CN114035285A - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供的光模块包括光发射次模块，光发射次模块分别与第一、第二光纤适配器连接，光发射次模块包括第一与第二光发射组件、第一与第二光环形器及第二、第三平移棱镜，第一光发射组件的光透过第二平移棱镜射向第一光环形器，第二光发射组件的光射向第二光环形器；第二平移棱镜的一端位于第一光环形器的出光口，另一端向光发射次模块外部延伸、与第一光接收次模块相对，将来自第一光环形器的光平移至第一光接收次模块；第三平移棱镜的一端位于第二光环形器的出光口，另一端向光发射次模块外部延伸、与第二光接收次模块相对，将来自第二光环形器的光平移至第二光接收次模块。本申请结合优化的模块结构设计，实现了双向光信号的合并和分离。

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

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。

随着数据中心对通信带宽增长的需求不断提高，对光模块的速率要求也越来越高，尤其是近年来，400G和800G光模块逐渐推向市场。随着传输速率的提高，有限的光纤资源逐渐成为扩展传输带宽的瓶颈。单光纤的双向传输成为缓解这一瓶颈的有效途径之一。但由于光模块的体积越来越小，如何在现有光模块的有限空间中实现双向传输光信号的合并和分离就成为能否达成这一目标的关键。

发明内容

本申请实施例提供了一种光模块，以在现有光模块的有限空间中实现双向传输光信号的合并和分离，合理布局光学部件，优化装配流程。

本申请提供的一种光模块，包括：

光发射次模块，分别与第一光纤适配器及第二光纤适配器连接，包括第一光发射组件、第二光发射组件、第一光环形器及第二光环形器、第二平移棱镜及第三平移棱镜；

所述第二平移棱镜，一端位于所述第一光环形器的出光口，另一端向所述光发射次模块外部延伸、与第一光接收次模块相对；将来自所述第一光环形器的光平移至所述第一光接收次模块；

所述第三平移棱镜，一端位于所述第二光环形器的出光口，另一端向所述光发射次模块外部延伸、与第二光接收次模块相对；将来自第二光环形器的光平移至第二光接收次模块；

所述第一光发射组件的光透过所述第二平移棱镜后射向所述第一光环形器；

所述第二光发射组件的光射向所述第二光环形器；

所述第一光纤适配器，接收来自所述第一光环形器的光，将来自所述光模块外部的光射向所述第一光环形器；

所述第二光纤适配器，接收来自所述第二光环形器的光，将来自所述光模块外部的光射向所述第二光环形器。

本申请实施例提供的光模块包括光发射次模块、第一光接收次模块、第二光接收次模块、第一光纤适配器及第二光纤适配器，光发射次模块分别与第一光纤适配器及第二光纤适配器连接，光发射次模块包括第一光发射组件、第二光发射组件、第一光环形器及第二光环形器、第二平移棱镜及第三平移棱镜；第二平移棱镜的一端位于第一光环形器的出光口，另一端向光发射次模块外部延伸、与第一光接收次模块相对，第一光发射组件的光透过第二平移棱镜后射向第一光环形器，及将来自第一光环形器的光平移至第一光接收次模块，如此通过第一光环形器将第一光发射组件发射的光信号与外部光信号分离开，在狭小空间内能够实现双向传输光束的合并与分离，能够实现光发射和接收信号共享单根光纤；并通过第二平移棱镜对第一光环形器输出的光进行光路平移，以将光平移至第一光接收次模块，能够实现光的接收。第三平移棱镜的一端位于第二光环形器的出光口，另一端向光发射次模块外部延伸、与第二光接收次模块相对，第二光发射组件的光射向第二光环形器，即将来自第二光环形器的光平移至第二光接收次模块，如此通过第二光环形器将第二光发射组件发射的光信号与外部光信号分离开，在狭小空间内能够实现双向传输光束的合并与分离，能够实现光发射与接收信号共享单根光纤；并通过第三平移棱镜对第二光环形器输出的光进行光路平移，以将光平移至第二光接收次模块，能够实现光的接收。第一光纤适配器接收来自第一光环形器的光，将来自光模块外部的光射向第一光环形器；第二光纤适配器接收来自第二光环形器的光，将来自光模块外部的光射向第二光环形器。本申请通过两个光纤适配器、两根光纤、两个光环形器能够实现两路发射光信号与两路接收光信号的单纤双向光传输，通过两个平移棱镜能够实现光路平移，以实现两路光的接收，由此通过合理安排光发射次模块和光接收次模块的合波、分波光路布局，简化光模块结构，优化装配流程，使模块整体的装配极大的简化，生产效率和维修效率大为提高，更适合批量化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本公开中的技术方案，下面将对本公开一些实施例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公开的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，以下描述中的附图可以视作示意图，并非对本公开实施例所涉及的产品的实际尺寸、方法的实际流程、信号的实际时序等的限制。

图1为根据一些实施例的一种光通信系统的连接关系图；

图2为根据一些实施例的一种光网络终端的结构图；

图3为根据一些实施例的一种光模块的结构图；

图4为根据一些实施例的一种光模块的分解图；

图5为本申请实施例提供的一种光模块中电路板、光发射次模块、光接收次模块与光纤适配器的装配示意图；

图6为本申请实施例提供的一种光模块中电路板的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种光模块中电路板、光发射次模块与光纤适配器的局部分解示意图；

图8为本申请实施例提供的一种光模块中光发射次模块的翻转结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种光模块中电路板与光发射次模块的另一角度装配示意图；

图10为本申请实施例提供的一种光模块中发射底座的翻转结构示意图；

图11为本申请实施例提供的一种光模块中光发射次模块的剖视图；

图12为本申请实施例提供的一种光模块中发射光路示意图；

图13为本申请实施例提供的一种光模块中发射光路的另一角度示意图；

图14为本申请实施例提供的一种光模块中光环形器的分光、合光示意图；

图15为本申请实施例提供的一种光模块中电路板、光发射次模块与光接收次模块的装配示意图；

图16为本申请实施例提供的一种光模块中发射光路与接收光路示意图；

图17为本申请实施例提供的一种光模块中光发射次模块的信号连接示意图；

图18为本申请实施例提供的一种光模块中光发射次模块与信号处理芯片的信号连接剖视图；

图19为本申请实施例提供的一种光模块中光接收次模块的信号连接示意图；

图20为本申请实施例提供的一种光模块中光接收次模块与信号处理芯片的信号连接剖视图；

图21为本申请实施例提供的一种光模块中光发射次模块与信号处理芯片的散热通道剖视图；

图22为本申请实施例提供的一种光模块中光接收次模块的散热通道剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本公开一些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，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括(comprise)”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括(comprises)”和现在分词形式“包括(comprising)”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一个实施例(one embodiment)”、“一些实施例(some embodiments)”、“示例性实施例(exemplary embodiments)”、“示例(example)”、“特定示例(specific example)”或“一些示例(some examples)”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在描述一些实施例时，可能使用了“耦接”和“连接”及其衍伸的表达。例如，描述一些实施例时可能使用了术语“连接”以表明两个或两个以上部件彼此间有直接物理接触或电接触。又如，描述一些实施例时可能使用了术语“耦接”以表明两个或两个以上部件有直接物理接触或电接触。然而，术语“耦接”或“通信耦合(communicatively coupled)”也可能指两个或两个以上部件彼此间并无直接接触，但仍彼此协作或相互作用。这里所公开的实施例并不必然限制于本文内容。

“A、B和C中的至少一个”与“A、B或C中的至少一个”具有相同含义，均包括以下A、B和C的组合：仅A，仅B，仅C，A和B的组合，A和C的组合，B和C的组合，及A、B和C的组合。

“A和/或B”，包括以下三种组合：仅A，仅B，及A和B的组合。

本文中“适用于”或“被配置为”的使用意味着开放和包容性的语言，其不排除适用于或被配置为执行额外任务或步骤的设备。

如本文所使用的那样，“约”、“大致”或“近似”包括所阐述的值以及处于特定值的可接受偏差范围内的平均值，其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)所确定。

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一种光通信系统的连接关系图。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)，以及设置于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一种光网络终端的结构图，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，设置于PCB电路板105的表面的笼子106，以及设置于笼子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为根据一些实施例的一种光模块的结构图，图4为根据一些实施例的一种光模块的分解图。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。

在本公开一些实施例中，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的右端)，开口205也位于光模块200的端部(图3的左端)。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，解锁部件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，解锁部件位于下壳体202的两个下侧板的外壁，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；拉动解锁部件时，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、电子元件及芯片，通过电路走线将电子元件和芯片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。电子元件例如可以包括电容、电阻、三极管、金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)。芯片例如可以包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、跨阻放大器(Transimpedance Amplifier，TIA)、时钟数据恢复芯片(Clock and DataRecovery，CDR)、电源管理芯片、数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)芯片。

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。

电路板300还包括形成在其端部表面的金手指，金手指由相互独立的多个引脚组成。电路板300插入笼子106中，由金手指与笼子106内的电连接器导通连接。金手指可以仅设置于电路板300一侧的表面(例如图4所示的上表面)，也可以设置于电路板300上下两侧的表面，以适应引脚数量需求大的场合。金手指被配置为与上位机建立电连接，以实现供电、接地、I2C信号传递、数据信号传递等。当然，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，以作为硬性电路板的补充。

图5为本申请实施例提供的光模块中电路板、光发射次模块、光接收次模块与光纤适配器的装配示意图。如图5所示，本申请实施例提供的光模块中，光收发器件包括光发射次模块400、第一光接收次模块500与第二光接收次模块600，光发射次模块400采用底面向上(倒装)的光发射器结构，使得光发射次模块400的底面与上壳体201相接触，极大地改善了光发射次模块400的散热特性；且光发射次模块400与第一光接收次模块500通过同一光纤与第一光纤适配器700相连接，光发射次模块400与第二光接收次模块600通过同一光纤与第二光纤适配器800相连接。即光发射次模块400发射的部分光信号通过一内部光纤、第一光纤适配器700传输出去，剩余部分光信号通过另一内部光纤、第二光纤适配器800传输出去，实现了光的发射；外部光信号通过第一光纤适配器700、一内部光纤传输至第一光接收次模块500，通过第二光纤适配器800、另一内部光纤传输至第二光接收次模块600，实现了光的接收。如此，实现了光发射信号和光接收信号共享单根光纤，从而能够减少对光纤资源的需求和占用。

图6为本申请实施例提供的光模块中电路板的结构示意图，图7为本申请实施例提供的光模块中电路板、光发射次模块与光纤适配器的局部分解示意图。如图6、图7所示，电路板300上设置有安装孔320，光发射次模块400的激光器组件嵌在该安装孔320内，以将激光器组件靠近电路板300的下表面(背面)，如此将光发射次模块400反向装配至电路板300上，使得在装配时激光器组件的打线表面与电路板300的背面位于同一表面，从而使电路板300背面与激光器组件的连接打线最短，以保证优良的高频传输性能。

电路板300的正面上可设置信号处理芯片310、MCU、电源管理芯片、TIA(Trans-impedance Amplifier，跨阻放大器)、高速PD(Photo Diode，光电二极管)等，信号处理芯片310与跨阻放大器通过高频信号线连接，其中，信号处理芯片310用于高频信号的处理。

电路板300背面的电路设计主要是为了将从金手指端传过来的高频信号，经过信号处理芯片310处理后再经由电路板高频过孔和高频走线将高频信号线传送给光发射次模块400，使得光发射次模块400发射光信号。同时，第一光接收次模块500、第二光接收次模块600将接收的外部光信号转换为电信号，由PD接收到的高频信号经TIA放大后，经由连接TIA和信号处理芯片310的高频信号线传输给信号处理芯片310进行处理，再经由金手指传送通信系统。

电路板300的电路设计以及器件布局主要是为了有利于光发射次模块400的发射信号和第一光接收次模块500、第二光接收次模块600的接收信号所需的光学组件的安装，耦合和电路连接。

图8为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的翻转结构示意图，图9为本申请实施例提供的光模块中电路板与光发射次模块的另一角度局部装配示意图。如图8、图9所示，光发射次模块400可包括发射底座410及设置于发射底座410上的第一光发射组件、第二光发射组件，第一光发射组件与第二光发射组件均包括激光器420、准直透镜430、第一平移棱镜440、第一光环形器4610与第二光环形器4620，该发射底座410的底面(背向安装面的表面)朝向上壳体201，发射底座410的安装面朝向电路板300，激光器420、准直透镜430、第一平移棱镜440、第一光环形器4610与第二光环形器4620均安装在发射底座410的安装面上，且激光器420、准直透镜430与第一平移棱镜440的安装高度高于第一光环形器4610、第二光环形器4620的安装高度，使得激光器420、准直透镜430与第一平移棱镜440通过电路板300上的安装孔320位于电路板300的背侧，第一光环形器4610与第二光环形器4620位于电路板300的正侧。

激光器420发射的激光光束经由准直透镜430转换为准直光束，准直光束经由第一平移棱镜440将位于电路板300背侧的准直光束反射至电路板300的正侧，第一平移棱镜440反射的激光光束直接透过光环形器，透过光环形器的激光光束耦合至光纤适配器，实现光信号的发射。

对于高传输速率的光模块，如800G光模块，为实现800G光模块的传输速率，需要在QSFP-DD或OSFP的封装中集成8路光发射器和8路光接收器，因此光发射次模块400包括8个光发射器，以实现8路光发射光束的发射；第一光接收次模块500包括4个光接收器，以实现4路外部光信号的接收；第二光接收次模块600包括4个光接收器，以实现4路外部光信号的接收。

基于此，光发射次模块400还可包括发射底座410及设置于发射底座410上的多个激光器420、多个准直透镜430、第一平移棱镜440、第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光环形器4610、第二光环形器4620，该发射底座410的底面朝向上壳体201，发射底座410的安装面朝向电路板300，多个激光器420、多个准直透镜430、第一平移棱镜440、第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光环形器4610与第二光环形器4620均安装在发射底座410的安装面上，且激光器420、准直透镜430与第一平移棱镜440的安装高度高于第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光环形器4610与第二光环形器4620的安装高度。

在一些实施例中，光发射次模块400还包括第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720，第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720均设置于发射底座410的安装面上，透过第一光环形器4610的一复合光束经由第一光纤耦合器4710耦合至一单模光纤，通过单模光纤、第一光纤适配器700发射出去；透过第二光环形器4620的另一复合光束经由第二光纤耦合器4720耦合至另一单模光纤，通过单模光纤、第二光纤适配器800发射出去。

在一些实施例中，第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720可均由耦合透镜和光纤法兰组成，也可称为光纤准直器，准直光束经过耦合透镜聚焦到光纤法兰上，从而进入光纤。在图8所示的实施例中耦合透镜和光纤法兰预先安装在一个玻璃套管中，以保证其同心度。同样的原理，耦合透镜和光纤法兰也可以采用分离部件，通过有源耦合的方式进行组装。

发射底座410安装在电路板300的正侧，安装在发射底座410上的多个激光器420、多个准直透镜430通过安装孔320位于电路板300的背侧，第一平移棱镜440的一端通过安装孔320位于电路板300的背侧，第一平移棱镜440的另一端位于电路板300的正侧，第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光环形器4610、第二光环形器4620、第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720均位于电路板300的正侧。

在一些实施例中，光发射次模块400包括8个激光器420、8个准直透镜430与一个第一平移棱镜440，激光器420与准直透镜430一一对应设置，每个激光器420发射一路激光光束，每个准直透镜430将每路激光光束转换为准直光束，每个准直透镜430射出的准直光束传输至第一平移棱镜440，通过第一平移棱镜440对准直光束进行反射，以改变激光光束的传输方向及位置。

多个激光器420分别发射激光光束，该激光光束平行于电路板300的背面；多个准直透镜430将激光器420发射的激光光束转换为准直光束，多个准直光束传输至第一平移棱镜440，第一平移棱镜440将位于电路板300背侧的激光光束反射至电路板300正侧。

第一平移棱镜440的作用是将8路光束向上平移一定距离，使得后续所有的光器件位置均位于电路板300的正侧，并与电路板300保持适当间隙。这样就避免了光学器件与电路板300之间的位置冲突，从而可以尽可能的减小电路板300的挖孔面积，增加了电路板300上电子器件的排布面积，使得电路板300的布线更加容易。

在一些实施例中，第一平移棱镜440包括第一反射镜与第二反射镜，第一反射镜朝向准直透镜430，位于电路板300的背侧，用于将平行于电路板300背侧的准直光束反射为垂直于电路板300的准直光束；第二反射镜朝向第一反射镜，位于电路板300的正侧，用于将垂直于电路板300的准直光束反射为平行于电路板300正侧的准直光束。

第一光合波器4510与第二光合波器4520并排设置于发射底座410的安装面上，即第一光合波器4510与第二光合波器4520沿着发射底座410的前后方向并排设置，且第一光合波器4510与第二光合波器4520的光输入端朝向第一平移棱镜440的光输出端，以将平行于电路板300正面的8路激光光束分别射入第一光合波器4510、第二光合波器4520，其中，4路激光光束射入第一光合波器4510，第一光合波器4510将4路激光光束合成为一束复合光束；另外4路激光光束射入第二光合波器4520内，第二光合波器4520将4路激光光束合成为另一束复合光束。

第一光合波器4510的右侧包括四个用于入射多种波长信号光的入光口，每一入光口用于入射一种波长的信号光；第一光合波器4510的左侧包括一个用于出射光的出光口。以第一光合波器4510入射λ1、λ2、λ3和λ4的4种波长为例，λ1信号光通过第一入光口进入第一光合波器4510，经过第一光合波器4510内六个不同位置进行了六次不同的反射到达出光口；λ2信号光通过第二入光口进入第一光合波器4510，经过第一光合波器4510内四个不同位置进行了四次不同的反射到达出光口；λ3信号光通过第三入光口进入第一光合波器4510，经过第一光合波器4510内两个不同位置进行了两次不同的反射到达出光口；λ4信号光通过第四入光口进入第一光合波器4510，直接传输到达出光口。如此，通过第一光合波器4510实现不同波长的信号光经不同入光口输入、经同一出光口输出，进而实现不同波长信号光的合光。

通过第一平移棱镜440将位于电路板300背侧的多束激光光束反射至电路板300的正侧后，多束激光光束通过第一光合波器4510与第二光合波器4520合成两路复合光束。激光器420发射的发射光束是线偏振光，发射光束射入第一光环形器4610、第二光环形器4620后，发射光束在第一光环形器4610、第二光环形器4620内的光路保持直线传输，路径不变，使得两路复合光束分别直接透过第一光环形器4610、第二光环形器4620，透过第一光环形器4610的复合光束通过第一光纤耦合器4710耦合至第一光纤适配器700，透过第二光环形器4620的复合光束通过第二光纤耦合器4720耦合至第二光纤适配器800，实现了多路光信号的发射。

在一些实施例中，光环形器包括入光口、出光口与出入光口，出入光口朝向第一光纤适配器700、第二光纤适配器800，入光口与出光口位于同一侧，且入光口、出光口背向第一光纤适配器700。

第一光合波器4510的出光口与第一光环形器4610的入光口对应设置，第一光合波器4510输出的一路复合光束经由第一光环形器4610的入光口射至第一光环形器4610内，复合光束直接穿过第一光环形器4610经由出入光口射至第一光纤耦合器4710，经由第一光纤耦合器4710将复合光束耦合至第一光纤适配器700，实现了多路发射光束合成一路复合光束发射出去。

第二光合波器4520的出光口与第二光环形器4620的入光口对应设置，第二光合波器4520输出的一路复合光束经由第二光环形器4620的入光口射至第二光环形器4620内，复合光束直接穿过第二光环形器4620经由出入光口射至第二光纤耦合器4720，经由第二光纤耦合器4720将复合光束耦合至第二光纤适配器800，实现了多路发射光束合成一路复合光束发射出去。

图10为本申请实施例提供的光模块中发射底座的翻转结构示意图。如图10所示，为支撑固定激光器420、准直透镜430、第一平移棱镜440、第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光环形器4610、第二光环形器4620、第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720，发射底座410包括第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130，第一安装面4110凹陷于第二安装面4120，第二安装面4120凹陷于第三安装面4130，即第三安装面4130距离电路板300正面的尺寸小于第二安装面4120距离电路板300正面的尺寸，第二安装面4120距离电路板300正面的尺寸小于第一安装面4110距离电路板300正面的尺寸，使得第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130形成台阶面。

在本申请实施例中，第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130均平行于电路板300的正面，第二安装面4120的前、后端开口，以方便将第一平移棱镜440固定在第二安装面4120上；第一安装面4110的前、后端开口，以方便将光合波器、光环形器固定在第一安装面4110上。第三安装面4130的前、后端可设置有挡板，该挡板朝向电路板300的侧面与电路板300的正侧相抵接。

图11为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的剖视图。如图11所示，光发射次模块400还包括半导体制冷器480与激光器基板490，半导体制冷器480放置在发射底座410的第三安装面4130上，每个激光器420设置于激光器基板490上，每个激光器基板490设置于半导体制冷器480的制冷面上，与激光器420对应的准直透镜430设置于半导体制冷器480的制冷面上，且准直透镜430设置于激光器420的出光方向上。

在一些实施例中，发射底座410的第三安装面4130上首先放置有半导体制冷器480，在半导体制冷器480上设置有8个激光器420与8个准直透镜430，8个激光器420分别设置于8个激光器基板490上，8个激光器基板490沿着发射底座410的前后方向并排设置，使得8个激光器420发射8路不同波长的光束。

半导体制冷器480上设置的8个激光器基板490左右方向的尺寸可相同，使得8个准直透镜430距离半导体制冷器480左右端面的尺寸相同，从而将8个激光器420呈一排设置于半导体制冷器480上，且8个准直透镜430也呈一排设置于半导体制冷器480上。

半导体制冷器480上设置的8个激光器基板490左右方向的尺寸也可不相同，靠近半导体制冷器480后侧边的激光器基板490距离半导体制冷器480右端面的尺寸较小，与该激光器基板490相邻的激光器基板490距离半导体制冷器480右端面的尺寸较大，从而将8个激光器基板490按照短、长、短、长、短、长、短、长的设置方式间隔固定于半导体制冷器480上；设置于激光器420出光方向的准直透镜430距离半导体制冷器480左端面的尺寸不相同，以便在装配准直透镜430时不会因胶水流动造成相互影响。即将8个激光器420呈前后两排设置于半导体制冷器480上，且8个准直透镜430也呈前后两排设置于半导体制冷器480上。如此，通过优化激光器基板490的设计，能够减小多路准直光的间距，以减小整个发射底座410的集合尺寸，尤其是发射底座410前后方向的宽度尺寸，以便装配时与光接收次模块不发生冲突。

在一些实施例中，第三安装面4130前后方向的宽度尺寸可略大于第二安装面4120前后方向的宽度尺寸，第二安装面4120前后方向的宽度尺寸可与第一安装面4110前后方向的宽度尺寸一致。将多个激光器420按照前后方向并排固定于第三安装面4130时，较宽的第三安装面4130可便于放置激光器420，避免相邻激光器420之间距离较近，从而可避免激光器420发射激光光束的串扰。

在一些实施例中，设置于半导体制冷器480上的激光器420采用窄宽度的激光器，极大的缩小了相邻激光光束之间的间隔，如相邻激光光束之间的间隔为0.75mm，极大地减小了整个光发射次模块400的总宽度，从而减小了光发射次模块400的体积，以及电路板300的相应挖孔面积。

凹陷于第三安装面4130的第二安装面4120上设置有第一平移棱镜440，该第一平移棱镜440垂直固定于第二安装面4120上，且第一平移棱镜440的第一反射镜远离第二安装面4120、靠近半导体制冷器480上的激光器420，第一平移棱镜440的第二反射镜靠近第二安装面4120，位于电路板300正侧，如此通过第一平移棱镜440将位于电路板300背侧的激光光束反射至电路板300正侧。

凹陷于第二安装面4120的第一安装面4110上设置有第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光环形器4610与第二光环形器4620，第一光合波器4510与第二光合波器4520沿发射底座410的前后方向并排设置，第一光环形器4610与第二光环形器4620沿发射底座410的前后方向并排设置，且光合波器与光环形器沿着光发射方向排布。

在一些实施例中，第一安装面4110前后方向的宽度尺寸可小于第一光合波器4510与第二光合波器4520前后方向的宽度尺寸，如此将第一光合波器4510与第二光合波器4520沿着前后方向并排设置于第一安装面4110上时，第一光合波器4510的一侧、第二光合波器4520的一侧均突出于第一安装面4110的前、后侧面，如此可减小发射底座410前后方向的尺寸。

第一安装面4110远离激光器420的一端设置有第一凸台4140，该第一凸台4140由第一安装面4110向靠近电路板300正面的方向延伸，且第一凸台4140的左端面与发射底座410的左端面相平齐。

该第一凸台4140上设置有两个通孔4150，两个通孔4150沿着前后方向并排设置，该通孔4150贯穿第一凸台4140的左端面与右端面，并与第一安装面4110相连通。第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720分别插在第一凸台4140上的两个通孔4150内，以通过第一凸台4140将第一光纤耦合器4710、第二光纤耦合器4720固定在发射底座410上。

在一些实施例中，第一凸台4140上设置有第一定位销4160，电路板300上设置有定位孔，该定位孔与第一定位销4160对应设置。如此，将发射底座410安装至电路板300上时，可将第一定位销4160插入电路板300上对应的定位孔内，以将发射底座410固定于电路板300上。

发射底座410远离第一凸台4140的一端设置有第二凸台4170，第二凸台4170与发射底座410的右端面相固定连接，第二凸台4170上设置有第二定位销4180。电路板300上设置有定位孔，该定位孔与第二定位销4180相对应设置。如此，将发射底座410安装至电路板300上时，可将第二定位销4180插入电路板300上对应的定位孔内，以将发射底座410固定于电路板300上。

将发射底座410反向安装至电路板300正面上时，第一凸台4140、第二凸台4170的一端与电路板300的正面相接触，第一凸台4140上的第一定位销4160、第二凸台4170上的第二定位销4180插入电路板300上的定位孔内，从而将发射底座410固定在电路板300上，并将设置于第三安装面4130上的半导体制冷器480、设置于半导体制冷器480上的激光器420、准直透镜430及设置于第二安装面4120上的第一平移棱镜440嵌入电路板300的安装孔320内，使得激光器420的打线表面高度与电路板300的背面相平齐。

通过呈台阶设置的第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130将半导体制冷器480、激光器420、准直透镜430、第一平移棱镜440、光合波器、光环形器与光纤耦合器固定在发射底座410上，以形成激光器420、准直透镜430与光合波器、光环形器、光纤耦合器之间的安装高度差，并将安装高度相对较高的激光器420与准直透镜430通过电路板300的安装孔320设置于电路板300的背侧，将安装高度相对较低的光合波器、光环形器与光纤耦合器设置于电路板300的正侧，如此可减小光发射次模块400与电路板300在空间上的重叠区域。

在装配光发射次模块400时，需首先将半导体制冷器480安装在第三安装面4130上，然后将装有激光器420的激光器基板490安装在半导体制冷器480的制冷面上，然后将第一平移棱镜440固定在第二安装面4120上，然后将第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光环形器4610、第二光环形器4620按照光发射方向独立固定在第一安装面4110上，最后将准直透镜430按照激光器420出光方向固定在第三安装面4130上，同时检测光纤中的耦合效率，优化准直透镜430的位置。

图12为本申请实施例提供的光模块中发射光路示意图，图13为本申请实施例提供的光模块中发射光路的另一角度示意图。如图12、图13所示，将激光器420通过激光器基板490、半导体制冷器480安装至第三安装面4130上，将准直透镜430通过半导体制冷器480安装至第三安装面4130上，将第一平移棱镜440安装至第二安装面4120上，将第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光环形器4610与第二光环形器4620设置于第一安装面4110上后，8路激光器420发射8路激光光束，8路激光光束经由8个准直透镜430转换为8路准直光束，8路准直光束传输至第一平移棱镜440的第一反射镜，第一反射镜将平行于电路板300背面的准直光束反射为垂直于电路板300的准直光束；垂直于电路板300的准直光束传输至第一平移棱镜440的第二反射镜，第二反射镜将垂直于电路板300的准直光束反射为平行于电路板300正面的激光光束，从而将位于电路板300背侧的激光光束反射为位于电路板300正侧的激光光束；第二反射镜输出的8路激光光束中4路激光光束传输至第一光合波器4510内，另外4路激光光束传输至第二光合波器4520；第一光合波器4510将4路激光光束复用为一路复用光束，第二光合波器4520将4路激光光束复用为另一路复用光束；第一光合波器4510输出的复用光束直接透过第一光环形器4610传输至第一光纤耦合器4710，以实现一路复用光束的发射；第二光合波器4520输出的复用光束直接透过第二光环形器4620传输至第二光纤耦合器4720，以实现另一路复用光束的发射。

光发射次模块400设计为反向装配方式，即发射底座410底面朝上，并使得在装配时激光器组件的打线表面高度与电路板300的背面相同，从而使二者的连接打线最短，以保证优良的高频传输性能。采用平移棱镜将平行光束移至合适的位置，能减小整个光发射次模块400与电路板300的位置冲突区域，达到了减小电路板挖孔面积的目的，以便于高频线路布线和增加电子元器件的排布面积。

在一些实施例中，在光发射次模块400中集成装配了专门设计的自由空间光环形器，用于将光发射次模块400的发射光束与光接收次模块的外部光信号分开。

图14为本申请实施例提供的光模块中光环形器的分光、合光示意图。如图14所示，光环形器包括第一起偏器4630、法拉第旋转器4640、半波片4650与第二起偏器4660，第一起偏器4630与第一光合波器4510、第二光合波器4520的出光口对应设置，第一起偏器4630、法拉第旋转器4640、半波片4650与第二起偏器4660沿光发射方向依次设置。第一光合波器4510、第二光合波器4520射出的复合光束由下向上传输，光路中的双向箭头表示光偏振方向，在此处平行于纸面。

起偏器用于对光束进行偏振分光，平行于纸面的线偏振光直接通过起偏器，不会进行分光，非偏振光射入起偏器后，非偏振光在起偏器的镀膜面会分成两路偏振方向的光。法拉第旋转器在磁场的作用下改变光的偏振方向，使通过它的光偏振方向在光传播方向进行顺时针旋转，在逆向通过时进行逆时针旋转。半波片将光在正向或逆向通过时进行顺时针旋转。

由于第一光合波器4510、第二光合波器4520射出的复合光束是线偏振光，且平行于纸面，从下向上传输过程中，复合光束射入第一起偏器4630后不会进行分光，复合光束直接穿过第一起偏器4630，之后复合光束依次进入法拉第旋转器4640、半波片4650，其偏振方向未发生改变，光路保持直线传输，路径不变，使得第一光合波器4510射出的复合光束直接穿过第一光环形器4610射入第一光纤耦合器4710内，第二光合波器4520射出的复合光束直接穿过第二光环形器4620射入第二光纤耦合器4720内。

在一些实施例中，光发射次模块400与第一光接收次模块500共享一根单模光纤，即光发射次模块400与第一光接收次模块500共用第一光纤适配器700、内部光纤、第一光纤耦合器4710与第一光环形器4610；光发射次模块400与第二光接收次模块600共享一根单模光纤，即光发射次模块400与第二光接收次模块600共用第二光纤适配器800、内部光纤、第二光纤耦合器4720与第二光环形器4620。

激光器420发射的激光光束依次经由准直透镜430、第一平移棱镜440、第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光环形器4610、第二光环形器4620、第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720耦合至两根内部光纤，分别经由第一光纤适配器700、第二光纤适配器800发射出去。

一路外部光信号依次经由第一光纤适配器700、内部光纤、第一光纤耦合器4710，形成平行光束(光纤耦合器在此时起着准直器的作用)，再经过第一光环形器4610传输至第一光接收次模块500；另一路外部光信号依次经由第二光纤适配器800、内部光纤、第二光纤耦合器4720，形成平行光束(光纤耦合器在此时起着准直器的作用)，再经过第二光环形器4620传输至第二光接收次模块600。

外部光信号射入光环形器后，外部光信号为非偏振光，包含双向箭头的一偏振光与圆圈的另一偏振光，双向箭头表示这部分光的偏振方向与纸面平行，圆圈表示这部分光的偏振方向与纸面垂直。外部光信号的走向为从上向下传输，光束在起偏器的镀膜面会分成两路偏振方向的光分别传输，最后在向左平移一定距离的位置再合成一束光，继续向下传输。如此，通过光环形器达到了外部光信号与发射光束分开的目的。

具体地，外部光信号射入第二起偏器4660后，外部光信号在第二起偏器4660的镀膜面分成双向箭头的偏振光与圆圈的偏振光，双向箭头的偏振光透过该第二起偏器4660，之后双向箭头的偏振光依次进入半波片4650与法拉第旋转器4640，通过半波片4650与法拉第旋转器4640后双向箭头的偏振光转换为圆圈的偏振光，由法拉第旋转器4640射出的圆圈偏振光进入第一起偏器4630，转换后的圆圈偏振光在第一起偏器4630处以一定角度被反射，出射方向与双向箭头偏振光的出射方向相垂直。

而圆圈偏振光在第二起偏器4660处以一定角度被反射，出射方向与双向箭头偏振光出射方向不同，反射后的圆圈偏振光在第二起偏器4660处再次以一定角度被反射，出射方向与双向箭头偏振光的出射方向平行，再次反射后的圆圈偏振光依次进入半波片4650与法拉第旋转器4640，圆圈偏振光被转换为双向箭头偏振光，由法拉第旋转器4640出射的转换双向箭头偏振光进入第一起偏器4630，在第一起偏器4630处与反射后的转换后的圆圈偏振光进行合光，合光后的外部光信号进入第一光接收次模块500、第二光接收次模块600。

图15为本申请实施例提供的光模块中电路板、光发射次模块与光接收次模块的装配示意图。如图15所示，第一光接收次模块500与第二光接收次模块600位于发射底座410的同一侧，第一光接收次模块500与第二光接收次模块600呈左右方式排列，同时在前后方向上错开适当距离以使两路外部光信号传输时不受阻挡。

第一光接收次模块500包括第二平移棱镜510、第一光分波器520、第一耦合透镜组530、第一反射棱镜540、第一探测器550与第一跨阻放大器560，第二平移棱镜510的输入端与第一光环形器4610的出光口对应设置，第二平移棱镜510的输出端向光发射次模块400的外部延伸、与第一光分波器520的输入端对应设置，如此第一光环形器4610射出的外部光信号经第二平移棱镜510的光路平移后射至第一光分波器520。

第二光接收次模块600包括第三平移棱镜610、第二光分波器620、第二耦合透镜组630、第二反射棱镜640、第二探测器650与第二跨阻放大器660，第三平移棱镜610的输入端与第二光环形器4620的出光口对应设置，第三平移棱镜610的输出端向光发射次模块400的外部延伸、与第二光分波器620的输入端对应设置，如此第二光环形器4620射出的外部光信号经第三平移棱镜610的光路平移后射至第二光分波器620。

在一些实施例中，发射底座410朝向第一光接收次模块500、第二光接收次模块600的一侧设置有凸起4190，该凸起4190由发射底座410的前侧面向靠近光接收次模块的方向延伸，该凸起4190与第一安装面4110相连接，且凸起4190与第一安装面4110位于同一平面。

第二平移棱镜510的一端与第一光环形器4610的出光口对应设置、另一端固定于凸起4190上，使得第一光环形器4610输出的外部光信号射入第二平移棱镜510，以实现光路的平移，并将平移后的外部光信号反射至第一光分波器520。

第三平移棱镜610的一端与第二光环形器4620的出光口对应设置、另一端固定于凸起4190上，使得第二光环形器4620输出的外部光信号射入第三平移棱镜610，以实现光路的平移，并将平移后的外部光信号反射至第二光分波器620。

在一些实施例中，第二平移棱镜510与第三平移棱镜610沿左右方向并排设置，第三平移棱镜610在前后方向上突出于第二平移棱镜510，且第二平移棱镜510靠近第一光环形器4610与第二光环形器4620，第三平移棱镜610靠近第一光合波器4510与第二光合波器4520。第一光合波器4510输出的一路复合光束透过第二平移棱镜510后射入第一光环形器4610内，第二光合波器4520输出的另一路复合光束透过第二平移棱镜510射入第二光环形器4620内。

在一些实施例中，第一光环形器4610的安装高度、第二平移棱镜510的安装高度与第一光分波器520的安装高度可相同，如此将第二平移棱镜510水平固定在凸起4190上，使得一路外部光信号由第一光环形器4610水平平移至第一光分波器520。

第二光环形器4620的安装高度、第三平移棱镜610的安装高度与第二光分波器620的安装高度可相同，如此将第三平移棱镜610水平固定在凸起4190上，使得另一路外部光信号由第二光环形器4620水平平移至第二光分波器620。

图16为本申请实施例提供的光模块中发射光路与接收光路示意图。如图16所示，一路外部光信号经由出入光口射入第一光环形器4610内，外部光信号依次经过第二起偏器4660、半波片4650、法拉第旋转器4640与第一起偏器4630，将外部光信号与发射光束分开，使得外部光信号通过第一光环形器4610的偏振分光、合光后射至第二平移棱镜510，外部光信号在第二平移棱镜510内进行反射平移，使得反射后的外部光信号能够射入第一光分波器520内。

即第一光纤适配器700输入的外部光信号射入第一光环形器4610，光信号在第一光环形器4610内进行偏振分光、合光，合光后的光信号在第二平移棱镜510内进行反射平移，反射后的外部光信号透过第三平移棱镜610射入第一光分波器520。

另一路外部光信号经由出入光口射入第二光环形器4620内，外部光信号依次经过第二起偏器4660、半波片4650、法拉第旋转器4640与第一起偏器4630，将外部光信号与发射光束分开，使得外部光信号通过第二光环形器4620的偏振分光、合光后射至第三平移棱镜610，外部光信号在第三平移棱镜610内进行反射平移，使得反射后的外部光信号能够射入第二光分波器620内。

即第二光纤适配器800输入的外部光信号射入第二光环形器4620，光信号在第二光环形器4620内进行偏振分光、合光，合光后的光信号透过第二平移棱镜510射入第三平移棱镜610，光信号在第三平移棱镜610内进行反射平移，反射后的外部光信号射入第二光分波器620。

第一光接收次模块500通过采用第一光环形器4610及第二平移棱镜510将双向传输的发射光束和外部光信号分开，并将外部光信号平移至合适的位置，以便将一路外部光信号射入第一光分波器520进行光的分波操作。第二光接收次模块600通过采用第二光环形器4620及第三平移棱镜610将双向传输的发射光束和外部光信号分开，并将外部光信号平移至合适的位置，以便将另一路外部光信号射入第二光分波器620进行光的分波操作。

在一些实施例中，第一光接收次模块500、第二光接收次模块600还可均包括支撑板，支撑板设置于电路板300的正面上，第一光分波器520与第一耦合透镜组均设置于一支撑板上，以抬高第一光分波器520与第一耦合透镜组的安装高度；第二光分波器620与第二耦合透镜组630均设置于另一支撑板上，以抬高第二光分波器620与第二耦合透镜组630的安装高度。

耦合透镜组包括4个耦合透镜，每个耦合透镜与光分波器的多个出光口对应设置，如此光分波器将一路反射后的外部光信号解复用为4路光束，4路光束分别射入耦合透镜组中对应的透镜，将光束转换为汇聚光束，4路汇聚光束射至反射棱镜，每路汇聚光束在反射棱镜处发生反射，反射后的汇聚光束垂直于电路板300。

探测器设置于电路板300的正面上，且探测器位于反射棱镜的正下方，如此汇聚光束在反射棱镜反射后，反射光束直接射入探测器内，通过探测器将光信号转换为电信号。

跨阻放大器设置于电路板300的正面上，通过探测器转换的电信号传输至跨阻放大器，经由跨阻放大器对电信号进行放大。

激光器420在电路板300传输的偏置电流、高频信号的驱动下发射激光光束，为监测激光器420的发射光功率，电路板300的背面设置有光探测器，光探测器设置于电路板300上安装孔320的左侧边缘，且该光探测器的光敏面朝向激光器420的出光方向，用于采集激光器420发射的前向光，并将采集到的数据发送至电路板300上的相关器件，来实现对激光器420前向出光功率的监控。

在一些实施例中，利用第一平移棱镜440中第一反射镜的反射面的透光特性，使少部分准直光束漏过第一反射镜，并射入光探测器的光敏面上，使得光探测器能够接收到部分光束，从而得到激光器420的发射光功率。

具体地，第一平移棱镜440的第一反射镜朝向激光器420的出光方向上，用于将激光器产生的激光光束分为两束光，一束光(通常占95％的总功率)被第一反射镜反射至第二反射镜，以将激光光束由电路板300的背侧反射至电路板300的正侧，另一束光直接透过第一反射镜射入光探测器的光敏面，通过该光敏面接收激光器420出光面发射的激光光束。

在一些实施例中，电路板300的背面上设置有8个光探测器，每个光探测器与每个激光器420对应设置，如此每个光探测器采集每个激光器420发射的激光光束透过第一反射镜的部分光束，并通过与光探测器电连接的器件测得相应激光器420的前向出光功率。

由于光探测器接收的是有一定面积的平行光，光探测器的装配位置精度要求低，装配更加容易，只要将第一平移棱镜440中第一反射镜的透光范围与光探测器的光敏面相对齐即可，使得光探测器能够采集到透过第一反射镜的激光光束。

图17为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的信号连接示意图，图18为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块与信号处理芯片的信号连接剖视图。如图17、图18所示，信号处理芯片310朝向电路板300的侧面上可设置焊盘和焊球，电路板300正面上设置有相应的焊盘，信号处理芯片310通过焊盘、焊球与电路板300焊接。为了将信号处理芯片310的高频信号传输至激光器420，在信号处理芯片310的Tx输出焊盘下面设置有第一高频信号过孔330，该第一高频信号过孔330贯穿电路板300的正面与背面，第一高频信号过孔330的一端与信号处理芯片310的Tx输出焊盘信号连接，另一端与布设于电路板300背面的高频信号线信号连接，以传输高频信号。

由于光发射次模块400中激光器基板490的打线表面高度与电路板300的背面相平齐，因此高频信号线与第一高频信号过孔330连接后沿电路板300的背面布线，再通过打线与激光器基板490电连接，然后再通过打线与激光器420电连接，即该高频信号线的一端通过第一高频信号过孔330与信号处理芯片310的Tx输出焊盘电连接，另一端位于电路板300的背面上，并通过打线与激光器420电连接。从电路板300的金手指端传过来的高频信号经过信号处理芯片310处理后，再经由高频信号线传送至激光器420，使得激光器420发射激光光束。

在一些实施例中，发射底座410一端的安装面与电路板300的安装孔320对应设置，发射底座410另一端的安装面与电路板300正面之间存在空腔，以安装光发射次模块400的相关光器件。具体地，发射底座410的第三安装面4130与安装孔320对应设置，激光器420设置于第三安装面4130上，且激光器420通过安装孔320位于电路板300的背侧；发射底座410的第二安装面4120与安装孔320对应设置，第一平移棱镜440设置于第二安装面4120上，且第一平移棱镜440通过安装孔320位于电路板300的背侧；发射底座410的第一安装面4110与电路板300正面之间存在空腔，光合波器、光环形器、光纤耦合器等光器件设置于第一安装面4110上，位于第一安装面4110与电路板300之间的空腔内。

位于电路板300正面的信号处理芯片310通过连接在其Tx输出焊盘的高频信号线将电路板300上的高频信号从电路板300的正面传输到电路板300的反面，以将高频信号传输至位于电路板300背侧的激光器420，可以实现光发射次模块400与电路板300的高频信号连接。

在一些实施例中，当多个激光器420呈前后两排方式排列时，在设计电路板300上从信号处理芯片310接出的高频信号线时，只有靠近信号处理芯片310边缘的一排激光器420可通过高频信号过孔连接到电路板300的正面，再经由布设在电路板300正面的高频信号线与信号处理芯片310信号连接；而远离信号处理芯片310边缘的另一排激光器420可通过布设于电路板300背面的高频信号线、高频信号过孔直接连接至信号处理芯片310的TX焊盘。

在一些实施例中，电路板300上的多个第一高频信号过孔330设置于安装孔320的右侧，每个第一高频信号过孔330与激光器420一一对应连接，使得穿过每个第一高频信号过孔330的高频信号线与激光器420连接，将电路板300传输的高频信号传送至激光器420，以满足光发射次模块400所需要的高频信号。

图19为本申请实施例提供的光模块中光接收次模块的信号连接示意图，图20为本申请实施例提供的光模块中光接收次模块与信号处理芯片的信号连接剖视图。如图19、图20所示，为了将信号处理芯片310的高频信号传输至第一跨阻放大器560，布设于电路板300正面的高频信号线的一端与信号处理芯片310信号连接，高频信号走线的另一端通过打线与第一跨阻放大器560信号连接，以通过高频信号线将第一跨阻放大器560放大后的电信号传输至信号处理芯片310。

为了将信号处理芯片310的高频信号传输至第二跨阻放大器660，在信号处理芯片310的Rx输入焊盘下面设置有第二高频信号过孔340，在电路板300靠近第二跨阻放大器660处设置有第三高频信号过孔350，第二高频信号过孔340与第三高频信号过孔350均穿过电路板300的正面与背面。第二高频信号过孔340的一端与信号处理芯片310的Rx输入焊盘电连接、另一端与布设于电路板300背面的高频信号线电连接，高频信号线的另一端与第三高频信号过孔350的一端电连接，第三高频信号过孔350的另一端与布设于电路板300正面的高频信号线电连接，高频信号线通过打线与电路板300正面上的第二跨阻放大器660电连接，以通过高频信号线将第二跨阻放大器660放大后的电信号传输至信号处理芯片310。

将光发射次模块400反向安装至电路板300的正面后，光发射次模块400中发射底座410的底面朝向上壳体201；将光发射次模块400中激光器420通过高频信号线及过孔与电路板300正面的信号处理芯片310信号连接后，激光器420在电路板300传输的直流和高频信号驱动下产生激光光束，如此激光器420会产生热量，而激光器420的发光性能受到温度的影响，因此激光器420需工作在某一固定温度范围，所以需要将激光器420放置在半导体制冷器480上，以保证激光器420的工作温度，而半导体制冷器480在制冷过程中会产生大量热量，需要将这些热量传播出去，以保证半导体制冷器480的制冷效率。

图21为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块与信号处理芯片的散热通道剖视图。如图21所示，由于激光器420固定在发射底座410上的半导体制冷器480上，激光器420产生的热量会通过半导体制冷器480传输至发射底座410上，以保持激光器420的温度。为提高光模块的散热性能，发射底座410可采用钨铜或其他具有良好导热性的金属材料，并适当增加发射底座410的质量以及底部的面积，如此激光器420及半导体制冷器480工作产生的热量可通过发射底座410传输至上壳体201，有效改善激光器420的散热效果。

在一些实施例中，发射底座410一端的安装面与电路板300的安装孔320对应设置，激光器420通过半导体制冷器480设置于与安装孔320对应的安装面上，如此激光器420在发射底座410上的安装面积小于发射底座410与上壳体201的接触面积，能够提高激光器420的散热效率。

为保证激光器工作在某一固定温度，本申请增加了发射底座410的质量和发射底座410与上壳体201的接触面积，使得发射底座410与上壳体201的接触面积大于激光器420在发射底座410上的安装面积，如此激光器420产生的热量传输至激光器基板490，激光器基板490将热量传输至半导体制冷器480，半导体制冷器480将热量传输至发射底座410，发射底座410将热量传输至上壳体201，从而将激光器420产生的热量传输至光模块外侧。

为方便将发射底座410的热量传输至上壳体201，可在发射底座410的底部与上壳体201内侧面之间设置第一导热垫片，如此发射底座410的热量传输至第一导热垫片，第一导热垫片将热量传输至上壳体201，以有效改善散热效果。

在一些实施例中，第一导热垫片可为导热胶，既能通过导热胶将发射底座410粘贴于上壳体201的内侧面，又能将发射底座410的热量传导至所述上壳体201。

在一些实施例中，光模块的最主要热源除了激光器420与半导体制冷器480外，还有信号处理芯片310，该信号处理芯片310背向电路板300的侧面与上壳体201相接触，如此信号处理芯片310工作产生的热量传输至上壳体201上，以将信号处理芯片310产生的热量传输至光模块外侧。

为方便将信号处理芯片310的热量传输至上壳体201，可在信号处理芯片310与上壳体201内侧面之间设置第二导热垫片，如此信号处理芯片310产生的热量传输至第二导热垫片，第二导热垫片将热量传输至上壳体201，以有效改善散热效果。

在一些实施例中，为保证第一光接收次模块500、第二光接收次模块600的正常工作，也需要对第一跨阻放大器560、第二跨阻放大器660进行散热，将第一跨阻放大器560、第二跨阻放大器660的热量传导到壳体外。

图22为本申请实施例提供的光模块中光接收次模块的散热通道剖视图。如图22所示，为提高第一跨阻放大器560、第二跨阻放大器660的散热效率，可在上壳体201朝向电路板300的侧面上设置第一金属突起2011与第二金属突起2012，第一金属突起2011由上壳体201的内侧面延伸到第一跨阻放大器560的上表面附近，再经导热垫片与第一跨阻放大器560的上表面接触，形成良好的导热通道，将第一跨阻放大器560的热量传导到上壳体201上。

第二金属突起2012由上壳体201的内侧面延伸到第二跨阻放大器660的上表面附近，再经导热垫片与第二跨阻放大器660的上表面接触，形成良好的导热通道，将第二跨阻放大器660的热量传导到上壳体201上。

本申请应用于高速光通信模块结构设计，包括光学、结构、高频信号传输和散热等方面的创新考虑，通过独特的光学和结构设计，通过采用结构紧凑的小型化的自由空间光环形器，在QSFP-DD的狭小空间里，实现了双向光传输的合并与分离，从而进一步实现了光发射和接收信号共享单根光纤，从而减少了对光纤资源的需求和占用。通过合理布局光学部件，优化装配流程，使模块整体的装配极大的简化，生产效率和维修效率大为提高，更适合批量化生产。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

光发射次模块，分别与第一光纤适配器及第二光纤适配器连接，包括第一光发射组件、第二光发射组件、第一光环形器及第二光环形器、第二平移棱镜及第三平移棱镜；

所述第二平移棱镜，一端位于所述第一光环形器的出光口，另一端向所述光发射次模块外部延伸、与第一光接收次模块相对；将来自所述第一光环形器的光平移至所述第一光接收次模块；

所述第三平移棱镜，一端位于所述第二光环形器的出光口，另一端向所述光发射次模块外部延伸、与第二光接收次模块相对；将来自第二光环形器的光平移至第二光接收次模块；

所述第一光发射组件的光透过所述第二平移棱镜后射向所述第一光环形器；

所述第二光发射组件的光射向所述第二光环形器；

所述第一光纤适配器，接收来自所述第一光环形器的光，将来自所述光模块外部的光射向所述第一光环形器；

所述第二光纤适配器，接收来自所述第二光环形器的光，将来自所述光模块外部的光射向所述第二光环形器。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述发射底座包括第一安装面、第二安装面与第三安装面，所述第一安装面凹陷于所述第二安装面，所述第二安装面凹陷于所述第三安装面；

所述第一光发射组件与所述第二光发射组件均包括激光器与第一平移棱镜，所述激光器设置于所述第三安装面上，所述第一平移棱镜设置于所述第二安装面上，所述第一光环形器、所述第二光环形器均设置于所述第一安装面上。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述第二平移棱镜与所述第三平移棱镜沿左右方向并排设置于所述第一安装面上，所述第三平移棱镜在前后方向上突出于所述第二平移棱镜。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述第二光发射组件的光透过所述第二平移棱镜射向所述第二光环形器；

所述第二平移棱镜平移的光透过所述第三平移棱镜射向所述第一光接收次模块；

来自所述第二光环形器的光透过所述第二平移棱镜射向所述第三平移棱镜。

5.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述第一光发射组件还包括：

多个激光器，前后并排设置于所述第三安装面上，用于产生多个不同波长的激光光束；

第一光合波器，设置于所述第一安装面上，用于将所述第一平移棱镜反射的多个激光光束合成为复合光束，并将所述复合光束透过所述第二平移棱镜；

第二光合波器，与所述第一光合波器前后并排设置于所述第一安装面上，用于将所述第一平移棱镜反射的多个激光光束合成为复合光束，并将所述复合光束透过所述第二平移棱镜；

第一光纤耦合器，设置于所述发射底座上，用于将透过所述第一光环形器的复合光束耦合至所述第一光纤适配器；以及将所述第一光纤适配器输入的外部光信号传输至所述第一光环形器；

第二光纤耦合器，设置于所述发射底座上，用于将透过所述第二光环形器的复合光束耦合至所述第二光纤适配器；以及将所述第二光纤适配器输入的外部光信号传输至所述第二光环形器。

6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，还包括电路板，所述电路板上设置有安装孔，所述激光器通过所述安装孔位于所述电路板的背侧；所述第一平移棱镜的一端通过所述安装孔位于所述电路板的背侧、另一端位于所述电路板的正侧，用于将所述激光光束由所述电路板背侧平移至所述电路板正侧。

7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述激光器的打线表面与所述电路板的背面位于同一表面上。

8.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述第一光环形器、所述第二光环形器均包括沿光发射方向依次设置的第一起偏器、法拉第旋转器、半波片与第二起偏器，所述复合光束依次直接穿过所述第一起偏器、所述法拉第旋转器、所述半波片与所述第二起偏器；

所述外部光信号在所述第二起偏器处进行偏振分光，分光后的光信号分别穿过所述半波片、所述法拉第旋转器进行光束转换，转换后的光信号在所述第一起偏器处进行偏振合光。

9.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述电路板的正面上设置有信号处理芯片，所述电路板上设置有贯穿的第一高频信号过孔，所述第一高频信号过孔的一端与所述信号处理芯片信号连接、另一端与布设于所述电路板背侧的高频信号线信号连接，所述电路板背侧的高频信号线通过打线与所述激光器信号连接。

10.根据权利要求9所述的光模块，其特征在于，布设于所述电路板正侧的高频信号线的一端与所述第一光接收次模块信号连接、另一端与所述信号处理芯片信号连接；

所述电路板上设置有贯穿的第二高频信号过孔、第三高频信号过孔，所述第二高频信号过孔的一端与所述信号处理芯片信号连接、另一端与布设于所述电路板背侧的高频信号线的一端信号连接，所述高频信号线的另一端与所述第三高频信号过孔的一端信号连接，所述第三高频信号过孔的另一端与布设于所述电路板正侧的高频信号线信号连接，所述电路板正侧的高频信号线通过打线与所述第二光接收次模块信号连接。

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