开口204位于光模块200的端部，而开口205则位于光模块200的侧部。其中，开口204为电口，电路板300的金手指从电口204伸出，插入上位机(如光网络终端100)中；开口205为光口，配置为接入外部的光纤101，以使光纤101连接光模块200内部的光收发器件。

采用上壳体201、下壳体202结合的装配方式，便于将电路板300、光收发器件等器件安装到壳体中，由上壳体201、下壳体202可以对这些器件形成封装保护。此外，在装配电路板300等器件时，便于这些器件的定位部件、散热部件以及电磁屏蔽部件的部署，有利于自动化的实施生产。

在一些实施例中，上壳体201及下壳体202一般采用金属材料制成，利于实现电磁屏蔽以及散热。

在一些实施例中，光模块200还包括位于其壳体外壁的解锁部件203，解锁部件203被配置为实现光模块200与上位机之间的固定连接，或解除光模块200与上位机之间的固定连接。

示例地，解锁部件203位于下壳体202的两个下侧板2022的外壁，包括与上位机的笼子(例如，光网络终端100的笼子106)匹配的卡合部件。当光模块200插入上位机的笼子里，由解锁部件203的卡合部件将光模块200固定在上位机的笼子里；拉动解锁部件203时，解锁部件203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200与上位机的卡合关系，从而可以将光模块200从上位机的笼子里抽出。

电路板300包括电路走线、电子元件(如电容、电阻、三极管、MOS管)及芯片(如MCU、激光驱动芯片、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300通过电路走线将光模块200中的上述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功能。

电路板300一般为硬性电路板，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；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中，在本申请公开的某一些实施例中，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；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，作为硬性电路板的补充。

光收发器件包括光发射次模块及光接收次模块。

光发射次模块及光接收次模块可以统称为光学次模块。如图4所示，本申请实施例提供的光模块包括光发射次模块400及光接收次模块500，光发射次模块400及光接收次模块500位于电路板300的边缘，且光发射次模块400及光接收次模块500可设置于电路板300的同一侧，也可设置于电路板300的不同侧。

可选的，光发射次模块400及光接收次模块500分别与电路板300物理分离，分别通过柔性电路板或电连接器连接电路板300。

光发射次模块400接收电路板300的电信号转换为光信号，通过第一光纤适配器600与外部光纤连接。光接收次模块500与第二光纤适配器700连接，接收来自外部的光信号，经光接收次模块转化为电信号，再由光接收次模块500传递至电路板300，经电路板上的金手指传递至上位机。

图5为本申请实施例提供的一种光模块局部结构示意图一。图6为图5翻转方向结构示意图。如图5和图6中所示，在本申请实施例中，光发射次模块与光接收次模块均设置于电路板的同一侧，靠近上壳体设置。为实现高速通信，减少损耗，本申请实施例提供的光发射次模块400包括：光发射组件410和硅光芯片420。

硅光芯片420设置在电路板300上，与电路板300实现电连接，具体可以是打线连接；硅光芯片420的周边与电路板300之间通过多条导电线连接，在本申请中硅光芯片设置于衬底表面，衬底与电路板之间通过导线连接

本申请实施例中，以图4展现的方位对各部件进行说明，上壳体所在方位为上，下壳体所在方位为下，光口所在方位为左侧，电口所在方位为右侧。

可选的，电路板300上设置数据处理芯片301，硅光芯片420与数据处理芯片301经过电路板300上的线路连接。上位机经金手指将电信号传送至数据处理芯片301，数据处理芯片301对接收到的电调制信号进行数据处理，生成高频光的电调制信号。再将电调制信号传递至硅光芯片420。

光发射组件410发射不携带信号的光，硅光芯片420接收来自光发射组件410的光，进而对光进行调制，具体为将信号加载到光上，形成发射光信号。

硅光芯片420与第一光纤适配器600之间通过光纤实现光连接，第一光纤适配器600实现与光模块外部光纤的光连接。硅光芯片420调制后的光通过光纤传输至第一光纤适配器600，通过第一光纤适配器600传输至外部光纤。图7为本申请实施例提供的一种光发射次模块与电路板分解结构示意图。如图7所示在本申请实施例中，电路板设置发射让位孔310，光发射次模块400还包括：底座430和安装部440，底座430位于发射让位孔310中，安装部440设置于底座430的上方。其中，底座430包括发射底座431和芯片底座432。发射底座431和芯片底座432均为长方体结构，发射底座431的一侧与芯片底座432连接，连接处存在夹角。发射底座431和芯片底座432的上表面平齐，方便发射组件410与硅光芯片420的安装定位。发射底座431和芯片底座432在水平方向之间存在一定的夹角，用于硅光芯片420的输入端与光发射组件410的光路同轴设置。在本申请实施例中，底座的上表面相对电路板的下表面向上壳体凸起。

图8为本申请实施例提供的一种光发射次模块结构示意图，图9为本申请实施例提供的一种光发射次模块分解示意图。如图8和图9所示，在本申请的一些实施例中，光发射组件410包括：激光器组411，用于发射激光信号，该激光信号不携带数据信息。可选的，激光器组411为DFB激光器组411(Distributed Feedback Laser，分布式反馈激光器组)，DFB激光器组411的侧面具有出光口，其发射的激光信号为发散角较大的激光信号。准直透镜组412，设置于激光器的出射光路上，用于将激光器发射的激光信号准直为平行激光光束。汇聚透镜组413，设置于准直透镜组412的出光光路上，用于将平行光束汇聚为一个光斑。硅光芯片420的输入端设置于汇聚透镜组413的光斑焦点处，用于接收汇聚透镜组413的汇聚光。汇聚光经硅光芯片的输入端进入硅光芯片，经调制解调器调制后，形成携带数据信号的光信号。光信号经硅光芯片420的输出端传递至出射光纤。

为了避免光经反射后由原路进入激光器组411，在本申请提供的光发射次模块中还设置有光隔离器组414，位于准直透镜组412与汇聚透镜组413之间，允许准直透镜组412出射光单向通过。

硅光芯片420的输入端为光波导，硅光芯片420的输入端端口倾斜设置，与外壁存在一定的夹角。为了提高硅光芯片420的输入端光的耦合效率，简化结构，本申请实施例中硅光芯片420的输入端设置有楔形棱镜422。在本申请实施例中，楔形棱镜422的斜面与硅光芯片420的输入端连接，其第一直角边与平行光束垂直设置。可选的，楔形透镜的斜面与硅光芯片420的输入端之间通过光学折射率匹配胶连接。

在本申请实施例中，汇聚透镜组413的汇聚光斑位于硅光芯片420的输入端端口。为避免光经过硅光芯片420的输入端端口反射后沿原路返回，影响光效率，楔形透镜的第一直角边可镀光学增透膜，防止产生反射光光的透过。

激光器组411发射不携带调制信号的连续激光光束，将经准直透镜组412后形成平行光，再经过光隔离器组414后达到汇聚透镜组413，经会透镜组汇聚为光斑进入硅光芯片420，经调制后形成高频调制光信号，再进入合波器中，然后再由第一光纤423传递至第一光纤适配器600。为实现单模光纤多通道信号传输，提高光通信效率，硅光芯片420中设置有合波器，用于将不同波长的信号光合波，形成一路光波导信号。

硅光芯片420中设置多个调制器，其输入端接收汇聚透镜的出射光，调制为高频调制光信光。

合波器与硅光芯片420的调制器通过光波导连接，且合波器的输出口与硅光芯片420的输出端通过光波导连接。

图10为本申请实施例提供的一种底座结构示意图，为实现底座与电路板之间的限位安装，发射底座431的边缘设置第一限位部433，其中第一限位部433的上表面低于发射底座431的上表面，且第一限位部433的上表面与电路板的下表面连接。为实现底座对电路板的支撑，第一限位部433围绕发射底座431的边缘设置，第一限位部433包括：前发射限位部4331，设置于发射底座431的一侧，其上表面与电路板的下表面连接。左发射限位部4332，设置于发射底座431的左侧，位于芯片底座432的对侧，其上表面与电路板的下表面连接。后发射限位部4333，设置于前发射限位部的对侧。

可选的，前发射限位部4331、左发射限位部4332、后发射限位部4333的高度相同，用于与电路板连接，电路板安装于第一限位部433的上方。

可选的，前发射限位部4331、左发射限位部4332、后发射限位部4333相互连接。前发射限位部4334、左发射限位部4332、后发射限位部4333之间存在一定的间隙也可。

发射底座431还设有避让孔4311，用于光电器件的避让安装。

芯片底座432的边缘设置第二限位部434，其中第二限位部434的上表面低于芯片底座432的上表面，且第二限位部434的上表面与电路板的下表面连接。为实现底座430对电路板300的支撑，第二限位部434围绕芯片底座432的边缘设置，第二限位部434包括：前芯片限位部4341，设置于芯片底座432的一侧，其上表面与电路板的下表面连接。右芯片限位部4342，设置于芯片底座432的左侧，位于发射底座431的对侧，其上表面与电路板的下表面连接。后芯片限位部4343，设置于前芯片限位部4341的对侧。可选的，前芯片限位部4341、右芯片限位部4342、后芯片限位部4343的高度相同，用于与电路板300连接，电路板300安装于第二限位部434的上方。

为方便底座430与电路板300之间的限位安装，第一限位部433与第二限位部434的高度相同，即第一限位部433与第二限位部434下表面在同一平面内，第一限位部433与第二限位部434上表面也在同一平面内。

底座430的各个角为圆角设置。发射底座431的左侧壁靠近光口位置设置，抵靠于电路板的发射让位孔310一侧。

图11为本申请实施例提供的一种安装部结构示意图一，图12为本申请实施例提供的一种安装部结构示意图二，图13为本申请实施例提供的一种安装部结构示意图三。图11、图12和图13从不同的方向对安装部的结构进行了展示。安装部440设置于发射底座431的上方，用于承载发射组件。在本申请实施例中安装部440包括：承载平台441，设置于发射底座431上方，用于承载激光器组411和准直透镜组412。承载平台441的上方设置导热部件，一端与上壳体连接，将发射组件产生的热量传导至上壳体。为了方便发射组件的安装，导热部件包括：第一支撑板442和第二支撑板443，设置于承载平台441上方。可选的，第一支撑板442和第二支撑板443垂直设置于承载平台441的上方，激光器组411和准直透镜组412设置于第一支撑板442和第二支撑板443之间。第一支撑板442和第二支撑板443的顶部设置有导热板，导热板的上表面与上壳体内壁连接，方便热量的传递。在本申请实施例中承载平台441设置于第一支撑板442和第二支撑板443之间。

光发射组件410包括：激光器组411，用于发射激光信号，该激光信号不携带数据信息。设置于承载平台441上，可选的，激光器组411为DFB激光器组411(DistributedFeedback Laser，分布式反馈激光器组)，DFB激光器组411的侧面具有出光口，其发射的激光信号为发散角较大的激光信号。准直透镜组412，设置于激光器的出射光路上，用于将激光器发射的激光信号准直为平行激光光束。汇聚透镜组413，设置于承载平台441上，且位于准直透镜组412的出光光路上。导热板的下表面承载光隔离器组414和汇聚透镜组413。可选的，底座430与安装部440是一体结构，也可以是分离式结构。为了进一步增加底座430与安装部440之间的接触面积，增加底座与安装部之间的热量传递效率和连接稳定性，底座430与安装部440之间可通过热传导胶粘接，也可采用焊接的方式。

第一支撑板442的外侧设有可第一延展板4412，第二支撑板443的外侧设置第二延展板44134413。第一延展板和第二延展板4413与发射底座连接。为增加底座430与安装部440之间的接触面积，提高结构稳定性，第一延展板和第二延展板4413与发射底座表面平行设置。可选的，第一延展板4412与发射底座、第二延展板4413与发射底座之间可通过热传导胶粘接，也可采用焊接的方式。

为方便发射组件的安装，承载平台441设置有安装孔445，位于导热板的对侧。安装孔445位于导热板在承载平台441的投影内。导热板的上表面与上壳体连接，下表面用于承载光隔离器组414和汇聚透镜组413。安装孔445与避让孔4311位置对应，方便安装。

第二支撑板443的侧边设有第三延展板4411还用于承载第一光纤，第一光纤的一端与第一光纤适配器连接，另一端与硅光芯片420连接。

在本申请实施例中，可选的，第一支撑板442与第二支撑板443为规则的矩形板结构。可选的，第一支撑板442由梯形板和矩形板组成，矩形板的一端与梯形板连接，梯形板的上端面为倾斜端面，从左侧向右侧逐步增高，最右侧与矩形板连接。梯形板的斜面为上表面，矩形板的第一侧表面与梯形板的一端面连接。矩形板的上端面与导热板连接。第二支撑板443与第一支撑板442对称设置，使得其上方遮挡较少，方便承载平台441上表面与激光器组411和准直透镜组412的安装。

图14为本申请实施例提供的一种光模块剖面示意图，图15为图14中局部结构示意图。如图中所示，激光器组411设置于承载平台441上，其一侧与电路板相邻。为实现激光器组411与电路板之间的电连接，激光器与承载平台441之间设有陶瓷基板，陶瓷基板的表面设置电路，用于激光器的供电。陶瓷基板表面蚀刻的电路的一端设有金线与电路板连接，另一端与激光器连接。

准直透镜组412设置于承载平台441，且位于激光器组411的出光光路上。光隔离器组414和汇聚透镜组413设置于导热板的下表面。

为承载楔形棱镜422，承载平台441凸出于汇聚透镜组413的右侧，形成第一透镜承载部和第二透镜承载部。楔形棱镜422的底面为一平面，楔形棱镜422设置于第一透镜承载部和第二透镜承载部的上方，实现光发射光路的设置。

安装过程中，先将发射组件安装于安装部。具体的，将激光器组411、准直透镜组412安装于承载平台441，光隔离器组414和汇聚透镜组413经安装孔445安装于导热板的下表面。然后将安装部与发射底座连接。

芯片底座432上方设置硅光芯片420，硅光芯片420的输入端和输出端朝向光口设置，芯片底座432的边缘与硅光芯片420的边缘平齐设置。

在本申请实施例中，硅光芯片420的另一侧与电路板通过金线连接。硅光芯片420上方设置硅光驱动芯片，电路板上设置有数据处理芯片，通过电路板上的线路与硅光芯片420连接。可选的，硅光芯片420与硅光驱动芯片封装为一个芯片，也可分为两个芯片。

安装过程中，先将发射组件安装于安装部。具体的，将激光器组411、准直透镜组412安装于承载平台441，光隔离器组414和汇聚透镜组413经安装孔445安装于导热板的下表面。然后将安装部与发射底座连接。楔形棱镜422的侧斜面与硅光芯片420的输入端连接后，安装于芯片底座432。然后将第一光纤与硅光芯片的输出端连接。可选的，芯片底座432和发射底座431可以是一体式成型的结构，也可以是拆分结构。为方便热量的传导，底座的材料包括但不限于钨铜、可筏合金、SPCC(Steel Plate Cold rolled Commercial，冷轧碳钢)、铜等，便于将光电器件产生的热量传递至底座。

在本申请实施例中，安装部的材料包括但不限于钨铜、可筏合金、SPCC(SteelPlate Cold rolled Commercial，冷轧碳钢)、铜等。在光发射次模块中激光器组411是最主要的产热源。本申请中将激光器组411设置于安装部，便于将激光器组411产生的热量由安装部传导至上壳体。上壳体外部与笼子连接，具有散热通道，增加热传导效率。本申请实施例中减少了常用的TEC的设置，减少电器件的使用，减少驱动电流和热量的产生。

本申请实施例提供的光发射次模块采用硅光设计的集成芯片实现多路激光的调制和合波，集成度更高，装配简单。采用大功率DFB连续光激光器，提供足够的光功率。同时DFB激光器可在较大温度范围内正常工作，无需对其进行温度控制，减少电器件的使用，从而降低光模块的总功率和成本。

在本申请实施例中，激光器组411为主要的产热部件，其产生的热量小部分经安装部传导至底座，再经过下壳体传导至光模块外部；大部分的热量经过承载平台441传递至与承载平台441连接的第一支撑板442和第二支撑板443，再经过第一支撑板442和第二支撑板443传导至顶部的导热板，导热板的热量经上壳体传导至光模块的外侧，又因为上壳体的外侧为主要散热通道，提高散热效率。

为了提高散热效率，本申请上壳体的盖板内壁设置导热凸起，与导热板连接。可选的，导热凸起的材料包括但不限于钨铜、可筏合金、SPCC(Steel Plate Cold rolledCommercial，冷轧碳钢)、铜等。可选的，导热凸起与盖板为一体结构。

在本申请实施例中，为方便底座与下壳体的限位与固定，下壳体的主板内壁设置底座安装部，底座安装部相对主板内壁向下方凹陷，用于底座的限位固定。

图16为本申请实施例提供的一种光发射次模块局部结构示意图，图17为图16所示光发射次模块的光路示意图。结合图16和图17所示，在本申请实施例中，激光器组411、准直透镜组412、光隔离器组414、汇聚透镜组413的通道数量向对应，具体数量可根据需要进行设置，可选的激光器的数量可以是1，也可以是2，或3,4等其他数量。光发射组件410可设置多个激光信号通道。本申请以4通道为例，设置有4个不同波长的激光器，及对应的4个准直透镜、4个隔离器和4个汇聚透镜。可选的，激光器组411中设置第一激光器4111、第二激光器4112、第三激光器4113和第四激光器4114。不同的激光器的出射光具有不同的波长。对应的，准直透镜组412包括第一准直透镜4121、第二准直透镜4122、第三准直透镜4123和第四准直透镜4124；光隔离器组414包括第一光隔离器4141、第二光隔离器4142、第三光隔离器4143和第四光隔离器4144；汇聚透镜组413包括第一汇聚透镜4131、第二汇聚透镜4132、第三汇聚透镜4133和第四汇聚透镜4134。硅光芯片420设有四个输出入端口，分别为第一输入端口4211、第二输入端口4212、第三输入端口4213和第四输入端口4214。

第一激光器4111的出光口发出波长为λ1的第一激光。第一激光经过第一准直透镜4121转换为平行光束，经第一光隔离器4141、第一汇聚透镜4131、楔形透镜后形成第一光斑，经第一输入端口进入硅光芯片420。经第一高频调制器调制为第一光信号，通过光波导进入合波器。第二激光器4112的出光口发出波长为λ2的第二激光。第二激光经过第二准直透镜4122转换为平行光束，经第二光隔离器4142、第二汇聚透镜4132、楔形透镜后形成第二光斑，经第二输入端口进入硅光芯片420，经第二高频调制器调制为第二光信号，通过光波导进入合波器。第三激光器4113的出光口发出波长为λ3的第三激光。第三激光经过第三准直透镜4123转换为平行光束，经第三光隔离器4143、第三汇聚透镜4133、楔形透镜后形成第三光斑，经第三输入端口进入硅光芯片420，经第三高频调制器调制为第三光信号，通过光波导进入合波器。第四激光器4114的出光口发出波长为λ4的第四激光。第四激光经过第四准直透镜4124转换为平行光束，经第四光隔离器4144、第四汇聚透镜4134、楔形透镜后形成第四光斑，经第四输入端口4214进入硅光芯片420。经第四高频调制器调制为第四光信号，通过光波导进入合波器。合波器接收具有不同波长的第一光信号、第二光信号、第三光信号和第四光信号，合并为一束光，通过第一光纤传送至第一光纤适配器。

图18为本申请实施例提供的一种光发射次模块单光路结构示意图；具体地，图18所示，以第一汇聚透镜发出的光束为例，楔形棱镜的出光面与硅光芯片的入光面之间隔有间隙，光束依次通过楔形棱镜的入光面、楔形棱镜的出光面、间隙、硅光芯片的入光面才能进入硅光芯片中，光束在楔形棱镜的出光面以及硅光芯片的入光面发生折射，具体地，激光芯片准直后的出光方向与光进入硅光芯片后的传播方向平行。在本申请实施例中，硅光芯片420的输入端端口始终位于汇聚透镜的光斑焦点处。

由于四路高功率连续光激光器的综合功耗较大，比如在高温时有可能产生较高的热量，如果不能有效的将此热量传导出去，将会导致激光器发光效率的下降，不得不进一步提高激光器驱动电流，形成恶性循环。为解决此问题，本申请提供了一种光模块，使得激光器产生的热量可以通过光发射组件410的底座直接传导到光模块上壳体，形成高效的导热通道。

本申请实施例中的光接收次模块采用传统分立部件组成，可选的，光接收次模块包括AWG分波器、激光探测器及跨阻放大器。图19为本申请实施例提供的一种光接收次模块的结构示意图。如图19所示，本申请实施例提供的一种光接收次模块包括：AWG分波器510，一端与第二光纤适配器连接，接收来自外部的光信号，并将将包含多个不同波长的光束分开。在本申请实施例中，AWG分波器510输出的是4路不同波长的光束。AWG分波器的输出端口朝向下方，输出的4路不同波长的光束传输至对应的激光探测器520，通过激光探测器将光信号转换为电信号。电路板300上的DSP芯片通过信号线与电路板300正面上设置的探测器相连接，由激光探测器接收到的高频电流信号首先传输给跨阻放大器530(TIA)转换为高频电压信号，并进行放大，再经由高频信号线传输给DSP芯片301进行处理，再经由金手指传送至通信系统，如此有利于光接收次模块的接收信号所需的光学组件的安装、耦合和电路连接。

可选的，光接收次模块可以是传统的TFF技术的分波器和耦合部件。图20为本申请实施例提供的光模块中光接收次模块光学部分的结构示意图，图21为本申请实施例提供的光模块中接收光路的剖视图。如图20、图21所示，光接收次模块500包括支撑板560及设置在支撑板560上的光准直器540、光分波器550、透镜阵列570与反射棱镜580，与第二光纤适配器700连接的内部光纤插入光准直器540内，通过光准直器540将外部光信号传输至光分波器550，再通过光分波器550将一路复合光束解复用为4路光束，4路光束通过透镜阵列570分别汇聚至反射棱镜580，光束在反射棱镜580的反射面处发生反射，将平行于电路板300正面的光束反射为垂直于电路板300正面的光束，并使得反射后的光束射入电路板300上的探测器，以实现光的接收。

光准直器540包括单模光纤法兰541与准直器542，内部光纤通过单模光纤法兰541插入光准直器540内，准直器542设于内部光纤的出光面，用于将内部光纤传输的外部光束转换为准直光束。光分波器550的入光面朝向准直器542的出光面，用于将光准直器540输出的一路准直光束解复用为4路光束，将包含多个不同波长的光束分开。光分波器550输出4路不同波长的光束，4路不同波长的光束分别射入透镜阵列570的相应透镜内，以将光束汇聚至反射棱镜580的反射面上。反射棱镜580设置在电路板300上探测器的正上方，以将传输至反射棱镜580的4路光束分别反射至相应的探测器内，通过探测器将光信号转换为电信号。

电路板300上的DSP芯片301通过信号线与电路板300正面上设置的探测器相连接，由探测器接收到的高频电流信号首先传输给跨阻放大器(TIA)转换为高频电压信号，并进行放大，再经由高频信号线传输给DSP芯片301进行处理，再经由金手指传送至通信系统，如此有利于光接收次模块的接收信号所需的光学组件的安装、耦合和电路连接。

在本申请实施例中，电路板300上还可设置有跨阻放大器，该跨阻放大器的一端通过信号线与探测器连接、另一端通过信号线与DSP芯片301连接，由探测器接收到的高频信号经跨阻放大器转化为电压信号并放大后，经由连接跨阻放大器和DSP芯片301的高频信号线传输给DSP芯片301进行处理，高频信号经DSP芯片301处理后再经由金手指传送至通信系统。由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，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电路结构、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电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践本申请的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、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申请的一般性原理并包括本申请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，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括：下壳体；

上壳体，与所述下壳体盖合形成包裹腔体；

电路板，设置于所述包裹腔体内部；所述电路板上设有发射让位孔；

底座，设置于所述发射让位孔处；

安装部，设置于所述底座上方；

所述安装部包括：

承载平台，设置于所述底座的上表面，用于承载光发射芯片；

导热部，设置于所述承载平台的上方，与所述上壳体导热连接，下表面设有汇聚透镜和光隔离器；

所述底座的上方还设置有硅光芯片；

所述底座与所述安装部比所述电路板的导热效率高。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光发射芯片为分布式反馈激光器。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述导热部包括：第一支撑板，设置于所述承载平台的上方，底部与所述支撑平台连接；

第二支撑板，设置于所述承载平台的上方，底部与所述支撑平台连接；

所述光发射芯片设置于所述第一支撑板与所述第二支撑板之间；

导热板，罩设于所述承载平台的上方，一端与所述第一支撑板的顶部连接，另一端与所述第二支撑板的顶部连接；

所述导热板的上表面与所述上壳体连接。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，还包括：准直透镜，设置于所述承载平台上，位于所述光发射芯片的出射光路上；

光隔离器，设置于所述导热板的下表面；

汇聚透镜，设置于所述导热板的下表面，所述光隔离器设置于所述准直透镜与所述汇聚透镜之间；

所述硅光芯片的输入端朝向所述汇聚透镜设置。

5.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述承载平台设置有安装孔，位于所述导热板在所述承载平台的正投影内。

6.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述底座包括避让孔，所述避让孔在所述承载平台的投影，覆盖所述安装孔。

7.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述第一支撑板与所述第二支撑板为矩形结构。

8.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述第一支撑板包括：梯形板和矩形板；

所述梯形板的斜面为上表面，所述矩形板的第一侧表面与所述梯形板的一端面连接；

所述矩形板的第二侧表面与所述导热板连接；所述第一侧表面与所述第二侧表面相邻。

9.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述底座包括：

发射底座，上方设置所述导热部；

芯片底座，与所述发射底的一端连接，所述芯片底座上方设置所述硅光芯片。

10.根据权利要求9所述的光模块，其特征在于，还包括：第一限位部，设置于所述发射底座的侧壁；所述第一限位部的上表面低于所述发射底座的上表面，且所述第一限位部的上表面与所述电路板的下表面连接，用于承载所述电路板；

第二限位部，设置于所述芯片底座的侧壁；所述第二限位部的上表面低于所述芯片底座的上表面，且所述第二限位部的上表面与所述电路板的下表面连接，用于承载所述电路板。

Images