CN116299896A - 一种倒装结构单纤双向800g集成光模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种倒装结构单纤双向800G集成光模块，涉及光模块领域。该集成光模块包括PCB基板、光纤阵列、透镜结构、探测器组件、激光器组件和驱动及跨组放大器，光纤阵列连接于透镜结构的光纤接口中；透镜结构的安装槽中固定有滤波片，滤波片倾斜于光纤阵列的接入方向设置；探测器组件、激光器组件和驱动及跨组放大器安装于容纳腔中，驱动及跨组放大器贴装于PCB基板的表面，激光器组件、探测器组件前后分开设置在驱动及跨组放大器的上侧；透镜结构靠近光纤阵列的一侧设置有第一反射面，光纤端口、滤波片、第一反射面和探测器组件形成接收光路；透镜结构的另一侧设置有第二反射面，激光器组件、第二反射面、滤波片和光纤端口之间形成发射光路。
Description
技术领域
本发明涉及光模块技术领域，特别是涉及一种倒装结构单纤双向800G集成光模块。
背景技术
在通信技术中，光模块是由多种光学器件和电子器件等封装而成，光模块的发射端把电信号转换为光信号，接收端把光信号转换为电信号，光模块是实现高速率数据传输的重要元件。
如授权公告号为CN216083184U、授权公告日为2022.03.18的中国实用新型专利公开了一种800G硅光模块，具体包括能够拼接成一体的上壳体、下壳体以及设置在上壳体和下壳体之间的PCB电路板，PCB电路板上设置有控制芯片、发射端组件、接收端组件，PCB电路板的中间开槽构成发射端布置区，金属热沉从PCB电路板的下表面朝上与发射端组件贴近，PCB电路板的下表面避开金属热沉设置有控制芯片和接收端组件，接收端组件包括顺序设置的光纤阵列、硅光芯片、电芯片、陶瓷基板，硅光芯片、电芯片、陶瓷基板之间通过金线键合，电芯片通过金属垫块安装到PCB电路板使得电芯片与硅光芯片和陶瓷基板等高设置。
现有技术中的800G硅光模块将发射端组件与接收端组件分别布置在PCB电路板两侧，在保证较好的高速性能的同时，还保证光模块元器件及配套电路有足够的布板空间。但是，现有硅光模块中光纤仅能单向传输发射信号或接收信号，发射端组件和接收端组件分开布置，消耗了较多的光纤物料和内部空间，无法使PCB电路板预留出充足的布板空间以布局其他元器件。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种倒装结构单纤双向800G集成光模块，以解决现有硅光模块中光纤仅能单向传输发射信号或接收信号，消耗了较多的光纤物料和内部空间，无法使PCB电路板预留出充足的布板空间以布局其他元器件的问题。
本发明的倒装结构单纤双向800G集成光模块的技术方案为：
倒装结构单纤双向800G集成光模块包括PCB基板、光纤阵列、透镜结构、探测器组件、激光器组件和驱动及跨组放大器，所述透镜结构的上部设置有光纤接口，所述光纤阵列连接于所述光纤接口中；
所述透镜结构固定安装在所述PCB基板上，所述透镜结构的下部开设有容纳腔，所述透镜结构位于所述容纳腔的上侧设有安装槽，所述安装槽中固定有滤波片，所述滤波片倾斜于所述光纤阵列的接入方向设置；
所述探测器组件、所述激光器组件和所述驱动及跨组放大器安装于所述容纳腔中，且所述驱动及跨组放大器贴装于所述PCB基板的表面，所述激光器组件、所述探测器组件前后分开设置在所述驱动及跨组放大器的上侧；
所述透镜结构靠近所述光纤阵列的一侧设置有第一反射面，光纤端口、所述滤波片、所述第一反射面和所述探测器组件形成接收光路；所述透镜结构远离所述光纤阵列的一侧设置有第二反射面，所述激光器组件、所述第二反射面、所述滤波片和所述光纤端口之间形成发射光路。
进一步的，所述探测器组件设置于所述第一反射面的下侧，所述激光器组件设置于所述第二反射面的下侧，所述滤波片位于所述探测器组件和所述激光器组件的上部中间位置。
进一步的，所述光纤阵列的接入方向平行于所述PCB基板的上表面设置，所述滤波片自上而下朝所述光纤阵列的接入方向倾斜设置，所述滤波片相对于所述光纤阵列的接入方向的倾斜夹角为60°至85°之间的任意角度。
进一步的，所述第二反射面相对于所述光纤阵列的接入方向的倾斜角为45°，所述第一反射面相对于所述光纤阵列的接入方向的倾斜角为α，所述滤波片相对于所述光纤阵列的接入方向的倾斜夹角为β＝135°－α。
进一步的，所述第一反射面相对于所述光纤阵列的接入方向的倾斜角α＝60°，所述滤波片相对于所述光纤阵列的接入方向的倾斜夹角为β＝75°。
进一步的，所述滤波片为长条形滤波片，所述滤波片的长度方向平行于所述光纤阵列的宽度方向设置，所述探测器组件具有多个平行于所述滤波片的长度方向间隔设置的探测器元件，所述激光器组件具有多个平行于所述滤波片的长度方向间隔设置的激光器元件，且所述探测器元件和所述激光器元件的数量均等于所述光纤阵列的通道数。
进一步的，所述驱动及跨组放大器倒装焊接在所述PCB基板的上表面，且所述驱动及跨组放大器与所述PCB基板之间设置有多个锡球导电连接。
进一步的，所述探测器组件和所述激光器组件分别倒装焊接在所述驱动及跨组放大器的上表面，且所述探测器组件与所述驱动及跨组放大器之间设置有多个微锡球导电连接，所述激光器组件与所述驱动及跨组放大器之间设置有多个微锡球导电连接。
进一步的，所述滤波片采用玻璃材质制成，所述滤波片的表面具有金属氧化物镀膜，所述滤波片通过UV胶水固化粘接在所述安装槽中。
进一步的，所述光纤阵列的端部设有MPO光口，所述PCB基板远离所述MPO光口的一侧还贴装有数字信号处理器和金手指电口。
有益效果：该倒装结构单纤双向800G集成光模块采用了PCB基板、光纤阵列、透镜结构、探测器组件、激光器组件和驱动及跨组放大器的设计形式，光纤阵列连接于透镜结构的光纤接口中，透镜结构固定安装在PCB基板上，滤波片设置于透镜结构的安装槽中，滤波片倾斜于光纤阵列的接入方向设置，通过滤波片能够对光纤端口发出的光信号进行反射传输以及对激光器组件发出的光信号进行透射传输，从而实现了单纤双向传输光信号的目的，可节省一半的光纤物料，提高了光纤阵列的传输速率。
并且，探测器组件、激光器组件和驱动及跨组放大器安装于透镜结构下部的容纳腔中，激自光纤端口、滤波片、第一反射面至探测器组件形成了接收光路，自激光器组件、第二反射面、滤波片至光纤端口之间形成了发射光路，接收光路和发射光路独立分布，避免了两种光信号出现相互干涉影响。激光器组件、探测器组件前后分开设置在驱动及跨组放大器的上侧，相当于将激光器组件、探测器组件和驱动及跨组放大器堆叠布置在透镜结构的内部，充分地利用了光模块的内部空间，确保能够在PCB基板上预留出充足的布板空间以布局其他元器件，元器件的布局设计合理，空间利用率更高。
附图说明
图1为本发明的倒装结构单纤双向800G集成光模块的具体实施例中集成光模块的立体示意图；
图2为图1中透镜结构的内部示意图；
图3为本发明的倒装结构单纤双向800G集成光模块的具体实施例中接收光路和发射光路的原理示意图；
图4为本发明的倒装结构单纤双向800G集成光模块的具体实施例中集成光模块的俯视示意图；
图5为图2中探测器组件、激光器组件和驱动及跨组放大器的平面布置图。
图中：1－PCB基板、2－光纤阵列、20－MPO光口、3－透镜结构、30－容纳腔、31－探测器组件、32－激光器组件、33－驱动及跨组放大器、34－安装槽、35－第一反射面、36－第二反射面、37－锡球、38－微锡球、4－滤波片、5－数字信号处理器、6－金手指电口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的倒装结构单纤双向800G集成光模块的具体实施例1，如图1至图5所示，倒装结构单纤双向800G集成光模块包括PCB基板1、光纤阵列2、透镜结构3、探测器组件31、激光器组件32和驱动及跨组放大器33，透镜结构3的上部设置有光纤接口，光纤阵列2连接于光纤接口中；透镜结构3固定安装在PCB基板1上，透镜结构3的下部开设有容纳腔30，透镜结构3位于容纳腔30的上侧设有安装槽34，安装槽34中固定有滤波片4，滤波片4倾斜于光纤阵列2的接入方向设置。
探测器组件31、激光器组件32和驱动及跨组放大器33安装于容纳腔30中，且驱动及跨组放大器33贴装于PCB基板1的表面，激光器组件32、探测器组件31前后分开设置在驱动及跨组放大器33的上侧；透镜结构3靠近光纤阵列2的一侧设置有第一反射面35，光纤端口、滤波片4、第一反射面35和探测器组件31形成接收光路；透镜结构3远离光纤阵列2的一侧设置有第二反射面36，激光器组件32、第二反射面36、滤波片4和光纤端口之间形成发射光路。
该倒装结构单纤双向800G集成光模块采用了PCB基板1、光纤阵列2、透镜结构3、探测器组件31、激光器组件32和驱动及跨组放大器33的设计形式，光纤阵列2连接于透镜结构3的光纤接口中，透镜结构3固定安装在PCB基板1上，滤波片4设置于透镜结构3的安装槽34中，滤波片4倾斜于光纤阵列2的接入方向设置，通过滤波片4能够对光纤端口发出的光信号进行反射传输以及对激光器组件32发出的光信号进行透射传输，从而实现了单纤双向传输光信号的目的，可节省一半的光纤物料，提高了光纤阵列2的传输速率。
并且，探测器组件31、激光器组件32和驱动及跨组放大器33安装于透镜结构3下部的容纳腔30中，激自光纤端口、滤波片4、第一反射面35至探测器组件31形成了接收光路，自激光器组件32、第二反射面36、滤波片4至光纤端口之间形成了发射光路，接收光路和发射光路独立分布，避免了两种光信号出现相互干涉影响。激光器组件32、探测器组件31前后分开设置在驱动及跨组放大器33的上侧，相当于将激光器组件32、探测器组件31和驱动及跨组放大器33堆叠布置在透镜结构3的内部，充分地利用了光模块的内部空间，确保能够在PCB基板1上预留出充足的布板空间以布局其他元器件，元器件的布局设计合理，空间利用率更高。
其中，探测器组件31设置于第一反射面35的下侧，激光器组件32设置于第二反射面36的下侧，滤波片4位于探测器组件31和激光器组件32的上部中间位置。如图3所示，指定光纤阵列2的接入方向为水平向前，第一反射面35设置在透镜结构3的后侧，第二反射面36设置在透镜结构3的前侧，接收光路形成于透镜结构3的后半部分，发射光路形成于透镜结构3的前半部分，两个光路互不干涉，保证了光信号传输的准确性。
而且，光纤阵列2的接入方向平行于PCB基板1的上表面设置，滤波片4自上而下朝光纤阵列2的接入方向倾斜设置，滤波片4相对于光纤阵列2的接入方向的倾斜夹角为60°至85°之间的任意角度。作为进一步的优选方案，第二反射面36相对于光纤阵列2的接入方向的倾斜角为45°，第一反射面35相对于光纤阵列2的接入方向的倾斜角为α，滤波片34相对于光纤阵列2的接入方向的倾斜夹角为β＝135°－α。
在本实施例中，第一反射面35相对于光纤阵列2的接入方向的倾斜角α＝60°，滤波片34相对于光纤阵列的接入方向的倾斜夹角为β＝75°。根据反射原理可知，光线反射的入射角等于出射角，当光纤端口射出光信号传递至滤波片34上时，发生第一次反射后传递第一反射面35，经过第二次反射后向下传递至探测器组件31，保证了光纤端口发出的光信号能够准确地传输至探测器组件31；相对应的，当激光器组件32发出光信号传递至第二反射面36，经过一次反射后直接入射光纤端口中，实现了单纤双向传递光信号的目的。
滤波片4为长条形滤波片，滤波片4的长度方向平行于光纤阵列2的宽度方向设置，探测器组件31具有多个平行于滤波片4的长度方向间隔设置的探测器元件，激光器组件32具有多个平行于滤波片4的长度方向间隔设置的激光器元件，且探测器元件和激光器元件的数量均等于光纤阵列2的通道数。
其中，驱动及跨组放大器33倒装焊接在PCB基板1的上表面，且驱动及跨组放大器33与PCB基板1之间设置有多个锡球37导电连接。并且，探测器组件31和激光器组件32分别倒装焊接在驱动及跨组放大器33的上表面，且探测器组件31与驱动及跨组放大器33之间设置有多个微锡球38导电连接，激光器组件32与驱动及跨组放大器33之间设置有多个微锡球38导电连接。
另外，滤波片4采用玻璃材质制成，滤波片4的表面具有金属氧化物镀膜，滤波片4通过UV胶水固化粘接在透镜结构3的安装槽34中。光纤阵列2的端部设有MPO光口20，PCB基板1远离MPO光口20的一侧还贴装有数字信号处理器5和金手指电口6。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种倒装结构单纤双向800G集成光模块，其特征是，包括PCB基板、光纤阵列、透镜结构、探测器组件、激光器组件和驱动及跨组放大器，所述透镜结构的上部设置有光纤接口，所述光纤阵列连接于所述光纤接口中；
所述透镜结构固定安装在所述PCB基板上，所述透镜结构的下部开设有容纳腔，所述透镜结构位于所述容纳腔的上侧设有安装槽，所述安装槽中固定有滤波片，所述滤波片倾斜于所述光纤阵列的接入方向设置；
所述探测器组件、所述激光器组件和所述驱动及跨组放大器安装于所述容纳腔中，且所述驱动及跨组放大器贴装于所述PCB基板的表面，所述激光器组件、所述探测器组件前后分开设置在所述驱动及跨组放大器的上侧；
所述透镜结构靠近所述光纤阵列的一侧设置有第一反射面，光纤端口、所述滤波片、所述第一反射面和所述探测器组件形成接收光路；所述透镜结构远离所述光纤阵列的一侧设置有第二反射面，所述激光器组件、所述第二反射面、所述滤波片和所述光纤端口之间形成发射光路。
2.根据权利要求1所述的倒装结构单纤双向800G集成光模块，其特征是，所述探测器组件设置于所述第一反射面的下侧，所述激光器组件设置于所述第二反射面的下侧，所述滤波片位于所述探测器组件和所述激光器组件的上部中间位置。
3.根据权利要求2所述的倒装结构单纤双向800G集成光模块，其特征是，所述光纤阵列的接入方向平行于所述PCB基板的上表面设置，所述滤波片自上而下朝所述光纤阵列的接入方向倾斜设置，所述滤波片相对于所述光纤阵列的接入方向的倾斜夹角为60°至85°之间的任意角度。
4.根据权利要求3所述的倒装结构单纤双向800G集成光模块，其特征是，所述第二反射面相对于所述光纤阵列的接入方向的倾斜角为45°，所述第一反射面相对于所述光纤阵列的接入方向的倾斜角为α，所述滤波片相对于所述光纤阵列的接入方向的倾斜夹角为β＝135°－α。
5.根据权利要求3所述的倒装结构单纤双向800G集成光模块，其特征是，所述第一反射面相对于所述光纤阵列的接入方向的倾斜角α＝60°，所述滤波片相对于所述光纤阵列的接入方向的倾斜夹角为β＝75°。
6.根据权利要求1所述的倒装结构单纤双向800G集成光模块，其特征是，所述滤波片为长条形滤波片，所述滤波片的长度方向平行于所述光纤阵列的宽度方向设置，所述探测器组件具有多个平行于所述滤波片的长度方向间隔设置的探测器元件，所述激光器组件具有多个平行于所述滤波片的长度方向间隔设置的激光器元件，且所述探测器元件和所述激光器元件的数量均等于所述光纤阵列的通道数。
7.根据权利要求1所述的倒装结构单纤双向800G集成光模块，其特征是，所述驱动及跨组放大器倒装焊接在所述PCB基板的上表面，且所述驱动及跨组放大器与所述PCB基板之间设置有多个锡球导电连接。
8.根据权利要求7所述的倒装结构单纤双向800G集成光模块，其特征是，所述探测器组件和所述激光器组件分别倒装焊接在所述驱动及跨组放大器的上表面，且所述探测器组件与所述驱动及跨组放大器之间设置有多个微锡球导电连接，所述激光器组件与所述驱动及跨组放大器之间设置有多个微锡球导电连接。
9.根据权利要求1所述的倒装结构单纤双向800G集成光模块，其特征是，所述滤波片采用玻璃材质制成，所述滤波片的表面具有金属氧化物镀膜，所述滤波片通过UV胶水固化粘接在所述安装槽中。
10.根据权利要求1所述的倒装结构单纤双向800G集成光模块，其特征是，所述光纤阵列的端部设有MPO光口，所述PCB基板远离所述MPO光口的一侧还贴装有数字信号处理器和金手指电口。
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