CN207924207U - Qsfp28光模块装配结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种QSFP28光模块装配结构，包括电路板、光纤组件、探测器、插芯和两个或两个以上的激光器器件，各激光器器件分别固定于电路板，且光纤组件的一端通过插芯与激光器器件连接，探测器置于电路板，光纤组件的另一端与探测器耦合连接。上述QSFP28光模块装配结构中，光纤组件采用LC插芯的形式与分立的激光器器件进行连接，在其中一个激光器器件出现问题时，可直接对其进行更换，避免其中一个激光器器件出现故障，其余激光器器件均要报废或者之前耦合好的激光器器件均需要报废的问题，与传统的QSFP28光模块装配结构相比较，具有可靠性强的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及光电转换器技术领域，特别是涉及一种QSFP28光模块装配结构。
背景技术
随着100G网络的飞速发展，100G光模块的应用也运来越广泛，常见的100G光模块装配类型有：CFP/CFP2/CFP4、CXP和QSFP28，最为常见的是QSFP28光模块。MSA(多源协议)还定义了两个100G光模块标准：PSM4(Paralell Single Mode 4lanes，并行单模四通道)和CWDM4(Coarse Wavelength Division Multiplexing，四波长粗波分复用器)。QSFP28PSM4光模块主要应用于40G和100G以太网中，用于数据通信中的光互联，QSFP28CWDM4光模块主要用于计算、高频等领域。
传统的QSFP28PSM4光模块的发射端光器件采用4个25G速率DFB激光器(DistributedFeedback Lase，分布式反馈激光器)，经过透镜和隔离器，将光耦合到四根并行的单模FA(FiberArray，光纤阵列)中，然后将4根FA穿纤到MPO(Multi Push On，一种光纤连接器)连接器里面，研磨端面；传统的QSFP28CWDM4光模块在带尾纤的MUX(Multiplexer，多路复用器)的输出端制作单模插芯，输入端制作4个分立FA；分别将4个波长的DFB芯片、透镜、隔离器、MUX对应通道的FA封装成带尾纤的四个发射端光器件；然后组装到QSFP28壳体里。然而，传统的QSFP28PSM4光模块的发射端光器件只要光纤弄断一根，就会导致4个发射器件全部报废，传统的QSFP28CWDM4光模块发射端光器件出现一个发射端光器件损坏报废，之前耦合好的全部发射端光器件会跟着报废。因此，传统的QSFP28光模块封装存在可靠性低的缺点。
实用新型内容
基于此，有必要针对传统的QSFP28光模块封装可靠性低的问题，提供一种QSFP28光模块装配结构。
一种QSFP28光模块装配结构，包括电路板、光纤组件、探测器、插芯和两个或两个以上的激光器器件，各所述激光器器件分别固定于所述电路板，且所述光纤组件的一端通过所述插芯与所述激光器器件连接，所述探测器置于所述电路板，所述光纤组件的另一端与所述探测器耦合连接。
在一个实施例中，所述激光器器件包括柔性线路板、激光器芯片、背光探测器、耦合透镜、隔离器、管壳和适配器，所述背光探测器、所述激光器芯片、所述耦合透镜和所述隔离器均位于所述管壳内部，所述柔性线路板的一端位于所述管壳内部，所述柔性线路板的另一端位于所述管壳外部，所述背光探测器置于所述柔性线路板位于所述管壳内部的一端，与所述柔性线路板键合连接，所述激光器芯片置于所述管壳内部靠近所述柔性线路板的一端，与所述柔性线路板键合连接，所述适配器设置于所述管壳，所述隔离器置于所述管壳内部靠近所述管壳与所述适配器连接的一端，所述耦合透镜置于所述激光器芯片与所述隔离器之间。
在一个实施例中，所述激光器器件还包括调节环，所述适配器与所述管壳通过所述调节环固定连接。
在一个实施例中，所述激光器器件还包括柔性线路板垫块和陶瓷基板，所述柔性线路板垫块与所述陶瓷基板均位于所述管壳内侧，所述柔性线路板位于所述管壳内部的一端粘接于所述柔性线路板垫块，所述激光器芯片与所述耦合透镜均固定连接于所述陶瓷基板。
在一个实施例中，所述电路板为PSM4电路板，所述光纤组件为PSM4光纤组件，所述探测器为PSM4探测器，所述PSM4光纤组件的一端通过所述插芯与所述激光器器件的适配器连接，所述PSM4光纤组件的另一端与所述PSM4探测器耦合连接。
在一个实施例中，所述激光器器件的数量为4个，且各所述激光器器件的激光波长相等。
在一个实施例中，所述电路板为CWDM4电路板，所述探测器为CWDM4探测器，所述光纤组件包括合波器耦合组件和分波器耦合组件，所述合波器耦合组件通过所述插芯与所述激光器器件的适配器连接，所述分波器耦合组件与所述CWDM4探测器耦合连接。
在一个实施例中，所述激光器器件的数量为4个，且各所述激光器器件的激光波长为4个稀疏波分复用波长。
在一个实施例中，所述电路板设置有探测器载体，所述探测器通过所述探测器载体置于所述电路板。
在一个实施例中，所述激光器器件焊接于所述电路板。
上述QSFP28光模块装配结构中，光纤组件采用LC插芯的形式与分立的激光器器件进行连接，在其中一个激光器器件出现问题时，可直接对其进行更换，避免其中一个激光器器件出现故障，其余激光器器件均要报废或者之前耦合好的激光器器件均需要报废的问题，与传统的QSFP28光模块装配结构相比较，具有可靠性强的优点。
附图说明
图1为一实施例中QSFP28光模块装配结构示意图；
图2为一实施例中激光器器件结构示意图；
图3为一实施例中PSM4光纤组件结构示意图；
图4为一实施例中PSM4光纤组件与探测器耦合示意图；
图5为一实施例中QSFP28CWDM4装配结构示意图；
图6为一实施例中合波器耦合组件结构示意图；
图7为一实施例中分波器耦合组件结构示意图；
图8为一实施例中分波器耦合组件与探测器耦合示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
一种QSFP28光模块装配结构，请参阅图1，包括电路板50、光纤组件20、探测器504、插芯23和两个或两个以上的激光器器件10，各激光器器件10分别固定于电路板50，且光纤组件20的一端通过插芯23与激光器器件10连接，探测器504置于电路板50，光纤组件20的另一端与探测器504耦合连接。
具体地，激光器器件10为小型激光器器件且激光器器件10的个数为两个或两个以上，分别固定于电路板50，插芯23为LC插芯，光纤组件20的一端可以直接通过LC插芯与小型激光器器件进行可插拔连接，探测器504固定于电路板50，光纤组件20的另一端与其进行耦合连接。激光器器件10发射的激光通过光纤组件20与激光器器件10可插拔连接的一端传输到与探测器504耦合连接的一端，光纤组件20与探测器504耦合连接的一端进行抛光处理，激光传输到这一端时会被反射进入探测器504。
在一个实施例中，请参阅图2，激光器器件10包括柔性线路板101、激光器芯片103、背光探测器102、耦合透镜104、隔离器105、管壳110和适配器107，背光探测器102、激光器芯片103、耦合透镜104和隔离器105均位于管壳110内部，柔性线路板101的一端位于管壳110内部，柔性线路板101的另一端位于管壳110外部，背光探测器102置于柔性线路板101位于管壳110内部的一端，与柔性线路板101键合连接，激光器芯片103置于管壳110内部靠近柔性线路板101的一端，与柔性线路板101键合连接，适配器107设置于管壳110，隔离器105置于管壳110内部靠近管壳110与适配器107连接的一端，耦合透镜104置于激光器芯片103与隔离器105之间。
具体地，柔性线路板101用于给激光器芯片103和背光探测器102供电，并传输高速信号，在柔性线路板101提供的电压下，激光器芯片103发射出光，耦合透镜104将激光器芯片103发射的具有一定散射角的光进行汇聚，经过隔离器105入射到适配器106的单模光纤插芯中，激光器器件10通过适配器106与外部器件进行连接之后，就能够将汇聚之后的光传输到外部器件。背光探测器102与柔性线路板101通过金丝键合连接，且激光器芯片103与柔性线路板101之间也通过金丝键合连接。进一步地，柔性线路板101不仅仅为激光器芯片103和背光探测器102提供电压，还能为其它IC芯片进行供电，比如说，为激光驱动IC芯片供电。
在一个实施例中，激光器器件10还包括调节环106，适配器107与管壳110通过调节环106固定连接。具体地，调节环106可以通过激光焊接、焊锡焊接和胶工艺固定等方式固定于管壳110，适配器107可以通过调节环106调节与耦合透镜104的距离。适配器107与管壳110通过调节环106进行固定连接，使得适配器107与耦合透镜104的距离能够根据实际情况进行调节，具有很好的操作便利性。
在一个实施例中，激光器器件10还包括柔性线路板垫块108和陶瓷基板109，柔性线路板垫块108与陶瓷基板109均固定于管壳110内侧，柔性线路板101位于管壳110内部的一端粘接于柔性线路板垫块108，激光器芯片103与耦合透镜104均固定连接于陶瓷基板109。
具体地，柔性线路板垫块108的表面平整无起伏，柔性线路板101高强度粘接于柔性线路板垫块108，与柔性线路板垫块108的表面充分接触。同时，背光探测器102通过导电银胶粘接于柔性线路板101置于管壳110内的一端。激光器芯片103通过导电银胶粘接于陶瓷基板109，耦合透镜104置于陶瓷基板109上的合适位置，采用单模光纤加光功率计监控透镜出来的光功率，光功率最大时，固定耦合透镜104，在进行固定时可以是通过粘胶工艺将其固定与陶瓷基板109的合适位置，还可以是通过其他的方式进行固定，如激光焊接工艺等。应当指出的是，激光器芯片103还可以其它方式固定于陶瓷基板109，例如采用共晶焊接的方式进行固定连接。在进行光功率的监控时，除了采用单模光纤与功率计的方式，还可以采用大光敏面PD(Photodetector，光电探测器)。通过柔性线路板垫块108和陶瓷基板109来分别对背光探测器102与激光器芯片103和耦合透镜104进行固定，方便激光器10发射激光。
进一步地，在一个实施例中，激光器器件10在进行封装时的步骤如下：将柔性电路板101粘接到柔性电路板垫块108上，使得柔性电路板101表面与柔性电路板垫块108表面充分接触，柔性电路板101上用导电银胶贴背光探测器102；将激光器芯片103用导电银胶粘接在陶瓷基板109上，给激光器芯片103加电，让其出光；耦合透镜104摆放在陶瓷基板109上的合适位置，采用胶粘工艺将其固定；将粘好的柔性电路板101和柔性电路板垫块108组合以及粘好的陶瓷基板109、耦合透镜104和激光器芯片103组合，同时放入底面涂好导电银浆的管壳110底部，烘烤固定；将柔性电路板101和背光探测器102，柔性电路板101和激光器芯片103分别采用金丝键合连接；将隔离器105和适配器107固定，套上调节环106，与装有激光器芯片103和柔性线路板101的管壳110进行耦合，光功率最大的时候，调节环108通过激光焊接的方式固定，同时连接管壳110和适配器107；管壳110平行逢焊封盖，完成激光器器件的封装。应当指出的是，给激光器芯片103加电时，可以是采用电源加探针给激光器芯片供电，也可以是用PCB板和激光器芯片之间打线，进行供电，在进行管壳110封盖时，还可以采用粘胶、激光焊接等其他工艺。
在一个实施例中，请参阅图1，电路板50为PSM4电路板，光纤组件20为PSM4光纤组件，探测器504为PSM4探测器，PSM4光纤组件的一端通过插芯23与激光器器件10的适配器连接，PSM4光纤组件的另一端与PSM4探测器耦合连接。
具体地，在QSFP28PSM4光模块装配结构下，PSM4电路板分为正反两面，各激光器器件10分别固定于PSM4电路板正面501，插芯23为LC插芯，PSM4光纤组件的一端通过LC插芯与固定连接于PSM4电路板正面501的激光器器件10进行可插拔连接，探测器504设置于PSM4电路板反面502，PSM4光纤组件的另一端与PSM4电路板反面502的探测器504耦合连接。电路板50设置有探测器载体503，探测器504通过探测器载体503置于电路板。电路板50为PSM4电路板时，探测器504为PSM4探测器，相应的探测器载体503为PSM4探测器载体，在PSM4电路板的反面502上指定位置，贴装有PSM4探测器载体，PSM4探测器设置于PSM4探测器载体，通过PSM4探测器载体与PSM4电路板的反面连接，最终封装得到QSFP28PSM4光模块装配结构。采用这种形式的封装，避免出现QSFP28PSM4光模块在封装过程中，其中光纤弄断一根，所有的发射器件物料全部报废的问题。
进一步地，请参阅图3，PSM4光纤组件的MPO为12芯单模光纤孔，上面4个通道构成4芯光纤阵列206，用于接收端的耦合；下面4个通道通过4根微弯光纤210制作成4个LC插芯，4个LC插芯分别是202、203、204和205。4芯光纤阵列206的末端需要抛光成45°角，形成抛光45°的FA209。V型槽207和玻璃盖板208用于固定光纤，保证抛光45°的FA209间距精度和器件可靠性。请参阅图4，PSM4光纤组件的另一端与PSM4电路板反面502的探测器504耦合连接时，抛光45°FA209将光纤中的光反射进入PSM4探测器504，耦合到光电流最大后，将玻璃盖板208点胶固定在PSM4电路板反面502，进而保证抛光45°的FA209间距精度和器件可靠性。
在一个实施例中，激光器器件10的数量为4个，且各激光器器件10的激光波长相等。
具体地，4个激光器器件10分别固定于PSM4电路板正面501，4个激光器器件10所发射的激光波长相等。在一个实施例中，激光器器件10焊接于电路板，即各激光器器件10分别通过焊接的方式固定在PSM4电路板正面501的合适位置。在进行焊接时，可以采用激光焊接、焊锡焊接和共晶焊接等方式。
在一个实施例中，请参阅图5，电路板为CWDM4电路板60，探测器为CWDM4探测器604，光纤组件20包括合波器耦合组件21和分波器耦合组件22，合波器耦合组件21通过插芯23与激光器器件10的适配器连接，分波器耦合组件22与CWDM4探测器耦合连接。
具体地，在QSFP28CWDM4光模块装配结构下，CWDM4电路板60分为正反两面，各激光器器件10分别固定于CWDM4电路板正面601，插芯23为LC插芯，合波器耦合组件21通过LC插芯23与固定连接于CWDM4电路板正面601的激光器器件10进行可插拔连接，CWDM4探测器604设置于CWDM4电路板反面602，分波器耦合组件22与CWDM4探测器604耦合连接。CWDM4电路板反面602的指定位置上贴装有CWDM4探测器载体603，CWDM4探测器604设置于CWDM4探测器载体604，通过CWDM4探测器载体604与CWDM4电路板反面602连接，最终封装得到QSFP28CWDM4光模块装配结构。采用这种形式的封装，避免出现QSFP28CWDM4光模块在封装过程中，其中一个发射器件损坏需要报废，之前耦合好的发射器件需要全部报废的问题。
进一步地，请参阅图6，合波器耦合组件21的四个输入端分别为303、304、305和306，且303、304、305和306均被做成了标准的LC插芯，合波端302时LC适配器，4个标准的LC插芯和1个适配器构成的光纤FA组件与合波器芯片301进行耦合对准后，点胶固定。请参阅图7，分波器耦合组件22的输入端401是标准的LC适配器，V型槽402和FA玻璃盖板404一起将单模光纤固定，抛光8°角，然后与分波器芯片403进行耦合对准，分波器玻璃盖板405用于研磨过程中保护分波器芯片403波导的端面。请参阅图8，分波器耦合组件22在与CWDM4探测器604进行耦合时，抛光45°分波器芯片403将波导中的光反射进入CWDM4探测器604，耦合到光电流最大后，将玻璃盖板405点胶固定在PSM4电路板反面602。更进一步地，合波器耦合组件21的四个输入端303、304、305和306的波长分别为1270nm、1290nm、1310nm和1330nm。应当指出的是，四个输入端303、304、305和306的波长的顺序并不唯一，即输入端303的波长不一定为1270nm，还可以是1290nm、1310nm和1330nm，只要保证四个输入端的波长包括1270nm、1290nm、1310nm和1330nm即可，分波器耦合组件22中的分波器芯片403与FA玻璃盖板404之间的抛光角度并不仅限于本实施例中的8°角，还可以是0°、4°和6°等其它角度的抛光。分波器耦合组件22在与CWDM4探测器604进行耦合时，玻璃盖板405可以不使用。
在一个实施例中，激光器器件10的数量为4个，且各激光器器件10的激光波长为4个稀疏波分复用波长。
具体地，4个激光器器件10分别固定于CWDM4电路板正面601，4个激光器器件10所发射的激光波长为4个稀疏波分复用波长，进一步地，4个激光器器件10所发射的激光波长分别为1270nm、1290nm、1310nm和1330nm，各激光器的波长与和它相连接的合波器耦合组件21的输入端波长相对应的。在一个实施例中，激光器器件10焊接于电路板，即各激光器器件10分别通过焊接的方式固定在CWDM4电路板正面601的合适位置。在进行焊接时，可以采用激光焊接、焊锡焊接和共晶焊接等方式。
上述QSFP28光模块装配结构中，光纤组件采用LC插芯的形式与分立的激光器器件进行连接，在其中一个激光器器件出现问题时，可直接对其进行更换，避免其中一个激光器器件出现故障，其余激光器器件均要报废或者之前耦合好的激光器器件均需要报废的问题，与传统的QSFP28光模块装配结构相比较，具有可靠性强的优点。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种QSFP28光模块装配结构，其特征在于，包括电路板、光纤组件、探测器、插芯和两个或两个以上的激光器器件，各所述激光器器件分别固定于所述电路板，且所述光纤组件的一端通过所述插芯与所述激光器器件连接，所述探测器置于所述电路板，所述光纤组件的另一端与所述探测器耦合连接。
2.根据权利要求1所述的QSFP28光模块装配结构，其特征在于，所述激光器器件包括柔性线路板、激光器芯片、背光探测器、耦合透镜、隔离器、管壳和适配器，所述背光探测器、所述激光器芯片、所述耦合透镜和所述隔离器均位于所述管壳内部，所述柔性线路板的一端位于所述管壳内部，所述柔性线路板的另一端位于所述管壳外部，所述背光探测器置于所述柔性线路板位于所述管壳内部的一端，与所述柔性线路板键合连接，所述激光器芯片置于所述管壳内部靠近所述柔性线路板的一端，与所述柔性线路板键合连接，所述适配器设置于所述管壳，所述隔离器置于所述管壳内部靠近所述管壳与所述适配器连接的一端，所述耦合透镜置于所述激光器芯片与所述隔离器之间。
3.根据权利要求2所述的QSFP28光模块装配结构，其特征在于，所述激光器器件还包括调节环，所述适配器与所述管壳通过所述调节环固定连接。
4.根据权利要求2所述的QSFP28光模块装配结构，其特征在于，所述激光器器件还包括柔性线路板垫块和陶瓷基板，所述柔性线路板垫块与所述陶瓷基板均固定于所述管壳内侧，所述柔性线路板位于所述管壳内部的一端粘接于所述柔性线路板垫块，所述激光器芯片与所述耦合透镜均固定连接于所述陶瓷基板。
5.根据权利要求2所述的QSFP28光模块装配结构，其特征在于，所述电路板为PSM4电路板，所述光纤组件为PSM4光纤组件，所述探测器为PSM4探测器，所述PSM4光纤组件的一端通过所述插芯与所述激光器器件的适配器连接，所述PSM4光纤组件的另一端与所述PSM4探测器耦合连接。
6.根据权利要求5所述的QSFP28光模块装配结构，其特征在于，所述激光器器件的数量为4个，且各所述激光器器件的激光波长相等。
7.根据权利要求2所述的QSFP28光模块装配结构，其特征在于，所述电路板为CWDM4电路板，所述探测器为CWDM4探测器，所述光纤组件包括合波器耦合组件和分波器耦合组件，所述合波器耦合组件通过所述插芯与所述激光器器件的适配器连接，所述分波器耦合组件与所述CWDM4探测器耦合连接。
8.根据权利要求7所述的QSFP28光模块装配结构，其特征在于，所述激光器器件的数量为4个，且各所述激光器器件的激光波长为4个稀疏波分复用波长。
9.根据权利要求1所述的QSFP28光模块装配结构，其特征在于，所述电路板设置有探测器载体，所述探测器通过所述探测器载体置于所述电路板。
10.根据权利要求1所述的QSFP28光模块装配结构，其特征在于，所述激光器器件焊接于所述电路板。
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