CN114911012A - 光通讯模组及光收发器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光通讯模组及光收发器，光通讯模组包含壳体、光通讯组件以及第二电路板；壳体包含主壳件以及设置于主壳件的第一电路板，主壳件与第一电路板共同形成壳体的气密空腔，且第一电路板包含二第一电气接口；光通讯组件容置于气密空腔，且包含基板、光通讯单元以及第二电气接口；光通讯单元设置于基板；第一电路板的其中一个电气接口电性连接于第二电气接口；第二电路板包含第三电气接口，第一电路板的另一个第一电气接口电性连接于第三电气接口；光通讯组件、第一电路板与第二电路板沿一方向依序排列，且第一电气接口、第二电气接口与第三电气接口在此方向上彼此对齐。

Description

光通讯模组及光收发器
技术领域
本发明涉及一种光收发器，特别涉及一种内部含有散热金属件的光收发器以及应用此光收发器的光通讯组件。
背景技术
在现代高速通讯网络中，一般设有光收发器以实现光通讯，而光收发器通常安装于电子通讯设备中。为了增加系统设计的弹性及维修方便，光收发器以可插拔方式插入设置于通讯设备中对应的笼子内而构成光通讯组件。一般而言，此笼子系设置于外部电路板上，为了界定光收发模组件与对应的笼子之间的电气及机械接口，已提出各种不同的标准，例如用于10GB/s通讯速率的XFP(10Gigabit Small Form Factor Pluggable)标准以及QSFP(Quad Small Form-factor Pluggable)标准等。
光通讯模组的成本主要来自于原材料成本以及制造成本，其中制造成本的降低一直以来都是业界在开发新产品时需要面临的挑战。光通讯模组因应用场景的不同可分为气密封装式的光通讯模组和非气密封装式的光通讯模组。一般而言，现有的气密封装式和非气密封装式两者在结构设计与封装制程上差异很大，因而元件通用性不强，导致生产产品时需各自架设生产线，进而生产成本较高。
发明内容
本发明在于提供一种光通讯模组及光收发器，有助于解决现有的气密封装式光通讯模组和非气密封装式光通讯模组生产成本较高的问题。
本发明所揭露的光通讯模组包含壳体、光通讯组件以及第二电路板。壳体包含主壳件以及设置于主壳件的第一电路板，主壳件与第一电路板共同形成壳体的气密空腔，且第一电路板包含二第一电气接口。光通讯组件容置于气密空腔，且包含基板、光通讯单元以及第二电气接口。光通讯单元设置于基板。第一电路板的其中一个电气接口电性连接于第二电气接口。第二电路板包含第三电气接口，第一电路板的另一个第一电气接口电性连接于第三电气接口。光通讯组件、第一电路板与第二电路板沿一方向依序排列，且第一电气接口、第二电气接口与第三电气接口在此方向上彼此对齐。
本发明所揭露的光收发器包含前述的光通讯模组。
根据本发明揭露的光通讯模组以及光收发器，用于供电给内部光电元件的第二电路板上的第三电气接口与光通讯组件的第二电气接口具有相同的引脚分布，换句话说各个电气接口的引脚沿着一个排列方向彼此对齐。由于气密封装式/非气密封装式光通讯模组都能使用同样式的第二电路板，在一条生产在线就能够实现气密封装式光通讯模组和非气密封装式光通讯模组的元件组装。气密封装式藉由壳体的第一电路板上的金属电路层让光通讯组件与第二电路板上的供电引脚间接地电性连接。非气密封装式则是光通讯组件与第二电路板上的供电引脚直接电性连接。第二电路板的兼用性设计有助于将气密封装式光通讯模组和非气密封装式光通讯模组两者的封装制程整合于同一条生产线，进而降低制造成本。
以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明系用以示范与解释本发明的精神与原理，并且为本发明的保护范围提供更进一步的解释。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的光通讯模组的俯视示意图；
图2为图1的光通讯模组的内部侧视示意图；
图3为图1的光通讯模组的局部放大示意图；
图4为根据本发明另一实施例的光通讯模组的俯视示意图；
图5为图4中光通讯模组的内部侧视示意图；
图6为图4的光通讯模组的局部放大示意图；
图7为根据本发明又另一实施例的光通讯模组的俯视示意图；
图8为图7的光通讯模组的局部放大示意图；
图9为根据本发明一实施例的光收发器的立体示意图。
【附图标记说明】
1a、1b、1c 光通讯模组
2 光收发器
10 壳体
101 空腔
102 开口
103 气密空腔
110 主壳件
111 底内壁面
120 电路板
121 电气接口
1211 引脚
20 光通讯组件
210 基板
211 上表面
212 下表面
220 光通讯单元
230 温度控制器
240 光调制器
250 电气接口
251 光通讯单元引脚
252 温度控制器引脚
253 光调制器引脚
254 接地引脚
30 电路板
310 电气接口
311 引脚
40 光纤适配器
50 光学隔离器
D 方向
C1、C2、C3 电连接点
R 参考线
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使本领域普通技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、保护范围及附图，本领域普通技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例系进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
请先参照图1至图3，其中图1为根据本发明一实施例的光通讯模组的俯视示意图，图2为图1中光通讯模组的内部侧视示意图，图3为图1的光通讯模组的局部放大示意图。在本实施例中，光通讯模组1a包含壳体10、光通讯组件20以及电路板30(第二电路板)。壳体10例如但不限于是金属制封装用外壳，其具有相连通的空腔101以及开口102。为了让本发明揭露的内容易于理解，图1和图3省略绘制壳体10的一部分顶部，以方便观察位于壳体10内的光通讯组件20。
光通讯组件20容置于壳体10内的空腔101，且光通讯组件20包含基板210、光通讯单元220、温度控制器230、光调制器240以及电气接口250(第二电气接口)。基板210例如但不限于是印刷电路板。光通讯单元220设置于基板210的上表面211，且光通讯单元220可以是发光二极管、光电二极管、光发射次模组(TOSA)、光接收次模组(ROSA)或其封装构件。光通讯单元220可与集成电路芯片(例如数字信号处理器，未另绘示)电性连接，以使光通讯单元220可将来自集成电路芯片的电讯号转换成光讯号射出，或是接收光讯号并经由集成电路芯片转换成电讯号。图3绘示光通讯组件20包含多个基板210及多个光通讯单元220，但基板210、光通讯单元220的数量并非用以限制本发明。
温度控制器230例如但不限于是热电偶温度控制器(热电温度控制器)。其容置于壳体10的空腔101内并且与光通讯组件20的基板210热接触。更进一步来说，温度控制器230设置于基板210的下表面212与壳体10的底内壁面111之间，且温度控制器230的相对二侧分别与基板210的下表面212和壳体10的底内壁面111热接触，也就是说光通讯单元220与温度控制器230分别设置于基板210的相对两表面(上、下表面)。温度控制器230有助于使得壳体10内部的工作温度控制在适合运作的一定范围。光调制器240设置于基板210并且与光通讯单元220电性连接。
电气接口250例如为多个引脚(例如导线或金属接触垫)，其位于光通讯组件20的基板210、光通讯单元220或温度控制器230。详细来说，电气接口250包含光通讯单元引脚251、温度控制器引脚252、光调制器引脚253以及接地引脚254(接地点)。光通讯单元引脚251和接地引脚254与光通讯单元220连接，温度控制器引脚252与温度控制器230连接，且光调制器引脚253与光调制器240连接。图2绘示位于光通讯单元引脚251、温度控制器引脚252、光调制器引脚253以及接地引脚254数量均为多个作为示例，但各类型引脚的数量及相对位置并非用以限制本发明。
电路板30自壳体10的开口102延伸进入空腔101内。电路板30具有电气接口310(第三电气接口)，其电性连接于电气接口250。电路板30可经由电气接口250、310供电给光通讯单元220、温度控制器230与光调制器240。
图2中光通讯模组1a的开口102使空腔101与外部环境相通，这属于非气密封装式光通讯模组，而光通讯模组有另一种气密封装式结构。请同时参照图4至图6，其中图4为根据本发明另一实施例的光通讯模组的俯视示意图，图5为图4中光通讯模组的内部侧视示意图，图6为图4的光通讯模组的局部放大示意图。在本实施例中，光通讯模组1b包含壳体10、光通讯组件20以及电路板30(第二电路板)。壳体10包含主壳件110以及设置于主壳件110的电路板120(第一电路板)。主壳件110例如但不限于是金属制封装用外壳，且电路板120例如但不限于是陶瓷电路板。主壳件110与电路板120共同形成气密空腔103，且电路板120包含二电气接口121(第一电气接口)。气密空腔103能避免外部环境的空气和水气进入到壳体10内。陶瓷电路板(电路板120)的高耐热特性能让光通讯模组1b适用于较恶劣的户外环境。为了让本发明揭露的内容易于理解，图4和图6省略绘制主壳件110的一部分顶部，以方便观察位于壳体10内的光通讯组件20。
光通讯组件20容置于壳体10内的气密空腔103，且光通讯组件20包含基板210、光通讯单元220、温度控制器230、光调制器240以及电气接口250(第二电气接口)。基板210例如但不限于是印刷电路板。光通讯单元220设置于基板210的上表面211，且光通讯单元220可以是发光二极管、光电二极管、光发射次模组、光接收次模组或其封装构件。光通讯单元220可与集成电路芯片(例如数字信号处理器，未另绘示)电性连接，以使光通讯单元220可将来自集成电路芯片的电讯号转换成光讯号射出，或是接收光讯号并经由集成电路芯片转换成电讯号。图4绘示光通讯组件20包含多个基板210及多个光通讯单元220，但基板210、光通讯单元220的数量并非用以限制本发明。
温度控制器230例如但不限于是热电偶温度控制器。其容置于壳体10的气密空腔103内并且与光通讯组件20的基板210热接触。更进一步来说，温度控制器230设置于基板210的下表面212与壳体10的底内壁面111之间，且温度控制器230的相对二侧分别与基板210的下表面212和壳体10的底内壁面111热接触，也就是说光通讯单元220与温度控制器230分别设置于基板210的相对两表面(上、下表面)。温度控制器230有助于使得壳体10内部的工作温度控制在适合运作的一定范围。光调制器240设置于基板210并且与光通讯单元220电性连接。
电气接口250例如为多个引脚(例如导线或金属接触垫)，其分布于光通讯组件20的基板210、光通讯单元220或温度控制器230。电气接口250包含光通讯单元引脚251、温度控制器引脚252、光调制器引脚253以及接地引脚254(接地点)。光通讯单元引脚251和接地引脚254与光通讯单元220连接，温度控制器引脚252与温度控制器230连接，且光调制器引脚253与光调制器240连接。图6绘示光通讯单元引脚251、温度控制器引脚252、光调制器引脚253以及接地引脚254数量均为多个作为示例，但各类型引脚的数量及相对位置并非用以限制本发明。
电路板30自壳体10的开口102延伸进入空腔101内，且电路板30具有电气接口310(第三电气接口)。壳体10的电路板120的其中一个电气接口121电性连接于电气接口310，且另一个电气接口121电性连接于电气接口250。电路板30可经由电气接口121、250、310供电给光通讯单元220、温度控制器230与光调制器240。
在图6中，相邻的电气接口121、250皆具有第一种引脚分布，相邻的电气接口121、310皆具有第二种引脚分布，并且这两种引脚分布不相同，例如可以发现图6左边区域的电气接口121、250的任一个引脚与右边区域的电气接口121、310的对应引脚在垂直方向上相对偏移。图6中电气接口的引脚分布并非用以限制本发明。请同时参照图7和图8，其中图7为根据本发明又另一实施例的光通讯模组的俯视示意图，图8为图7的光通讯模组的局部放大示意图。在本实施例中，光通讯模组1c包含壳体10、光通讯组件20以及电路板30(第二电路板)。壳体10包含主壳件110以及设置于主壳件110的电路板120(第一电路板)。主壳件110例如但不限于是金属制封装用外壳。主壳件110与电路板120共同形成气密空腔103，且电路板120包含二电气接口121(第一电气接口)。为了让本发明揭露的内容易于理解，图7和图8中省略绘制主壳件110的一部分顶部，以方便观察位于壳体10内的光通讯组件20。
光通讯组件20容置于壳体10内的气密空腔103，且光通讯组件20包含基板210、光通讯单元220、温度控制器230、光调制器240以及电气接口250(第二电气接口)。基板210例如但不限于是印刷电路板。光通讯单元220设置于基板210的上表面211，且光通讯单元220可以是发光二极管、光电二极管、光发射次模组、光接收次模组或其封装构件。光通讯单元220可与集成电路芯片(例如数字信号处理器，未另绘示)电性连接，以使光通讯单元220可将来自集成电路芯片的电讯号转换成光讯号射出，或是接收光讯号并经由集成电路芯片转换成电讯号。图7绘示光通讯组件20包含多个基板210及多个光通讯单元220，但基板210、光通讯单元220的数量并非用以限制本发明。
温度控制器230例如但不限于是热电偶温度控制器。其容置于壳体10的气密空腔103内并且与光通讯组件20的基板210热接触。更进一步来说，温度控制器230设置于基板210的下表面212与壳体10的底内壁面111之间，且温度控制器230的相对二侧分别与基板210的下表面212和壳体10的底内壁面111热接触，也就是说光通讯单元220与温度控制器230分别设置于基板210的相对两表面(上、下表面)。温度控制器230有助于使得壳体10内部的工作温度控制在适合运作的一定范围。光调制器240设置于基板210并且与光通讯单元220电性连接。
电气接口250例如为多个引脚(例如导线或金属接触垫)，其分布于光通讯组件20的基板210、光通讯单元220或温度控制器230。电气接口250包含光通讯单元引脚251、温度控制器引脚252、光调制器引脚253以及接地引脚254(接地点，位于基板210)。光通讯单元引脚251和接地引脚254与光通讯单元220连接，温度控制器引脚252与温度控制器230连接，且光调制器引脚253与光调制器240连接。图8绘示光通讯单元引脚251、温度控制器引脚252、光调制器引脚253以及接地引脚254数量均为多个作为示例，但各类型引脚的数量及相对位置并非用以限制本发明。
电路板30自壳体10的开口102延伸进入空腔101内，且电路板30具有电气接口310(第三电气接口)。壳体10的电路板120的其中一个电气接口121电性连接于电气接口310，且另一个电气接口121电性连接于电气接口250。电路板30可经由电气接口121、250、310供电给光通讯单元220、温度控制器230与光调制器240。
参照图8，于本实施例中，电气接口121、250、310具有相同的引脚分布。更具体来说，所述相同的引脚分布是指有相同的引脚排列方式以及引脚间距。电气接口250由上至下依序包含：温度控制器引脚252、光调制器引脚253、接地引脚254、光通讯单元引脚251、光调制器引脚253、接地引脚254、光通讯单元引脚251、两个温度控制器引脚252、光调制器引脚253、接地引脚254、光通讯单元引脚251、光调制器引脚253、接地引脚254、光通讯单元引脚251及温度控制器引脚252。电气接口121、310具有和电气接口250相同的引脚分布，故电气接口310包含的多个引脚可分别对应光通讯单元引脚251、温度控制器引脚252、光调制器引脚253及接地引脚254。
此外，光通讯组件20、电路板120与电路板30在图7、8中沿一个方向D(水平方向)依序排列，并且电气接口121、250、310在此方向D上彼此对齐。进一步来说，以电气接口250的光通讯单元引脚251作示例性说明，电气接口121、310各自具有对应光通讯单元引脚251的引脚1211、311，其中光通讯单元引脚251、引脚1211与引脚311各自的电连接点C1、C2、C3在方向D上是同轴的，如图8绘示电连接点C1、C2、C3皆位于同一条参考线R上，这可以表示电气接口121、250、310有相同的引脚分布。
藉由上述配置，用于供电给光电元件的电路板30可以兼用于气密封装式光通讯模组1c和非气密封装式光通讯模组1a，因为电路板30上的电气接口310与光通讯组件20的电气接口250具有相同的引脚分布，换句话说各个电气接口的引脚沿方向D彼此对齐。由于气密封装式/非气密封装式光通讯模组都能使用同一种电路板，在一条生产在线就能够实现气密封装式光通讯模组和非气密封装式光通讯模组的封装。
光通讯模组1c可进一步配置有其他元件。在本实施例中，光通讯模组1c更包含光纤适配器40及光学隔离器50。光纤适配器40设置于壳体10的主壳件110，以将外部光纤(未另绘示)固定于光通讯模组1c，并使光纤与光通讯单元220光耦合。光学隔离器50与光纤适配器40耦接。在光通讯单元220包含发光二极管或光发射次模组的情况下，光学隔离器50可限制发光二极管产生的光线向特定方向行进。在光通讯单元220包含光电二极管或光接收次模组的情况下，光学隔离器50可让光通讯单元220只接收到沿着特定方向行进的光线。
图9为根据本发明一实施例的光收发器的立体示意图。在本实施例中，光收发器2包含外壳以及内部的光通讯元件。光收发器2内部的光通讯元件可包含前述的光通讯模组1c。
综上所述，根据本发明揭露的光通讯模组以及光收发器，用于供电给内部光电元件的第二电路板上的第三电气接口与光通讯组件的第二电气接口具有相同的引脚分布，换句话说各个电气接口的引脚沿着一个排列方向彼此对齐。由于气密封装式/非气密封装式光通讯模组都能使用同一种电路板，在一条生产在线就能够实现气密封装式光通讯模组和非气密封装式光通讯模组的封装。气密封装式藉由壳体的第一电路板上的金属电路层让光通讯组件与第二电路板上的供电引脚间接地电性连接。非气密封装式则是光通讯组件与第二电路板上的供电引脚直接电性连接。第二电路板的兼用性有助于将气密封装式光通讯模组和非气密封装式光通讯模组的封装制程整合于同一条生产线，进而降低制造成本。

Claims (11)

1.一种光通讯模组，其特征在于，包含：
壳体，具有气密空腔，该壳体包含主壳件以及设置于该主壳件的第一电路板，该主壳件与该第一电路板共同形成该气密空腔，且该第一电路板包含二第一电气接口；
光通讯组件，容置于该气密空腔，该光通讯组件包含：
基板；
光通讯单元，设置于该基板；以及
第二电气接口，该第一电路板的该二第一电气接口其中一者电性连接于该第二电气接口；以及
第二电路板，包含第三电气接口，该第一电路板的该二第一电气接口其中另一者电性连接于该第三电气接口；
其中，该光通讯组件、该第一电路板与该第二电路板沿一方向依序排列，且该二第一电气接口、该第二电气接口与该第三电气接口在该方向上彼此对齐。
2.如权利要求1所述的光通讯模组，其特征在于，其中该第二电气接口与该第三电气接口具有相同的引脚分布。
3.如权利要求1所述的光通讯模组，其特征在于，其中该二第一电气接口、该第二电气接口与该第三电气接口具有相同的引脚分布。
4.如权利要求1所述的光通讯模组，其特征在于，其中该光通讯组件更包含热电温度控制器，该热电温度控制器与该基板热接触，且该第三电气接口包含对应该热电温度控制器的引脚。
5.如权利要求1所述的光通讯模组，其特征在于，其中该基板具有接地点，且该第三电气接口包含对应该接地点的引脚。
6.如权利要求1所述的光通讯模组，其特征在于，该光通讯组件更包含光调制器，且该第三电气接口包含对应该光调制器的引脚。
7.如权利要求1所述的光通讯模组，其特征在于，更包含光纤适配器，设置于该壳体的该主壳件。
8.如权利要求7所述的光通讯模组，其特征在于，更包含容置于该壳体内的光学隔离器，且该光学隔离器与该光纤适配器耦接。
9.如权利要求1所述的光通讯模组，其特征在于，其中该第一电路板为陶瓷电路板。
10.一种光通讯模组，其特征在于，包含：
壳体，包含主壳件以及设置于该主壳件的第一电路板，该主壳件与该第一电路板共同形成该壳体的空腔，且该第一电路板包含二第一电气接口；
光通讯组件，容置于该气密空腔，该光通讯组件包含第二电气接口，该第一电路板的该二第一电气接口其中一者电性连接于该第二电气接口；以及
第二电路板，包含第三电气接口，该壳体的该二第一电气接口其中另一者电性连接于该第三电气接口；
其中，该光通讯组件、该第一电路板与该第二电路板沿一方向依序排列，且该第二电气接口与该第三电气接口具有相同的引脚分布。
11.一种光收发器，包含如权利要求1至10任一项所述的光通讯模组。
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