CN117741876A - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供的光模块包括电路板，电路板表面设有双载波相干组件，双载波相干组件包括双U形槽盖壳和双U形槽基板，双U形槽基板与电路板电连接，双U形槽基板表面设有硅光芯片，硅光芯片与双U形槽基板电连接，进而双U形槽基板可实现电路板与硅光芯片间信号转接；双U形槽基板表面设有第二U形槽，硅光芯片设于第二U形槽表面，且硅光芯片边缘与双U形槽基板边缘不对齐，因此第二U形槽可避让光纤接头；硅光芯片与光纤接头的上表面跨接设有连接板，双U形槽盖壳表面设有的第一U形槽可避让连接板。双U形槽基板还可以抬高硅光芯片所在高度，实现光纤端面与光口端面耦合连接，以实现光纤与硅光芯片间信号传输。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

在大型超大规模和云数据中心提供商的推动下，光模块的传输速率在快速提升，如1.6Tb/s的光模块、3.2Tb/s的光模块。

如在设计1.6Tb/s的光模块时，若采用单通道100Gb/s的(发射端)直接调制、(接收端)直接检测，那么需要16路通道才能构成1.6Tb/s的光模块；若采用单通道200Gb/s的(发射端)直接调制、(接收端)直接检测，那么需要8路通道才能构成1.6Tb/s的光模块；而16通道或8通道中，通道的增加不仅仅会增加物料成本，而且会极大降低制造的良率，同时也对光模块的尺寸与散热有了更多的限制；若采用单通道400Gb/s的(发射端)直接调制、(接收端)直接检测，则需要采用更高的波特率以及更高的幅度调制方式上进行设计，例如采用200GBaud率的PAM-4调制方式，从而对光器件有着更为苛刻的指标要求。

发明内容

本申请提供的光模块中，采用单通道800Gb/s、相干光模块，以实现高传输速率的光模块。

本申请实施例提供的光模块，包括：

电路板；

双载波相干组件，设置于所述电路板表面，包括：

双U形槽盖壳，表面设有第一U形槽，侧面设有限位凸起；

所述第一U形槽，用于避让连接板及使硅光芯片光波导暴露出来；

双U形槽基板，与所述电路板电连接，侧面设有限位凹槽，所述限位凸起与所述限位凹槽连接，表面设有第二U形槽，用于抬高硅光芯片所在高度及进行电信号的转接；

硅光芯片，与所述双U形槽基板电连接，设于所述第二U形槽表面，且边缘与所述双U形槽基板边缘不对齐，侧面设有光口，用于光信号的调制与解调；

光纤接头，设于所述电路板表面，且一端伸入所述第二U形槽内，内部设有光纤，所述光纤端面与所述光口端面耦合连接；

第一电芯片，设于所述双U形槽基板表面，设于所述硅光芯片侧面，与所述硅光芯片电连接，

第二电芯片，设于所述双U形槽基板表面，设于所述硅光芯片侧面，与所述硅光芯片电连接；

连接板，跨接于所述硅光芯片与所述光纤接头之间，用于固定所述硅光芯片与所述光纤接头。

本申请提供的光模块中，包括电路板，电路板表面设有双载波相干组件，双载波相干组件包括双U形槽盖壳和双U形槽基板，双U形槽基板与电路板电连接，双U形槽基板表面设有硅光芯片，硅光芯片与双U形槽基板电连接，进而双U形槽基板可实现电路板与硅光芯片之间的信号转接；双U形槽盖壳侧面设有限位凸起，双U形槽基板表面设有限位凹槽，限位凸起与限位凹槽连接以实现双U形槽盖壳与双U形槽基板的固定连接；具体地，双U形槽基板表面设有第二U形槽，硅光芯片设于第二U形槽表面，且硅光芯片边缘与双U形槽基板边缘不对齐，因此第二U形槽的设置可以避让光纤接头，以使光纤接头一端伸入第二U形槽内；硅光芯片与光纤接头的上表面跨接设有连接板，连接板的设置可增加硅光芯片与光纤接头之间的连接；双U形槽盖壳的表面设有第一U形槽，第一U形槽的设置可以避让连接板，同时还可以使硅光芯片的光波导暴露于外面。由于光纤接头厚度比硅光芯片厚度要更厚一些，将硅光芯片设于双U形槽基板表面进而抬高硅光芯片所在的高度，以使光纤接头内光纤的端面与硅光芯片光口的端面在一水平线上，实现光纤端面与光口端面耦合连接，进而实现光纤与硅光芯片之间的信号传输；因此，本申请中，双U形槽基板可实现电路板与硅光芯片之间信号的转接，同时还可以抬高硅光芯片所在高度，实现光纤端面与光口端面耦合连接，进而实现光纤与硅光芯片之间的信号传输。本申请中将双载波相干组件做成一个整体结构，实现双载波相干组件模块化，有利于与电路板实现电连接。本申请中将各器件紧凑、巧妙地设于双U形槽盖壳、双U形槽基板之间，以实现更高传输速率的光模块。

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原理示意图一；

图4为根据一些实施例的一种光模块的原理示意图二；

图5为根据一些实施例的第一种光模块的结构图；

图6为根据一些实施例的第一种光模块的分解图；

图7为根据一些实施例的第一种光模块的内部结构图；

图8为根据一些实施例的第一种光模块的内部分解图；

图9为根据一些实施例的第一种光模块的内部进一步分解图；

图10为根据一些实施例的第一种光模块电路板与双载波相干组件的关系图；

图11为根据一些实施例的第一种光模块的双载波相干组件的内部图；

图12为根据一些实施例的第一种光模块的双载波相干组件其中一个载波组件的结构图；

图13为根据一些实施例的第一种光模块的双载波相干组件另一个载波组件的结构图；

图14为根据一些实施例的第一种光模块的双载波相干组件与电路板的装配关系图；

图15为根据一些实施例的第一种光模块的双载波相干组件局部图；

图16为根据一些实施例的第一种光模块的双载波相干组件局部剖面图；

图17为根据一些实施例的第一种光模块中硅光芯片与光纤接头的耦合连接关系示意图；

图18为根据一些实施例的第一种光模块的双载波相干组件局部剖面图；

图19为根据一些实施例的第一种光模块的双载波相干组件中硅光芯片示意图；

图20为根据一些实施例的第一种光模块的双载波相干组件中双U形槽盖壳与双U形槽基板装配图；

图21为根据一些实施例的第一种光模块的双载波相干组件中双U形槽盖壳与双U形槽基板装配图；

图22为根据一些实施例的第一种光模块的双载波相干组件中双U形槽盖壳与双U形槽基板装配剖面图；

图23为根据一些实施例的第一种光模块的双载波相干组件中双U形槽盖壳与双U形槽基板分解图；

图24为根据一些实施例的第一种光模块的双载波相干组件中双U形槽盖壳结构图；

图25为根据一些实施例的第一种光模块的双载波相干组件中双U形槽盖壳结构图；

图26为根据一些实施例的第一种光模块的双U形槽基板一表面结构图；

图27为根据一些实施例的第一种光模块的双U形槽基板另一表面结构图；

图28为根据一些实施例的第一种光模块双载波相干组件中的激光盒结构图；

图29为根据一些实施例的第一种光模块双载波相干组件中的激光盒分解图；

图30为根据一些实施例的第一种光模块双载波相干组件中的激光盒内部图；

图31为根据一些实施例的第一种光模块双载波相干组件中的激光盒剖面图；

图32为根据一些实施例的第一种光模块双载波相干组件中的激光盒腔体图；

图33为根据一些实施例的第一种光模块双载波相干组件中的激光盒腔体剖面图；

图34为根据一些实施例的光模块双载波相干组件中的另一形式激光盒结构图；

图35为根据一些实施例的光模块双载波相干组件中的另一形式激光盒分解图；

图36为根据一些实施例的光模块双载波相干组件中的另一形式激光盒内部图；

图37为根据一些实施例的光模块双载波相干组件中的另一形式激光盒剖面图；

图38为根据一些实施例的光模块双载波相干组件中的另一形式激光盒内部光路图；

图39为根据一些实施例的第二种光模块的分解图；

图40为根据一些实施例的第二种光模块的内部图；

图41为根据一些实施例的第二种光模块的双载波相干组件与电路板的装配图；

图42为根据一些实施例的第二种光模块的双载波相干组件结构图；

图43为根据一些实施例的第二种光模块的双载波相干组件分解图；

图44为根据一些实施例的第二种光模块的双载波相干组件内部图；

图45为根据一些实施例的第二种光模块的内部剖面图；

图46为根据一些实施例的第二种光模块的内部剖面分解图；

图47为根据一些实施例的第二种光模块的两个双载波相干组件与电路板的装配图；

图48为根据一些实施例的第二种光模块的两个双载波相干组件与电路板的装配图；

图49为根据一些实施例的第二种光模块的两个双载波相干组件与电路板的装配图；

图50为根据一些实施例的第三种光模块的分解图；

图51为根据一些实施例的第三种光模块的内部图；

图52为根据一些实施例的第三种光模块内部分解图；

图53为根据一些实施例的第三种光模块的两个单载波相干组件与电路板的装配图；

图54为根据一些实施例的第三种光模块的一个单载波相干组件与电路板的装配图；

图55为根据一些实施例的第三种光模块的单载波相干组件分解图；

图56为根据一些实施例的第三种光模块的单载波相干组件内部图；

图57为根据一些实施例的第三种光模块的另一个单载波相干组件与电路板的装配图；

图58为根据一些实施例的第三种光模块的另一单载波相干组件分解图；

图59为根据一些实施例的第三种光模块的另一个单载波相干组件内部图；

图60为根据一些实施例的第三种光模块两个单载波相干组件与电路板的相对关系图；

图61为根据一些实施例的第三种光模块两个单载波相干组件与电路板的相对关系分解图；

图62为根据一些实施例的第三种光模块两个单载波相干组件与电路板的相对关系局部图；

图63为根据一些实施例的第三种光模块的单载波相干组件的局部图；

图64为根据一些实施例的第三种光模块的单载波相干组件的局部分解图；

图65为根据一些实施例的第三种光模块的单载波相干组件的单U形槽盖壳与单U形槽基板装配关系图；

图66为根据一些实施例的第三种光模块单载波相干组件的单U形槽盖壳与单U形槽基板的分解图。

具体实施方式

光通信系统中，使用光信号携带待传输的信息，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。由于光通过光纤或光波导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，电连接主要用于供电、I2C信号传输、数据信息传输以及接地等；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为光通信系统的连接关系图。如图1所示，光通信系统包括远端服务器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，则理论上可以实现无限距离传输。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之间的连接由光纤101与网线103完成；而光纤101与网线103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，光口被配置为接入光纤101，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之间建立信息连接。示例地，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。由于光模块200是实现光信号与电信号相互转换的工具，不具有处理数据的功能，在上述光电转换过程中，信息并未发生变化。

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。示例地，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的电信号传递给光模块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(Optical Line 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还包括设置于壳体内的电路板，设置在电路板表面的笼子106，设置在笼子106上的散热器107，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建议双向的电信号连接。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建立双向的光信号连接。

图5、图6为根据一些实施例的一种光模块的结构图。如图5和图6所示，光模块200包括壳体(shell)，设置于壳体内的电路板300及光收发组件400。

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

在本公开的一些实施例中，下壳体202包括底板2021以及位于底板2021两侧、与底板2021垂直设置的两个下侧板2022；上壳体201包括盖板2011，盖板2011盖合在下壳体202的两个下侧板2022上，以形成上述壳体。

在一些实施例中，下壳体202包括底板2021以及位于底板2021两侧、与底板2021垂直设置的两个下侧板2022；上壳体201包括盖板2011以及位于盖板2011两侧、与盖板2011垂直设置的两个上侧板，由两个上侧板与两个下侧板2022结合，以实现上壳体201盖合在下壳体202上。

两个开口204和205的连线所在的方向可以与光模块200的长度方向一致，也可以与光模块200的长度方向不一致。例如，开口204位于光模块200的端部(图5的右端)，开口205也位于光模块200的端部(图5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。开口204为电口，电路板300的金手指从开口204伸出，插入上位机(例如，光网络终端100)中；开口205为光口，被配置为接入外部光纤101，以使外部光纤101连接光模块200内部的光收发组件400。

采用上壳体201、下壳体202结合的装配方式，便于将电路板300、光收发组件400等器件安装到壳体中，由上壳体201、下壳体202对这些器件形成封装保护。此外，在装配电路板300和光收发组件400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，有利于自动化地实施生产。

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部的解锁部件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的外壁上，具有与上位机笼子(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-EffectTransistor，MOSFET)。芯片例如包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、激光驱动芯片、跨阻放大器(transimpedance amplifier)、时钟数据恢复(Clock and DataRecovery，CDR)芯片、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地承载上述电子元件和芯片；当光收发组件位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳地承载；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。金手指可以仅设置在电路板300一侧的表面(例如图6所示的上表面)，也可以设置在电路板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。例如，硬性电路板与光收发组件之间可以采用柔性电路板连接。

光收发组件400包括光发射器件及光接收器件，光发射器件被配置为实现光信号的发射，光接收器件被配置为实现光信号的接收。示例地，光发射器件及光接收器件结合在一起，形成一体地光收发组件。

在大型超大规模和云数据中心提供商的推动下，光模块的传输速率在快速提升，如1.6Tb/s的光模块、3.2Tb/s的光模块等。

如在设计1.6Tb/s的光模块时，若采用单通道100Gb/s的(发射端)直接调制、(接收端)直接检测，那么需要16路通道才能构成1.6Tb/s的光模块；若采用单通道200Gb/s的(发射端)直接调制、(接收端)直接检测，那么需要8路通道才能构成1.6Tb/s的光模块；而16通道或8通道中，通道的增加不仅仅会增加物料成本，而且会极大降低制造的良率，同时也对光模块的尺寸与散热有了更多的限制；若采用单通道400Gb/s的(发射端)直接调制、(接收端)直接检测，则需要采用更高的波特率以及更高的幅度调制方式上进行设计，例如采用200GBaud率的PAM-4调制方式，从而对光器件有着更为苛刻的指标要求。

为此，本申请提供的光模块中，采用单通道800Gb/s、相干光模块，以实现1.6Tb/s或3.2Tb/s的光模块。

本申请实施例提供的光模块为相干光模块，进一步为硅光相干光模块；相干光模块为一种发射端采用相干调制、接收端采用相干技术进行检测的光模块。

在发射端，除了可以对光进行幅度调制之外，还可以采用外调制的方式进行频率或相位调制，如QAM等；进一步，在发射端采用外调制方式，使用基于马赫-曾德尔调制器(MZM)的IQ调制器实现高阶调制，将信号调制到光载波上，从而生成携带信号的光而发射出去。具体地，硅光芯片内部具有马赫曾德调制器，以实现功率和相位调制。马赫曾德调制器调制采用了同波长光干涉原理，一个马赫曾德调制器设置有两个干涉臂，单个干涉臂上输入一束光，一共需要向一个马赫曾德调制器提供两束同波长的光，经马赫曾德调制器调制后，干涉臂上的光会融合为一束光。可以向硅光芯片提供一束单一波长的光，由硅光芯片内部的分光波导，将一束单一波长的光分为两束同波长的光，分别输入马赫曾德调制器的两个干涉臂上；也可以向硅光芯片提供两束同波长的光，这两束同波长的光直接分别输入马赫曾德调制器的两个干涉臂上；由于马赫曾德调制器最终将各干涉臂上的光进行融合，在采用单个相同光功率芯片的前提下，向硅光芯片提供两束光的方案，比提供一束光的方案，可以提供更高的光功率。

在接收端，利用本振光与接收到的外部光信号在光混频器中进行混频，得到与外部光信号的频率、相位和振幅按相同规律变化的中频信号；经相干混合后的输出光电流的大小，与外部光信号功率与本振光信号功率的乘积成正比，由于本振光的功率大于外部光信号的功率，所以，经相干混合后的输出光电流大幅增加，检测灵敏度进而得到提升。因此可以得出，在非相干光模块中，在传输过程中使用很多的放大器而不断第中继和放大信号，在相干光模块中，直接在接收端对微弱的到达信号进行混频放大。

进一步，由于光信号在光纤链路传输过程中，会产生失真；本申请上实施例中采用数字信号处理(DSP)技术，从而对抗和补偿失真，降低失真对系统误码率的影响；DSP技术可进行各种信号补偿处理，如色度色散补偿和偏振模式色散补偿。

如图3所示，由于硅光芯片采用的硅材料不是理想的激光芯片发光材料，不能在硅光芯片制作过程集成发光单元，所以硅光芯片需要由外部光源提供光；本申请实施例中，采用激光盒为硅光芯片提供外部光源；激光盒射出的光耦合至硅光芯片内后，经硅光芯片内置的分光器进行分光，一路光为发射端光源，另一路为接收端本振光；其中，发射端光源耦合至硅光芯片后，通过偏振分束器变成两个偏振方向垂直的光信号，即图3中标识的TE、TM；然后TE偏振光、TM偏振光分别进入IQ调制器，进一步包括第一IQ调制器和第二IQ调制器，第一IQ调制器对TE偏振光进行高阶调制，第二IQ调制器对TM偏振光进行高阶调制，调制好的偏振光信号通过偏振合束器，合并生成发射光信号，从而发射出去。其中，接收端本振光耦合至硅光芯片后，接收端本振光经偏振分束器变成两个偏振方向垂直的光信号，即TE偏振光、TM偏振光；外部光信号耦合至硅光芯片后，同样经偏振分束器变成两个偏振方向垂直的光信号，即TE偏振光、TM偏振光；接收端本振光的TE偏振光与外部光信号的TE偏振光在光混频器中进行混频放大，得到第一混频光，具体地光混频器可以为90°光混频器；接收端本振光的TM偏振光与外部光信号的TM偏振光在光混频器中进行混频放大，得到第二混频光；第一混频光和第二混频光均为放大光信号，通过相干检测接收，第一混频光和第二混频光转换成相应地电信号，通过数字信号处理，去除色散、噪声、非线性等干扰因素后，还原得到电信号码流。

如图4所示，本申请实施例提供的1.6T相干光模块包括两个单载波(800G)系统，具体地，任一单载波系统中，在发射端，DSP芯片将上位机发出的16路PAM-4电信号转换为四路发射端PAM-4电信号，硅光芯片将接收到的四路PAM-4电信号调制至发射端光源，从而生成发射光信号；在接收端，接收端本振光与外部光信号进行相干混频，经相干混合后，输出的光电流大幅增加；经过跨阻放大器进一步放大后，四路PAM-4电信号输送至DSP芯片。

本申请实施例提供的1.6T相干光模块可以用于O波段以及C波段的短距相干技术平台，在56GBd波特率情况下：QAM-16调制方式下实现单载波通道400Gb/s传输速率，使用双载波实现800Gb/s传输速率。在112GBd波特率情况下，利用QAM-16可以实现单载波800Gb/s传输速率，双载波实现1.6Tb/s传输速率。在O波段时，可选择1290nm和1310nm为一组工作波长。在C波段时，可选择1540nm和1560nm为一组工作波长。

在一些实施例中，附图5-图33示出一种相干光模块，如图5-图33所示，光模块包括电路板和双载波相干组件，双载波相干组件包括第一载波组件和第二载波组件，二者并列设于双U形槽盖壳、双U形槽基板围成的腔体内；第一载波组件包括激光盒、硅光芯片、调制驱动器、跨阻放大器，调制驱动器、跨阻放大器分别设于硅光芯片两侧，其中，激光盒与硅光芯片耦合连接，激光盒射出的光一部分作为硅光芯片发射端光源，一部分作为硅光芯片接收端本振光，硅光芯片对发射端光源进行信号调制，生成发射光信号；硅光芯片对接收到的外部光信号与本振光进行相干接收。

双载波相干组件集成两个800G硅光芯片，双载波相干组件中的第一载波组件和第二载波组件分别实现单载波800Gb/s传输速率，进而实现1.6Tb/s传输速率。

下面结合附图5-图33对上述光模块进行具体地说明。

电路板300a表面设有DSP芯片301a，在发射端，DSP芯片301a将上位机发出的16路PAM-4电信号转换为四路发射端PAM-4电信号，硅光芯片将接收到的四路PAM-4电信号调制至发射端光源，从而生成发射光信号；在接收端，接收端本振光与外部光信号进行相干混频，经相干混合后，输出的光电流大幅增加；经过跨阻放大器进一步放大后，四路PAM-4电信号输送至DSP芯片301a。

电路板300a表面还设有双载波相干组件400，双载波相干组件400的整体结构图如11所示，双载波相干组件400集成有两个800G硅光芯片；如图7所示，双载波相干组件400设于电路板300a的表面。如图9所示，双载波相干组件400包括双U形槽盖壳410、双U形槽基板420、第一载波组件430及第二载波组件440；双U形槽盖壳410、双U形槽基板420扣合连接，组成具有一定空间的腔体；第一载波组件430及第二载波组件440设于双U形槽盖壳410、双U形槽基板420组成的腔体内；第一载波组件430及第二载波组件440的上表面与双U形槽盖壳410连接，下表面与双U形槽基板420连接。

双U形槽盖壳410，与光模块的上壳体201连接，起到散热作用；具体地，第一载波组件430及第二载波组件440在工作时产生一定热量，双U形槽盖壳410通过与光模块的上壳体201连接，可将产生的热量通过光模块的上壳体201散发出去；进一步，双U形槽盖壳410还起到保护作用，进而保护第一载波组件430及第二载波组件440。

双U形槽基板420，与电路板300a连接，底表面与电路板300a的顶表面连接，起到承托作用；具体地，第一载波组件430及第二载波组件440设于双U形槽基板420的顶表面，双U形槽基板420的顶表面承载着第一载波组件430及第二载波组件440；双U形槽基板420的底表面植有焊球，如BGA焊球，通过焊球与电路板300a实现电连接。焊球4204如图27所示，双U形槽基板420的背面植有焊球4204，然后通过SMT工艺将双U形槽基板420连同第一载波组件430及第二载波组件440组装到电路板300a上，实现双载波相干组件400与电路板300a的电连接，进而电路板300a向第一硅光芯片4301提供来自上位机的数据信号，由第一硅光芯片4301将数据信号调制到光中，来自外部的光信号经第一硅光芯片4301解调成电信号后，通过电路板300a输出至上位机中。

双U形槽盖壳410与双U形槽基板420的设置关系如图20-图27所示；如图24所示，双U形槽盖壳410侧壁设有限位凸起4103，中间分别设有第一U形槽4101、第二U形槽4102；如图25所示，双U形槽盖壳410内部具有立体的空间4104；如图26所示，双U形槽基板420侧壁设有限位凹槽4203，中间分别设有第一U形槽、第二U形槽，为了与第一U形槽4101、第二U形槽4102区别开来，双U形槽基板420的第一U形槽、第二U形槽分别描述为第三U形槽4201、第四U形槽4202；如图20-23所示，双U形槽盖壳410扣设于双U形槽基板420表面，限位凸起4103与限位凹槽4203相互镶嵌在一起进行限位，实现双U形槽盖壳410扣设于双U形槽基板420之间的固定；空间4104用于设置第一载波组件430及第二载波组件440。

第一载波组件430，与第二载波组件440并列设置，并列关系如图11所示；如图11所示，第一载波组件430与第二载波组件440组成相同，二者相邻设置；，第一载波组件430与第二载波组件440的结构分别如图12和图13所示。

第一载波组件430包括：

激光盒；

硅光芯片，与双U形槽基板电连接，设于相应U形槽表面，且边缘与双U形槽基板边缘不对齐，侧面设有光口，用于光信号的调制与解调；

光纤接头，设于电路板表面，且一端伸入相应U形槽内，内部设有光纤，光纤端面与所述光口端面耦合连接；

第一电芯片，设于双U形槽基板表面，设于硅光芯片侧面，与硅光芯片电连接，

第二电芯片，设于双U形槽基板表面，设于硅光芯片侧面，与硅光芯片电连接；

连接板，跨接于硅光芯片与光纤接头之间，用于固定硅光芯片与所述光纤接头；

光纤适配器，与光纤接头内部的光纤对应连接。

由于光纤接头厚度比硅光芯片厚度要更厚一些，将硅光芯片设于双U形槽基板表面进而抬高硅光芯片所在的高度，以使光纤接头内光纤的端面与硅光芯片光口的端面在一水平线上，实现光纤端面与光口端面耦合连接，进而实现光纤与硅光芯片之间的信号传输。如果不设置双U形槽基板，则电路板表面会设置缺口，以嵌设光纤接头，使光纤接头下沉至光纤接头内光纤的端面与硅光芯片光口的端面在一水平线上，然而电路板表面设置缺口会影响电路板信号传输性能，且由于光纤接头下沉而与电路板之间的距离靠近，光纤接头内部的光纤会对电路板产生干涉。

双U形槽基板的底表面设有焊球，顶表面设有焊盘，底表面的焊球可以实现双U形槽基板与电路板的电连接，顶表面的焊盘可以实现双U形槽基板与硅光芯片、第一电芯片、第二电芯片之间的电连接。进一步，硅光芯片与第一电芯片之间通过打线连接，硅光芯片与第二电芯片之间通过打线连接。在一些应用场景中，第一电芯片可以为驱动调制器，第二电芯片可以为跨阻放大器。

在将硅光芯片与双U形槽基板电连接时，硅光芯片边缘与双U形槽基板边缘不对齐，为为了避让光纤接头，在双U形槽基板对应位置开设U形槽，使光纤接头的一端伸入U形槽内。

由于硅光芯片较薄，为了增加硅光芯片与光纤接头之间连接的牢固性，在硅光芯片与光纤接头表面跨设有连接板。为了避让连接板，在双U形槽盖壳表面开设相应U形槽，以设置连接板；同时，双U形槽盖壳表面开设相应U形槽还可以使硅光芯片的光波导暴露于外面。

本申请提供的双载波组件可以做成一个整体，实现其模块化，有利于实现与电路板的连接，且便于应用于其他结构上，如上位机中。

具体地，第一载波组件430，包括第一硅光芯片4301，第一硅光芯片4301的第一侧设有第一调制驱动器4302，第二侧设有第一跨阻放大器4303，第三侧设有光纤接头4304，光纤接头4304分别连接第一光纤、第二光纤及第三光纤，第一光纤、第二光纤及第三光纤分别连接第一激光盒4308、发射光纤适配器及接收光纤适配器，因此，第一光纤、第二光纤及第三光纤分别描述为光源光纤4305、发射光纤4306及接收光纤4307。第一硅光芯片4301的侧面接收来自第一激光盒4308的光；发射光的调制以及接收光的解调由第一硅光芯片4301完成，第一硅光芯片4301与电路板300a电连接；具体地，电路板300a向第一硅光芯片4301提供来自上位机的数据信号，由第一硅光芯片4301将数据信号调制到光中，来自外部的光信号经第一硅光芯片4301解调成电信号后，通过电路板300a输出至上位机中。具体地，第一激光盒4308射出的光经光源光纤4305耦合至第一硅光芯片4301内，然后经分光，一部分作为发射端光源，一部分作为接收端本振光，其中第一激光盒4308向第一硅光芯片4301提供的光为波长单一、功率稳定的光，不携带数据，由第一硅光芯片4301对该光进行调制，以实现将数据加载到光中；第一硅光芯片4301内部设有IQ调制器，IQ调制器对接收到的电信号的幅度等具有一定要求，因此，第一调制驱动器4302将DSP芯片301a传输过来的电信号进行处理，增加电信号的幅度，以使其满足IQ调制器要求；然后通过IQ调制器将电信号加载至发射端光源上，生成携带信息的发射光信号，进而发射光信号经发射光纤4306传输至光模块外部；外部光信号经接收光纤4307传输至第一硅光芯片4301内，与接收端本振光进行相干混频，转换而成的光电流信号得到放大，然后经第一跨阻放大器4303进一步放大，而传输至DSP芯片301a中。

其中，光源光纤4305为保偏光纤，发射光纤4306及接收光纤4307为非保偏光纤即普通光纤；光源光纤4305采用保偏光纤，以保证接收端本振光在传输过程中偏振态保持不变。

第一载波组件440，包括第二硅光芯片4401，第二硅光芯片4401的第一侧设有第二调制驱动器4402，第二侧设有第二跨阻放大器4403，第三侧设有光纤接头4404，光纤接头4404分别连接第一光纤、第二光纤及第三光纤，第一光纤、第二光纤及第三光纤分别连接第二激光盒4408、发射光纤适配器及接收光纤适配器，因此，第一光纤、第二光纤及第三光纤分别描述为光源光纤4405、发射光纤4406及接收光纤4407；第二激光盒4408射出的光经光源光纤4405耦合至第二硅光芯片4401内，然后经分光，一部分作为发射端光源，一部分作为接收端本振光；第二硅光芯片4401内部设有IQ调制器，IQ调制器对接收到的电信号的幅度等具有一定要求，因此，第二调制驱动器4402将DSP芯片301a传输过来的电信号进行处理，增加电信号的幅度，以使其满足IQ调制器要求；然后通过IQ调制器将电信号加载至发射端光源上，生成携带信息的发射光信号，进而发射光信号经发射光纤4406传输至光模块外部；外部光信号经接收光纤4407传输至第二硅光芯片4401内，与接收端本振光进行相干混频，转换而成的光电流信号得到放大，然后经第二跨阻放大器4403进一步放大，而传输至DSP芯片301a中。

进一步，本申请实施例中采用合理的光纤连接方式，并合理安排装配工艺，先将相应激光盒与光纤阵列组件组装在一起，形成一个带有光源的部件，再将其与相应硅光芯片进行耦合，避免了装配中的盘纤操作，极大提高装配效率，降低装配成本。

以第一载波组件430为例，第一硅光芯片4301与光源光纤4305、发射光纤4306及接收光纤4307连接，具体地，第一硅光芯片4301与光源光纤4305、发射光纤4306及接收光纤4307之间可通过光纤接头4304实现连接。光源光纤4305一端与第一硅光芯片4301连接，具体地与第一硅光芯片4301的第一接收光口耦合连接，另一端与第一激光盒4308连接，以传输第一激光盒4308射出的光；发射光纤4306一端与第一硅光芯片4301连接，具体地与第一硅光芯片4301的输出光口耦合连接，另一端与发射光纤适配器连接，以传输第一硅光芯片4301生成的发射光信号；接收光纤4307一端与第一硅光芯片4301连接，具体地与第一硅光芯片4301的第二接收光口耦合连接，另一端与接收光纤适配器连接，以将外部光信号传输至第一硅光芯片4301内。其中，第一硅光芯片4301的第一接收光口、输出光口、第二接收光口设于第一硅光芯片4301的侧面，第一硅光芯片4301的侧面接收来自第一激光盒4308的光。光纤接头4304的结构如图16所示。

光纤接头4304，包括第一基板43041和第二基板43042，第一基板43041和第二基板43042堆叠设置，光源光纤4305、发射光纤4306及接收光纤4307穿设于第一基板43041和第二基板43042之间；第二基板43042内部设有各光纤通道，各光纤通道设为V形凹槽形式，光源光纤4305、发射光纤4306及接收光纤4307设于V形凹槽内；V形凹槽形式有利于较好地定位相应光纤。

第一激光盒4308发出的光进入第一硅光芯片4301中，经第一硅光芯片4301调制出光信号后，通过发射光纤4306传输至发射光纤适配器，实现光模块的光发射；外部光信号通过接收光纤适配器、接收光纤4307传输至第一硅光芯片4301中，经第一硅光芯片4301解调出电信号后输出至上位机，实现光模块的光接收。

本申请实施例中，如图19所示，第一硅光芯片4301、第二硅光芯片4401分别跨设于第三U形槽4201、第四U形槽4202表面；如图18所示，将第一调制驱动器4302、第一跨阻放大器4303分别设于第一硅光芯片4301的侧边；将第二调制驱动器4402、第二跨阻放大器4403分别设于第二硅光芯片4401的侧边；如图14、图15、图16所示，将第一载波组件430中的光纤接头4304设于第三U形槽4201内，将第二载波组件440中的光纤接头4404设于第四U形槽4202内；将双U形槽盖壳410盖设于上述器件的表面，第一硅光芯片4301相对于第一U形槽4101暴露出来，则第一硅光芯片4301的光波导相对于第一U形槽4101暴露出来，便于光纤与第一硅光芯片4301的光波导进行耦合连接；第二硅光芯片4401相对于第二U形槽4102暴露出来，则第二硅光芯片4401的光波导相对于第二U形槽4102暴露出来，便于光纤与第二硅光芯片4401的光波导进行耦合连接；进一步，第一载波组件430中的光纤接头4304与第一硅光芯片4301之间填充耦合胶，实现光纤与第一硅光芯片4301光波导的耦合连接；第二载波组件440中的光纤接头4404与第二硅光芯片4401之间填充耦合胶，实现光纤与第二硅光芯片4401光波导的耦合连接。第二载波组件440中的光纤接头4404与第二硅光芯片4401之间之间的耦合连接关系如图17所示。更进一步，为了增强光纤与第一硅光芯片4301光波导的耦合连接的坚固性，本申请实施例中在第一载波组件430中的光纤接头4304与第一硅光芯片4301的光波导二者的上表面横跨设有第一连接板450，第一连接板450盖设在第一载波组件430中的光纤接头4304与第一硅光芯片4301的光波导二者的表面，第一连接板450一端跨接于第一载波组件430中的光纤接头4304表面，另一端跨接于第一硅光芯片4301的光波导表面；同样地，为了增强光光纤与第二硅光芯片4401光波导的耦合连接，本申请实施例中在第二载波组件440中的光纤接头4404与第二硅光芯片4401的光波导二者的上表面横跨设有第二连接板460。

本申请实施例中，第一载波组件430中的光纤接头4304设于第三U形槽4201内，第二载波组件440中的光纤接头4404设于第四U形槽4202内，有利于对光纤接头4304进行限位；因此，第三U形槽4201与第四U形槽4202的设置分别有利于放置第一载波组件430中的光纤接头4304、第二载波组件440中的光纤接头4404。

本申请实施例中，第一硅光芯片4301相对于第一U形槽4101暴露出来，则第一硅光芯片4301的光波导相对于第一U形槽4101暴露出来，便于光纤与第一硅光芯片4301的光波导进行耦合连接；第二硅光芯片4401相对于第二U形槽4102暴露出来，则第二硅光芯片4401的光波导相对于第二U形槽4102暴露出来，便于光纤与第二硅光芯片4401的光波导进行耦合连接；因此，第一U形槽4101、第二U形槽4102的设置分别有利于第一硅光芯片4301的光波导、第二硅光芯片4401的光波导暴露出来。

如图21所示，第一U形槽4101、第二U形槽4102沿双U形槽盖壳410长边方向上的开设长度大于第三U形槽4201、第四U形槽4202沿双U形槽盖壳410长边方向上的开设长度；这是为了便于第一载波组件430中的光纤接头4304、第二载波组件440中的光纤接头4404的装配，同时也是为了便于第一连接板450、第二连接板460的装配。

本申请实施例中，第一激光盒4308、第二激光盒4408的组成相同；以第一激光盒4308为例对激光盒的结构进行说明。第一激光盒4308的结构如图28-图33所示。第一激光盒4308包括第一盖板43081和第一腔体43082；第一盖板43081和第一腔体43082盖合连接，二者形成具有一定体积的空间；第一腔体43082中间设有容纳腔430821，相对的两个端部分别设有凸台430822、通孔430823；凸台430822的表面相对于容纳腔430821的表面较高。凸台430822表面设有转接电路板470，通孔430823内设有光纤适配器43089，光纤适配器43089与光源光纤4305耦合连接，光源光纤4305为保偏光纤，则光纤适配器43089为保偏光纤适配器。

容纳腔430821内设有TEC43083、载板43086，TEC43083的表面设有激光芯片43084和准直透镜43085，载板43086表面设有隔离器43087及汇聚透镜43088。

由于在相干通信中，接收光信号与本振光信号的波长差(或频率差)需要小于某一特定值才能产生干涉并保证DSP芯片可以处理相应的信号，所以激光芯片43084的波长需要保持在非常稳定的状态，比如±0.015nm范围。因此本申请实施例中采用了TEC43083作为关键温控元件控制激光芯片43084的波长，同时采用高精度温度传感器检测激光芯片43084的温度。

隔离器43087用于防止激光芯片43084发出的光经发射后回到激光芯片43084中，所以隔离器43087设置在激光芯片43084出光方向上，具体地，本申请实施例中隔离器43087设置在准直透镜43085背向激光芯片43084的方向，即隔离器43087与激光芯片43084之间设置有准直透镜43085。

载板43086用于抬高隔离器43087及汇聚透镜43088所在的高度，使得隔离器43087及汇聚透镜43088的光轴、激光芯片43084的光轴、准直透镜43085的光轴在同一直线上。

准直透镜43085用于将激光芯片43084发出的发散光转化为平行光，汇聚透镜43088用于将平行光转化为汇聚光，从而以汇聚状态沿光纤适配器43089、光源光纤4305耦合进入第一硅光芯片4301内。

转接电路板470，一部分位于第一腔体43082内，一部分位于第一腔体43082外；转接电路板470位于第一腔体43082外部的一端通过打线或柔性电路板与电路板300a电连接，从而将电路板300a发出的驱动电信号传输至第一腔体43082内，即传输至激光芯片43084内，激光芯片43084在驱动电信号的作用下发出光。

在本申请实施例中，第一激光盒4308在安装到电路板300a上时，可将第一激光盒4308的开口朝向光模块上壳体201；具体地，第一激光盒4308相对的两个表面中，一个表面设有开口，另一个表面未设有开口，设有开口的表面与相应盖板盖合连接，未设有开口的表面与电路板300a相接触连接；则设有开口的表面相对于未设有开口的表面更远离电路板300a，更靠近光模块的上壳体201。同样地，第二激光盒4408如此。

相应的在做第一激光盒4308的光耦合时，需要考虑后续第一激光盒4308在电路板上的安装方向，调制光源光纤4305的摆放位置，以避免在将第一激光盒4308安装到模块电路板上时产生光源光纤4305的扭转。

图34-图38提供了另一种形式的激光盒。在相干光通信中，为实现在接收端外部光信号与本振光的相干作用，需要将激光盒输出光的波长控制在±1.75GHz的范围以内，在O-band对应的波长变化为±0.01nm，对应于激光芯片的工作温度变化±0.11℃。

由于CW-DFB激光器相对于相干光源的波长要求有一定的差异，需要在一定范围内对CW-DFB激光器的波长进行调整。在此处我们通过TEC来控制DFB激光器的工作温度，从而实现对波长的调节。

通过TEC控制激光芯片的温度和波长是作为较宽范围的波长控制。虽然理论上TEC控制及其控制电路可以实现0.1℃的控制精度。但在实际操作中，由于温度传感器与激光芯片的有一定距离，当环境温度变化时，二者会出现一定的偏差，因而导致锁定波长的偏移。同时控制电路的参数也会随环境温度变化产生细微的变化，也会造成锁定波长偏离目标波长。因此单纯采用温度控制，无法真正达到将波长控制在一个极小的范围的目标。

如图34-图38所示，以第一激光盒4308为例对这种形式的激光盒的结构进行说明。图34-图38所示激光盒结构在图28-图33所示激光盒基础上增加分光器4801、第一背光探测器4802、光学标准具4803、第二背光探测器4804、标准具TEC4805、温度传感器4806。分光器4801一端设于隔离器43087及汇聚透镜43088之间，隔离器43087及汇聚透镜43088的下方依然设有透镜载板，则分光器4801一端设于透镜载板表面，另一端与第一背光探测器4802连接，包括相对设置的第一反射面48011和第二反射面48012，第一反射面48011用于将激光芯片发出的光分为射出光及第一反射光，其中射出光与第一反射光的能量比例可以为95:5，即大部分光以射出光形式为硅光芯片提供光源，小部分光被分出以进行波长监测；第二反射面48012用于将第一反射光分为参考光和第二反射光，进一步，第二反射面48012为半透半反，参考光和第二反射光的能量比例为50:50。

第一背光探测器4802，与分光器4801位于同一个底座上，并面向第二反射面48012的透光方向，用于接收并探测所述参考光的光功率，所探测到的参考光光功率记为第一光功率P1，第一光功率P1为参考光功率。

光学标准具4803，设于分光器4801与第二背光探测器4804之间，用于接收所述第二反射光，并输出监测光。

第二背光探测器4804，设于光学标准具4803的输出端，用于接收并探测所述监测光的光功率，所探测到的监测光光功率记为第二光功率P2，第二光功率P2为监测光功率。由于光学标准具的透过率曲线在透过率为50％±10％的范围内接近线性，可以通过将输入波长调整至标准具透过率为50％处的波长值，并通过监测透过率的变化来监测输入波长的变化。标准具被放置在标准具TEC4805，当标准具TEC4805的温度改变时，标准具的光程会发生相应的变化，从而导致其透过率曲线相对于波长发生移动。当选择适当温度时，就可以将光学标准具的透过率为50％的波长点与输入激光的波长调整至相同。

在实际应用中，假设第一激光盒4308具有设定波长，设定波长为满足相干光源波长要求的波长；当波长发生变化时，第一光功率P1与第二光功率P2的比值发生变化，因此，第一光功率P1与第二光功率P2的比值的变化量可表征由于波长发生变化产生的光功率变化率，根据光功率变化率与设定波长对应的光功率之间的关系可以得到变化后波长，然后根据设定波长与变化后波长之间的关系，以此作为激光器的TEC的控制变量，形成闭环控制，调整温度便可将激光芯片射出光的波长调节至设定波长，实现波长的精确控制。

在一些实施例中，第一激光盒4308的设定波长为1309.81nm(λ0)，则激光波长恰好位于光学标准具4803 50％光功率的位置；若第一光功率P1与第二光功率P2的比值变化量为10％，则光学标准具4803对应的光功率为60％，根据光学标准具4803的透射光谱找到光功率为60％对应的波长，如1309.82nm，则得到变化后波长为1309.82nm；以1309.81nm与1309.82nm之间的差值，作为激光器的TEC的控制变量，形成负反馈闭环控制，调整激光器温度便可将激光芯片射出光的波长调节至设定波长1309.81nm，实现波长的精确控制。

进一步，光学标准具4803作为控制激光器波长的关键部件，其自身应保证一定的温度稳定性。光学标准具4803具有特有的低膨胀系数和折射率温度变化系数，其具有一定的温度变化；如当光学标准具4803的温度变化±3°时，透过率的变化为±10％。为此，在本申请实施例中通常在采用标准具TEC4805对光学标准具4803进行控温，可以将其温度控制在±0.5°，则此时透过率的变化为±1.5％,可以满足对波长稳定性的要求。在光学标准具4803的表面还设有温度传感器4806以便监控光学标准具温度，使其工作在设定的温度范围内。

因此，本申请实施例在激光盒内设置第一背光探测器4802、第二背光探测器4804、光学标准具4803，通过实时测量光功率比值P1/P2的变化率实现对激光盒射出光波长和与设定波长的偏差的监控，进而进行闭环控制，精确控制激光器波长，进而实现将波长控制在相干光通信的要求之内。

本申请实施例中，为了更好地将DSP芯片产生的热量传导出去，在DSP芯片301a与光模块上壳体之间设有导热垫片；为了将相应激光盒工作时产生的热量传导出去，在激光盒与光模块上壳体之间设有导热垫片；为了将相应硅光芯片、调制驱动器及跨阻放大器工作时产生的热量传导出去，在双载波相干组件的双U形槽盖壳与光模块上壳体之间设有导热垫片。通过导热垫片与光模块上壳体的接触，可以更好地将热量通过光模块上壳体散发至光模块外部。

综合上述，本申请实施例中，在电路板其中一个表面上设置双载波相干组件，双载波相干组件中的第一载波组件和第二载波组件分别实现单载波800Gb/s传输速率，进而实现1.6Tb/s传输速率。

在一些实施例中，图39-图49示出另一种相干光模块，如图39-图49所示，光模块包括第一双载波相干组件、第二双载波相干组件，第一双载波相干组件、第二双载波相干组件分别设于电路板的两个表面；第一双载波相干组件包括第一载波组件、第二载波组件，第二双载波相干组件包括第一载波组件、第二载波组件。

第一双载波相干组件集成两个800G硅光芯片，第二双载波相干组件集成两个800G硅光芯片，则任一载波组件实现单载波800Gb/s传输速率，进而实现3.2Tb/s传输速率。

具体地，电路板300c的表面设有DSP芯片301c，电路板300c的第一表面(上表面)设有第一双载波相干组件700，第二表面(下表面)设有第二双载波相干组件800。本申请实施例中，电路板300c的两个表面分别设有双载波相干组件，第一双载波相干组件700与第二双载波相干组件800的组成相同；且第一双载波相干组件700或第二双载波相干组件800的组成与前述实施例中双载波相干组件400的组成相同。

以第一双载波相干组件700为例，第一双载波相干组件700包括第一双U形槽盖壳710、第一双U形槽基板720,、第一载波组件730、第二载波组件740。第一载波组件730、第二载波组件740并列、相邻设置；第一双U形槽盖壳710、第一双U形槽基板720,、第一载波组件730、第二载波组件740之间的相对装配关系如前述实施例中双U形槽盖壳410、双U形槽基板420,、第一载波组件430、第二载波组件440的相对装配关系相同，不再详述。

以第一双载波相干组件700为例，第一载波组件730包括第一硅光芯片7301、第一调制驱动器7302、第一跨阻放大器7303、第一光纤接头7304、第一光源光纤7305、第一发射光纤7306、第一接收光纤7307、第一激光盒7308。

第二载波组件740包括第二硅光芯片7401、第二调制驱动器7402、第二跨阻放大器7403、第二光纤接头7404、第二光源光纤7405、第二发射光纤7406、第二接收光纤7407、第二激光盒7408。

第一硅光芯片7301、第一调制驱动器7302、第一跨阻放大器7303、第一光纤接头7304、第一光源光纤7305、第一发射光纤7306、第一接收光纤7307、第一激光盒7308这些结构之间的工作原理，与前述实施例中第一硅光芯片4301、第一调制驱动器4302、第一跨阻放大器4303、光纤接头4304、光源光纤4305、发射光纤4306、接收光纤4307、第一激光盒4308这些结构之间的工作原理相同，不再详述。

第二硅光芯片7401、第二调制驱动器7402、第二跨阻放大器7403、第二光纤接头7404、第二光源光纤7405、第二发射光纤7406、第二接收光纤7407、第二激光盒7408这些结构之间的工作原理，与前述实施例中第二硅光芯片4401、第二调制驱动器4402、第二跨阻放大器4403、光纤接头4404、光源光纤4405、发射光纤4406、接收光纤4407、第二激光盒4408这些结构之间的工作原理相同，不再详述。

如图47-图49所示，第一双载波相干组件700与第二双载波相干组件800相对于电路板300c错开设置；从俯视视角看，第一硅光芯片7301与第二硅光芯片7401不处于同一轴线上，而是相对错开；以激光盒为例说明错开设置的形式，第一双载波相干组件700的第一载波组件包括第一激光盒7308，第二载波组件包括第二激光盒7408；第二双载波相干组件800的第一载波组件包括第一激光盒8308，第二载波组件包括第二激光盒8408，错开设置指的是，从俯视视角看，第一激光盒7308与第一激光盒8308不处于同一竖直轴线上，而是相对错开；第二激光盒7408与第二激光盒8408同样不处于同一竖直轴线上，而是相对错开。各器件错开设置可避免相应器件集中堆叠在电路板300c的同一截面上，进而避免热量过于集中，从而有利于散热，进而保证第一双载波相干组件700与第二双载波相干组件800正常工作。

以第二双载波相干组件800为例，第二双载波相干组件800包括第二双U形槽盖壳810、第二双U形槽基板820、第一载波组件及第二载波组件，第一载波组件包括第一硅光芯片8301、第一光纤接头8304，第二载波组件包括第二硅光芯片8401、第二光纤接头8404、第二激光盒8408；如图48所示，第一硅光芯片7301与第一光纤接头7304的上表面横跨设有第一连接板750，第二硅光芯片7401与第二光纤接头7404的上表面横跨设有第二连接板760；第一硅光芯片8301与第一光纤接头8304的上表面横跨设有第一连接板850，第二硅光芯片8401与第二光纤接头8404的上表面横跨设有第二连接板860。第一连接板750、第二连接板760、第一连接板850及第二连接板860用于增加相应光纤与相应硅光芯片光波导之间的耦合连接。

如图46所示，第一双载波相干组件700的第一双U形槽盖壳710，与第二双载波相干组件800的第二双U形槽盖壳810相对设置，开口均朝向电路板300c；第一双U形槽盖壳710与光模块的上壳体201二者靠近设置，第二双U形槽盖壳810与光模块的下壳体202二者靠近设置，由于第一双U形槽盖壳710、第二双U形槽盖壳810二者具有较好的散热作用，在第一双U形槽盖壳710与光模块的上壳体201二者靠近设置，第二双U形槽盖壳810与光模块的下壳体202二者靠近设置时，有利于热量分别通过第一双U形槽盖壳710、第二双U形槽盖壳810与相应壳体的接触而传导出去。进一步，第一双U形槽基板720与电路板300c的第一表面(上表面)相接触设置，第二双U形槽基板820与电路板300c的第二表面(下表面)相接触设置；即电路板两表面上分别设置的两双载波相干组件各组成均相对于电路板300c呈对称关系，这种对称关系由于错开设置因此并非严格意义上的对称，而是一种相对错开的对称关系。

本申请实施例中未尽之处参考前述实施例中双载波相干组件400的相关描述。

综合上述，本申请实施例中光模块包括第一双载波相干组件、第二双载波相干组件，第一双载波相干组件、第二双载波相干组件分别设于电路板的两个表面；第一双载波相干组件包括第一载波组件、第二载波组件，第二双载波相干组件包括第一载波组件、第二载波组件，任一载波组件实现单载波800Gb/s传输速率，进而实现3.2Tb/s传输速率。

在一些实施例中，图50-图66示出另一种相干光模块，如图50-图66所示，电路板300b的两个表面上分别设有第一单载波相干组件及第二单载波相干组件，第一单载波相干组件集成一个800G硅光芯片，第二单载波相干组件集成一个800G硅光芯片，第一单载波相干组件及第二单载波相干组件分别实现单载波800Gb/s传输速率，进而实现1.6Tb/s传输速率。

具体地，电路板300b表面设有DSP芯片301b；电路板300b表面的第一表面(上表面)设有第一单载波相干组件500，电路板300b表面的第二表面(下表面)设有第二单载波相干组件600。

第一单载波相干组件500包括第一单U形槽盖壳510、第一单U形槽基板520、载波组件；第二单载波相干组件600包括第二单U形槽盖壳610、第二单U形槽基板620、载波组件。为了便于描述，第一单载波相干组件500中的载波组件描述为上载波组件530，第二单载波相干组件600中的载波组件描述为下载波组件630。

第一单U形槽盖壳510、第一单U形槽基板520、上载波组件530之间装配关系类似于双U形槽盖壳410、双U形槽基板420、第一载波组件410、第二载波组件420之间装配关系。

第一单U形槽盖壳510、第一单U形槽基板520扣合连接，二者组成具有一定体积的空间，上载波组件530设于二者围成的空间内；同样地，第二单U形槽盖壳610、第二单U形槽基板620扣合连接，二者组成具有一定体积的空间，下载波组件630设于二者围成的空间内。

如图65、图66所示，以第一单载波相干组件500为例，第一单U形槽盖壳510的结构类似于双U形槽盖壳410，区别在于：第一单U形槽盖壳510具有一个U形槽，双U形槽盖壳410具有两个U形槽；具体地，第一单U形槽盖壳510为具有一定立体空间的壳体，其中间设有U形槽5101，侧壁设有限位凸起5102；第一单U形槽基板520的结构类似于双U形槽基板420，区别在于：第一单U形槽基板520具有一个U形槽，双U形槽基板420具有两个U形槽。

第一单U形槽盖壳510中间设有U形槽5101，侧壁设有限位凸起5102；第一单U形槽基板520中间设有U形槽，侧壁设有限位凹槽5202，通过限位凸起5102与限位凹槽5202的连接，实现第一单U形槽盖壳510与第一单U形槽基板520的限位及连接。

上载波组件530与下载波组件630的组成相同。

上载波组件530，如图56所示，包括上硅光芯片5301、上驱动调制器5302、上跨阻放大器5303、上光纤接头5304、上光源光纤5305、上发射光纤5306、上接收光纤5307及激光盒5308。上硅光芯片5301、上驱动调制器5302、上跨阻放大器5303、上光纤接头5304、上光源光纤5305、上发射光纤5306、上接收光纤5307及激光盒5308之间的装配关系、功能关系，与前述实施例中第一载波组件410中的相应各器件的装配关系、功能关系相同，不再相述。进一步，同样地，在上硅光芯片5301与上光纤接头5304的上表面横跨设有相应连接板。

下载波组件630，如图59所示，包括下硅光芯片6301、下驱动调制器6302、下跨阻放大器6303、下光纤接头6304、下光源光纤6305、下发射光纤6306、下接收光纤6307及激光盒6308。下硅光芯片6301、下驱动调制器6302、下跨阻放大器6303、下光纤接头6304、下光源光纤6305、下发射光纤6306、下接收光纤6307及激光盒6308之间的装配关系、功能关系，与前述实施例中第一载波组件410中的相应各器件的装配关系、功能关系相同，不再相述。

如图60、图61、图62所示，第一单载波相干组件500、第二单载波相干组件600相对电路板300b错开设置，如同第一双载波相干组件700与第二双载波相干组件800相对于电路板300c错开设置目的一样，可避免相应器件集中堆叠在电路板300b的同一截面上，进而避免热量过于集中，从而有利于散热。

如图60、图61、图62所示，第一单U形槽盖壳510、第二单U形槽盖壳610开口都朝向电路板300b，第一单U形槽基板520、第二单U形槽基板620分别与电路板300b上下表面相接触，具体地通过第一单U形槽基板520、第二单U形槽基板620各自背面设置的焊球与电路板300b实现焊接连接；第一单U形槽盖壳510相对于第一单U形槽基板520更靠近光模块上壳体201，第二单U形槽盖壳610相对于第二单U形槽基板620更靠近光模块下壳体202，有利于热量分别通过第一单U形槽盖壳510、第二单U形槽盖壳610与相应壳体的接触而传导出去，增加散热性能。

本申请实施例中未尽之处参考前述实施例中双载波相干组件400、第一双载波相干组件700、第二双载波相干组件800的相关描述。双载波相干组件400、第一双载波相干组件700、第二双载波相干组件800、第一单载波相干组件500、第二单载波相干组件600重合内容均可相互参考。

综合上述，本申请实施例中光模块包括第一单载波相干组件及第二单载波相干组件，第一单载波相干组件集成一个800G硅光芯片，第二单载波相干组件集成一个800G硅光芯片，第一单载波相干组件及第二单载波相干组件分别实现单载波800Gb/s传输速率，进而实现1.6Tb/s传输速率。

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：

电路板；

双载波相干组件，设置于所述电路板表面，包括：

双U形槽盖壳，表面设有第一U形槽，侧面设有限位凸起；

所述第一U形槽，用于避让连接板及使硅光芯片光波导暴露出来；

双U形槽基板，与所述电路板电连接，侧面设有限位凹槽，所述限位凸起与所述限位凹槽连接，表面设有第二U形槽，用于抬高硅光芯片所在高度及进行电信号的转接；

硅光芯片，与所述双U形槽基板电连接，设于所述第二U形槽表面，且边缘与所述双U形槽基板边缘不对齐，侧面设有光口，用于光信号的调制与解调；

光纤接头，设于所述电路板表面，且一端伸入所述第二U形槽内，内部设有光纤，所述光纤端面与所述光口端面耦合连接；

第一电芯片，设于所述双U形槽基板表面，设于所述硅光芯片侧面，与所述硅光芯片电连接，

第二电芯片，设于所述双U形槽基板表面，设于所述硅光芯片侧面，与所述硅光芯片电连接；

连接板，跨接于所述硅光芯片与所述光纤接头之间，用于固定所述硅光芯片与所述光纤接头。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述双U形槽盖壳与所述双U形槽基板之间分别设有第一载波组件和第二载波组件；

所述第一载波组件，包括：

激光盒，与所述硅光芯片之间通过光纤连接，用于射出光；

所述硅光芯片，侧面设有第一接收光口、第二接收光口及输出光口，用于根据所述激光盒射出的光进行光信号的调制与解调；

所述光纤接头，内部设有第一光纤、第二光纤和第三光纤；

所述第一光纤端面与所述第一接收光口端面耦合连接，所述第二光纤端面与所述输出光口端面耦合连接，所述第三光纤端面与所述第二接收光口端面耦合连接；

第一光纤适配器，与所述第一光纤连接；

第二光纤适配器，与所述第二光纤连接；

第三光纤适配器，与所述第三光纤连接；

所述第一电芯片；

所述第二电芯片；

所述连接板。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述电路板的第一表面上设有第一双载波相干组件，第二表面上设有第二双载波相干组件；

所述第一双载波相干组件包括第一双U形槽盖壳和第一双U形槽基板；

所述第一双U形槽盖壳，表面设有第一U形槽，侧面设有限位凸起；

所述第一U形槽，用于避让连接板及使硅光芯片光波导暴露出来；

所述第一双U形槽基板，与所述电路板电连接，侧面设有限位凹槽，所述限位凸起与所述限位凹槽连接，表面设有第二U形槽，用于抬高硅光芯片所在高度及进行电信号的转接；

硅光芯片，与所述第一双U形槽基板电连接，设于所述第二U形槽表面，且边缘与所述第一双U形槽基板边缘不对齐，侧面设有光口，用于光信号的调制与解调；

光纤接头，设于所述电路板表面，且一端伸入所述第二U形槽内，内部设有光纤，所述光纤端面与所述光口端面耦合连接；

第一电芯片，设于所述第一双U形槽基板表面，设于所述硅光芯片侧面，与所述硅光芯片电连接，

第二电芯片，设于所述第一双U形槽基板表面，设于所述硅光芯片侧面，与所述硅光芯片电连接；

连接板，跨接于所述硅光芯片与所述光纤接头之间，用于固定所述硅光芯片与所述光纤接头。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述电路板的第一表面上设有第一单载波相干组件，第二表面上设有第二单载波相干组件；

所述第一单载波相干组件包括第一单U形槽盖壳和第一单U形槽基板；

所述第一单U形槽盖壳，表面设有第一U形槽，侧面设有限位凸起；

所述第一U形槽，用于避让连接板及使硅光芯片光波导暴露出来；

所述第一单U形槽基板，与所述电路板电连接，侧面设有限位凹槽，所述限位凸起与所述限位凹槽连接，表面设有第二U形槽，用于抬高硅光芯片所在高度及进行电信号的转接；

硅光芯片，与所述第一双U形槽基板电连接，设于所述第二U形槽表面，且边缘与所述第一单U形槽基板边缘不对齐，侧面设有光口，用于光信号的调制与解调；

光纤接头，设于所述电路板表面，且一端伸入所述第二U形槽内，内部设有光纤，所述光纤端面与所述光口端面耦合连接；

第一电芯片，设于所述第一双U形槽基板表面，设于所述硅光芯片侧面，与所述硅光芯片电连接，

第二电芯片，设于所述第一双U形槽基板表面，设于所述硅光芯片侧面，与所述硅光芯片电连接；

连接板，跨接于所述硅光芯片与所述光纤接头之间，用于固定所述硅光芯片与所述光纤接头。

5.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述第一双载波相干组件包括第一双U形槽盖壳和第一双U形槽基板；

所述第二双载波相干组件包括第二双U形槽盖壳和第二双U形槽基板；

所述第一双U形槽盖壳朝向所述电路板；

所述第二双U形槽盖壳朝向所述电路板。

6.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述第一单载波相干组件包括第一单U形槽盖壳和第一单U形槽基板；

所述第二单载波相干组件包括第二单U形槽盖壳和第二单U形槽基板；

所述第一单U形槽盖壳朝向所述电路板；

所述第二单U形槽盖壳朝向所述电路板。

7.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述第一双载波相干组件包括第一载波组件和第二载波组件；

所述第二双载波相干组件包括第三载波组件和第四载波组件；

所述第一载波组件、所述第二载波组件、所述第三载波组件、所述第四载波组件相对于所述电路板错开设置。

8.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述第一单载波相干组件包括第一载波组件，所述第二单载波相干组件包括第二载波组件；

所述第一单载波相干组件的第一载波组件与所述第二单载波相干组件的第二载波组件相对于所述电路板错开设置。

9.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述激光盒包括：

盖板，相对于腔体更远离所述电路板；

所述腔体，包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面设有开口，所述第一表面与所述盖板盖合连接，所述第二表面与所述电路板接触连接，内部具有容纳腔，一端部设有通孔，另一端部设有凸台；

所述容纳腔，内部设有TEC和载板，所述TEC表面设有激光芯片和准直透镜，所述载板表面设有隔离器和汇聚透镜；

所述通孔，内部设有光纤适配器，所述光纤适配器与所述第一光纤连接；

所述凸台，表面设有转接电路板；

所述转接电路板，设于所述腔体内部的一端与所述激光芯片电连接，设于所述腔体外部的一端与所述电路板电连接，以实现所述电路板与所述激光芯片之间的电连接。

10.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述激光盒的盖板与所述光模块的上壳体之间设有导热垫片；

所述双U形槽盖壳与所述光模块的上壳体之间设有导热垫片。