CN209590344U - 光学收发组件及光纤缆线模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光学收发组件及光纤缆线模块。光学收发组件包括基板、光接收次组件及多个光发射次组件。光接收次组件是设置于基板上，多个光发射次组件连接于所述基板，其中所述多个光发射次组件是交错设置。光纤缆线模块包括光学收发组件及光纤缆线。本实用新型可实现光学模块的小型化。

Description

光学收发组件及光纤缆线模块

技术领域

本实用新型涉及光纤通信技术领域，特别涉及一种光学收发组件及光纤缆线模块。

背景技术

在光纤通信技术的应用中，需要将电信号经过光发射次组件(如激光器)转换为光信号，然后将光信号耦合进传导光信号的光纤中。

目前，对于计算装置的需求持续上升，甚至对于计算装置达到较高性能的需求亦在提升中。然而，传统的电性I/O(输入/输出)信号传递并无不预期会与对于性能增加的需求，特别是对于未来高性能计算的期待齐步并进。现今，I/O信号是通过电路板自处理器来回地电性传送并向外输送至周边装置。电性信号必需经过焊料接头、缆线及其他电性导体。因此，电性I/O信号速率会受电性连接器的电性特性所限制。

传统的电信传输系统逐渐被光纤传输系统所取代。光纤传输系统由于并不具有带宽限制，具有高速传输、传输距离长、材质不受电磁波干扰等优点，因此，目前电子产业多朝光纤传输的方向进行研发。

然而，近几年，要求光收发器等光学模块的进一步的小型化，因此需要对光纤传输系统的结构进行优化。

实用新型内容

为解决现有问题，本实用新型提出一种光学收发组件，以实现减少光学收发组件的复杂性，实现光学收发组件体积小型化。

为实现上述目，本实用新型提出一种光学收发组件，包括：

壳体；

基板，设置在所述壳体内，所述基板包括至少一个凹部；

光接收次组件，设置在所述基板上；

光发射次组件，连接于所述基板，其中所述光发射次组件被设置于所述基板的凹部内。

可选的，所述基板包括至少一个凸部，所述凸部是突出于所述基板，所述凹部是形成于所述凸部的至少一侧。

可选的，所述基板包括多个凹部，所述多个凹部具有不同的长度或深度。

可选的，所述基板具有至少一个呈L字形状、I 字形状或F字形状的部分。

可选的，所述基板具有至少一个呈阶梯形状的部分。

可选的，所述基板相对的第一表面及第二表面设置有不同的电路。

可选的，还包括连接板，所述光发射次组件通过所述连接板来连接于所述基板。

可选的，所述连接板包括第一连接板及第二连接板。

可选的，所述基板的凹部为镂空的凹洞。

本实用新型还提供一种光纤缆线模块，包括：

光纤缆线；

光学收发组件，其包括：

壳体；

基板，设置在所述壳体内，所述基板包括至少一个凹部；

光接收次组件，设置在所述基板上；

光发射次组件，连接于所述基板，其中所述光发射次组件被设置于所述基板的凹部内。

本实用新型提出一种光学收发组件，实现了光学收发组件体积小型紧凑化(compact design)，有效地利用了光学收发组件的内部空间，同时本实用新型提出的光学收发组件结构简单，易于制造。

附图说明

图1是使用本实用新型光纤缆线模块的一系统的一实施例的方块图；

图2至图4为本实用新型光学收发组件的一实施例的示意图；

图5A、图5B至图9为本实用新型基板的不同实施例的示意图；

图10为本实用新型光发射次组件的一实施例的示意图；

图11为本实用新型光学收发组件的一实施例的示意图

图12至图14为本实用新型基板的不同实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

另外，在说明书中，除非明确地描述为相反的，否则词语“包括”将被理解为意指包括所述组件，但是不排除任何其它组件。此外，在说明书中，“在......上”意指位于目标组件上方或者下方，而不意指必须位于基于重力方向的顶部上。

请参阅图1，本实施例提出一种光纤缆线模块100，图1为使用所述光纤缆线模块100的流程图，所述光纤缆线模块100包括光学收发组件110，光纤缆线130及电子装置101。所述电子装置101可以是许多运算或显示装置中的任何一种，其包括但不局限于数据中心、桌上型或膝上型计算机、笔记本电脑、超薄型笔记本、平板计算机、笔记本、或其它运算装置。除了运算装置之外，可被了解的是，许多其他类型的所述电子装置101可包含一或多种描述于本实用新型中的所述光学收发组件110及/或匹配端口102，且描述于本实用新型中的实施例可等效地应用在这些电子装置上。这些其它电子装置101的例子可包括电动车、手持式装置、智能型手机、媒体装置、个人数字助理(PDA)、便携式个人计算机、移动电话、多媒体装置、内存装置、照相机、录音机、I/O装置、服务器、机顶盒、打印机、扫描机、监视器、电视机、电子广告牌、投影机、娱乐控制单元、可携式音乐播放器、数字摄影机、上网装置、游戏设备、游戏主机、或任何可以包括所述光学收发组件110及/或所述匹配端口102的其它电子装置101。在其它实施例中，所述电子装置101可以是任何其他处理数据或影像的电子装置。

如图1所示，所述光纤缆线130是连接于所述光学收发组件110，用于传输光学信号。所述光纤缆线130可包括至少一或多条光纤芯，用于允许光学信号在光纤芯内传输。

请参阅图1，所述电子装置101可包括处理器103，其可代表任何类型的处理电性及/或光学I/O信号的处理组件。可理解的是，所述处理器103可以是一单一处理装置，或多个分开的装置。所述处理器103可包括或可以是一微处理器、可程序逻辑装置或数组、微型控制器、讯号处理器、或某些组合。

请参阅图1，所述电子装置101的所述匹配端口102可用于作为一界面，以连接至所述光学收发组件110。所述光学收发组件110可允许另一周边装置105与所述电子装置101相互连接。本实施例的所述光学收发组件110可支持经由一光学界面的通信。在各种实施例中，所述光学收发组件110也可支持透过一电性界面的通信。

请参阅图1，所述周边装置105可以是一外围I/O装置。在各种实施例中，所述周边装置105可以是多种运算装置中的任何一种，其包括但不局限于桌上型或膝上型计算机、笔记本电脑、超薄型笔记本、平板计算机、笔记本、或其它运算装置。除了运算装置之外，可被了解的是，周边装置105可包括电动车、手持式装置、智能型手机、媒体装置、个人数字助理(PDA)、便携式个人计算机、移动电话、多媒体装置、内存装置、照相机、录音机、I/O装置、服务器、机顶盒、打印机、扫描机、监视器、电视机、电子广告牌、投影机、娱乐控制单元、可携式音乐播放器、数字摄影机、上网装置、游戏设备、游戏主机、或其他电子装置。

请参阅图1，在一实施例中，所述电子装置101也可包括内部的光学路径。所述光学路径可代表一或多个组件，其可包括在所述处理器103与所述匹配端口102之间传送一光学信号的处理及/或终止组件。传送一信号可包括产生及转换至光学性、或接收及转换至电性。在一实施例中，装置也可包括电性路径。电性路径代表在所述处理器103与所述匹配端口102之间传送一电信号的一或多个组件。

请参阅图1，所述光学收发组件110可用于对应配接所述电子装置101的匹配端口102。在本实施例中，将一连接器插头和另一者配接可以是用来提供一机械式连接。将一连接器插头与另一者配接通常亦提供通信连接。所述匹配端口102可包括一罩壳104，其可提供该机械式连接机构。所述匹配端口102可包括一或多个光学界面构件。路径106可代表一或多个构件，其可包括用来传递光讯号(或光讯号及电讯号)于所述处理器103和所述匹配端口102之间的处理及/或终止构件。传递讯号可包括产生并转换成光讯号、或接收并转换成电讯号。

请参阅图1，本实用新型的所述光学收发组件110可被称为光学连接器或光学接头。一般而言，此一光学连接器可用于提供和一匹配的连接器及一光学组件相界接的实体连接界面。所述光学收发组件110可为一光引擎，用于产生光讯号及/或接收并处理光讯号。所述光学收发组件110可提供从电-至-光信号或从光-至-电信号的转换。

在一些实施例中，所述光学收发组件110可用来遵照或依据一或多种通信协议处理该等光讯号。对于所述光学收发组件110用来传递一光讯号及一电讯号的实施例而言，光学界面和电性界面可依据相同的协议，但这并不是绝对必要的。不论所述光学收发组件110是依据电性I/O界面的协议，或是依据一不同的协议或标准来处理讯号，所述光学收发组件110都可为了一预期的(intended)的协议而被建构或程序化于一特定的模块内，且不同的收发模块或光引擎可为了不同的协定而被建构。

请参阅图2-图4，其为本实用新型光学收发组件的一实施例的示意图。本实施例提出的光学收发组件110可包括基板111、处理器112、光发射次组件113、光接收次组件114、连接器115、壳体116、连接板117及固定器118。基板111可具有相对的第一表面111a及第二表面111b，基板111例如为印刷电路板(PCB)或陶瓷基板，并可包括例如插脚或连接球，用于介接至一外部装置。处理器112是连接于基板111，处理器112可为任何类型的处理器晶粒或光学IC，而非限制于任一特定的处理器类型。光发射次组件113及光接收次组件114是连接至基板111上的处理器112，分别用于发射及接收光信号。光发射次组件113及光接收次组件114可包括传输电子信号之发射电路和接收电路，更具体的说，是处理对应光信号之电子信号的时序或其它协议方面的事项。壳体116可具有内部空间，用以容设基板111、处理器112、光发射次组件113、光接收次组件114、连接器115、连接板117及固定器118。连接板117是连接于基板111及光发射次组件113之间，固定器118可用于定位及固定光发射次组件113的设置，以维持光纤通道以及光收发组件之间接合的特性损失和可靠性。

请参阅图4至图9，所述基板111是设置在所述壳体116内，所述基板111可包括至少一凸部111c和至少一凹部111d，凸部111c是突出于基板111，凹部111d是形成于凸部111c的至少一侧。其中，光发射次组件113可容设于凹部111d内。亦即，光发射次组件113可设置于凸部111c的至少一侧。值得注意是，电路或IC芯片亦可形成于基板111的凸部111c表面上，以增加电路的设置面积。

在不同实施例中，如图5A、图5B、图6、图7所示，基板111可具有一个或多个凸字形状，此时，多个凹部111d可分别位于所述凸部111c的相对两侧。其中，如图7所示，多个凹部111d之中亦可具有不同的长度或深度。如此，可依需求来容设不同尺寸的光发射次组件113。再者，通过基板111的凸字形状，可隔离不同的电路(例如连接至光发射次组件113的软性电路板)，避免因空间重迭而互相干扰的情形。

在不同实施例中，如图8所示，基板111可具有至少一L字形状，此时，至少一凹部111d可位于所述凸部111c的至少一侧。如图9所示，基板111可具有至少一阶梯形状，此时，多个凹部111d可位于所述凸部111c的至少一侧。

此外，在一些实施例中，基板111相对的第一表面111a及第二表面111b皆可设置有不同的电路，用于设置不同功能的电路、芯片或组件。举例说明，光接收次组件114可设置于基板111的第一表面111a上，而处理器112及IC芯片(例如但不限于LDD、PA、CDR、DSP芯片等)可设置于基板111的第二表面111b上。如此，可增加电路或芯片的设置空间，并可对应缩减基板111的尺寸。在一些实施例中，光接收次组件114也可通过芯片直接封装(chip onboard)方式来固定于基板111的第一表面111a上。

在本实施例中，光学收发组件110可例如应用于四光纤通道并行传输(ParallelSingle Mode 4 lane, PSM4)的技术，其是经由多个光发射次组件113分别将四个激光源不同波长的光导入光纤中，通过光纤来进行中、长距离的传输。光接收次组件114可接收光信号，并可将处理过的光信号分别导引至不同的通道。然不限于此，光学收发组件110除应用PSM4的技术外，亦可应用于波长分波多任务(WDM)，二位相位偏移调变(Binary PhaseShift Keying，BPSK)，四位相位偏移调变(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)、粗式波长分割多任务转换(Conventional/Coarse Wavelength Division Multiplexing，CWDM)高密度分波多任务(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)、光塞取多任务(Optical Add/Drop Multiplexer，OADM)、可调光塞取多任务(Reconfigurable OpticalAdd/Drop Multiplexer，ROADM)、或类似之相关光通讯技术。

如图4所示，一个或多个光发射次组件113可通过连接板117来连接于所述基板111，且多个光发射次组件113可进行交错设置。其中，多个光发射次组件113的出光方向(即光信号的射出方向)之间具有一夹角，此夹角例如是介于90度与180度之间，亦即多个光发射次组件113之间可前后交错地设置排列。当多个光发射次组件113之间为前后相互交错地设置排列时，多个光发射次组件113的出光方向可大约为相互相反或相互不同，即多个光发射次组件113的出光方向之间的夹角是大约为180度。

如图4所示，每一光发射次组件113包括光发射器113a、密封型壳体113b及筒状件113c，且光发射器113a是完全地密封于一个或多个密封型壳体113b内，亦即光发射次组件113内的光发射器113a并不会接触到光发射次组件113之外的外部环境或空气，以避免光发射器113a 的组件老化，确保光发射器113a 的组件性能，大幅延长组件的使用寿命。其中，光发射次组件113的密封程度为符合工业用途TO (Transmitter Optical Sub-Assembly)类型封装的气密要求。例如，每一多个光发射次组件113的密封程度可为1x10^-12 ~5x10^-7atm*cc/sec。

在各种实施例中，光发射次组件113的光发射器113a所发出的光信号的波长可位于近红外光至红外光的范围，约为830纳米(nm)~1660纳米。光发射器113a可为可为适于产生光信号之任一种类型的激光芯片(例如边射型激光装置，FP/DFB/EML 激光，或垂直腔表面发光型激光，VCSEL)。

在不同实施例中，光发射器113a可直接密封于密封型壳体113b，且不具有外露的间隙，以确保光发射次组件113的密封性。在一些实施例中，密封型壳体113b例如为圆筒型壳体。筒状件113c是设置于密封型壳体113b的一侧。筒状件113c的内部可设有耦光透镜(未显示)，例如凸透镜或球形透镜，用于将光发射器113a所射出的光信号经由筒状件113c耦光至外部光纤。因此，每一光接收次组件的出光方向是由密封型壳体113b内的光发射器113a朝向筒状件113c。

在不同实施例中，密封型壳体113b的直径或宽度是大于筒状件113c的直径或宽度。如此，通过多个光发射次组件113之间的前后交错排列，可允许多个光发射次组件113更紧密地排列配置，以减少多个光发射次组件113的配置空间，因而可将更多个光发射次组件113配置及封装于一小型的光学收发组件110内，实现光学收发组件的小型化。

请参阅图10，在不同的实施例中，每一光发射次组件113还可包括温度控制单元119，所述温度控制单元119可设置在密封型壳体113b内。在一些实施例中，所述温度控制单元119可包括热敏电阻119a及热电制冷器119b，所述热敏电阻119a固定在所述光发射器113a的底座上，所述热电制冷器119b例如可固定在所述密封型壳体113b内并靠近光发射器113a，所述热敏电阻119a与所述热电制冷器119b电性连接。在本实施例中，通过所述光发射器113a的温度高低改变所述热敏电阻119a的阻值大小，故通过所述热敏电阻119a，可检测到所述光发射器113a的温度。接着，通过控制所述热电制冷器119b的电流流向，可冷却光发射器113a的温度，以控制所述光发射器113a在合理的温度范围内(例如在40-50度)工作，减少因温度变化造成所述光发射器113a发生波长漂移的现象。再者，由于光发射次组件113整体的热负载可被大幅降低，因而可降低光发射次组件113的耗电量。例如，单一个所述光发射次组件113的耗电量范围可被降低在0.1-0.2W，例如四个所述光发射次组件113的耗电量范围则可被降低在0.4-0.8W。在本实施例中，所述热敏电阻119a及热电制冷器119b可例如通过导热胶来固定在光发射器113a的底座上。

如图3所示，连接器115可提供复位向机制以便越过光纤(未示出)来改变光学收发组件110与外部的一些对象(例如，另一装置)之间的光线。例如，连接器115可通过反射面来提供光信号的复位向。连接器115的角度、一般尺寸和形状系取决于光的波长，以及用来制造耦合器的材料和整个系统的要求。在一实施例中，连接器115可设计成提供来自基板111的垂直光和传至基板111的水平光的复位向。

此外，连接器115的尺寸、形状及组态和该标准有关，其包括用于相应的连接器配接的公差。因此，连接器用来整合光学I/O组件的布局(layout)可因为各式标准而有所不同。本领域技术者可理解的是，光学界面需要瞄准线(line-of-sight)连接，用以具有一和接收器界接之光讯号发送器(两者皆可被称为透镜)。因此，连接器的组态将使得透镜不会被相应的电性接点组件遮挡住。例如，光学界面透镜可被设置在该等接点组件的侧边、或上方或下方，端视该连接器内可用空间而定。

在本实施例中，连接器115可例如为MPO(Multi-Fibre Push On)的规格，光纤可以是以多通道的方式一对一的对接。在一些实施例中，可利用CWDM/WDM系统，并经由分光、解分光的步骤，来达到LR4的规格需求。

如图3所示，外壳体116是用于保护及组装基板111、处理器112、多个光发射次组件113、光接收次组件114及连接板117。在其他实施例中，光学收发组件110还可包括平面光-波芯片(PLC)及调变器。平面光-波芯片可为光的传输及其转换成电子信号提供一平面之整合组件，反之亦然。可以理解的是，平面光-波芯片(PLC)的功能也可以被整合于连接器115中。在本实施例中，所述壳体116可包括上壳体116a和下壳体116b，上壳体116a和下壳体116b可组合成一体，并可形成内部空间，以容设基板111、处理器112、多个光发射次组件113、光接收次组件114及连接板117。在一些实施例中，所述壳体116可例如由金属制成，以具有不但能电屏蔽封包在其中的电路、而且还能将电子电路产生的热量有效地散发到所述壳体116外面的功能。

如图4所示，连接板117是连接于基板111与光发射次组件113之间，用以固定定光发射次组件113，并允许光发射次组件113电性连接于基板111上。亦即，通过连接板117，基板111与光发射次组件113之间可相互传送信号。具体地，连接板117可例如包括软性电路板或软性印刷电路板(FPC)，以传送信号于基板111与光发射次组件113之间。

又，如图4所示，通过连接板117，可允许光发射次组件113被设置于基板111的凹部111d内。具体地，连接板117可设置于基板111的凹部111d内，并连接于基板111。且光发射次组件113可设置于连接板117上，并连接于连接板117。因此，通过连接板117，光发射次组件113被设置于基板111的凹部111d内，并电性连接于基板111。

又，如图4所示，连接板117可包括第一连接板117a及第二连接板117b。在一些实施例中，第一连接板117a的一端可连接于基板111的第一表面111a，第二连接板117b的一端可连接于基板111的第二表面111b。因此，通过第一连接板117a及第二连接板117b，多个光发射次组件113可电性连接于基板111的相对两侧表面上的电路，且可形成上下位置的交错配置，因而可将多个密封型光发射次组件113配置及封装于一较小型的光学收发组件110内，实现光学收发组件的小型化。

然不限于此，在一些实施例中，第一连接板117a及第二连接板117b亦可连接于基板111的同一侧表面(第一表面111a或第二表面111b)上。

如图4所示，第一连接板117a及第二连接板117b可具有不同的长度。具体地，在一些实施例中，第二连接板117b的长度可大于第一连接板117a的长度。因此，通过第一连接板117a及第二连接板117b的不同长度，多个光发射次组件113可形成前后位置的交错配置，因而可将多个光发射次组件113同时配置及封装于一较小型的光学收发组件110内，实现光学收发组件的小型化。

又，如图4所示，连接板117的一端可具有弯折结构，并连接于光发射次组件113，此弯折结构(未标示)可对应于光发射次组件113的倾斜角度、位置或其他排列来形成弯折，以对应于光发射次组件113的排列配置。

再者，当光学收发组件110的基板111上的IC在进行高速度运算时，会产生较大的耗电及热量。此时，通过连接板117，可适度分离基板111与光发射次组件113，避免热量直接传至光发射次组件113，因而可有效地降低温度控制单元119的耗电与光学收发组件110的整体耗电量。

如图11所示，在不同的实施例中，可通过固定器118来固定光发射次组件113在光学收发组件110内的位置及排列配置。具体地，固定器118可设置于光学收发组件110的壳体116或基板111上，以固定光发射次组件113。在一些实施例中，固定器118可例如是一体成型地形成于壳体116上。在一些实施例中，固定器118可包括第一固定器118a及第二固定器118b，用以固定多个光发射次组件113，并允许光发射次组件113形成交错排列。如图3所示，第一固定器118a可例如设置于上壳体116a上，第二固定器118b可例如设置于下壳体116b上。再者，固定器118可包括至少一固定凹槽118c，固定凹槽118c的凹槽形状是对应于光发射次组件113的形状(例如密封型壳体113或筒状件113c的形状)，用以容设并卡合光发射次组件113，以固定住光发射次组件113。再者，固定凹槽118c的凹槽形状亦可对应于光发射次组件113的倾斜角度来形成，使得光发射次组件113被倾斜地固定。

如图12所示，在一些实施例中，基板111的凹部111d可为镂空的凹洞，其形成于基板111上。又，如图13及图14所示，通过多个凹部111d形成在基板111上，基板111可具有I 字形状或F字形状的结构。因此，通过基板111上的多个凹部111d，可容设多个光发射次组件113于基板111上。

在不同实施例中，通过光发射次组件113的设置排列及/或基板111的设计，基板111的尺寸可以为符合QSFP28，QSFP+或Micro QSFP+的要求之设计。例如，在一些实施例中，基板111的宽度可约为11~18mm，在一些实施例中，基板111的长度可约为58~73mm，以符合QSFP+或QSFP28的要求。因此，通过光发射次组件113的设置排列及/或基板111的设计，可将多个光发射次组件113配置及封装于一小型的光学收发组件110内，实现光学收发组件的小型化。

本实用新型的光学收发组件可配置及封装多个光发射次组件及光接收次组件于一小型的光学收发组件内，实现光学收发组件的小型化。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种光学收发组件，其特征在于，包括：

壳体；

基板，设置在所述壳体内，所述基板包括至少一个凹部；

光接收次组件，设置在所述基板上；

光发射次组件，连接于所述基板，其中所述光发射次组件被设置于所述基板的凹部内。

2.根据权利要求1所述的光学收发组件，其特征在于：所述基板包括至少一个凸部，所述凸部是突出于所述基板，所述凹部是形成于所述凸部的至少一侧。

3.根据权利要求1所述的光学收发组件，其特征在于：所述基板包括多个凹部，所述多个凹部具有不同的长度或深度。

4.根据权利要求1所述的光学收发组件，其特征在于：所述基板具有至少一个呈L字形状、I 字形状或F字形状的部分。

5.根据权利要求1所述的光学收发组件，其特征在于：所述基板具有至少一个呈阶梯形状的部分。

6.根据权利要求1所述的光学收发组件，其特征在于：所述基板相对的第一表面及第二表面设置有不同的电路。

7.根据权利要求1所述的光学收发组件，其特征在于：还包括连接板，所述光发射次组件通过所述连接板来连接于所述基板。

8.根据权利要求7所述的光学收发组件，其特征在于：所述连接板包括第一连接板及第二连接板。

9.根据权利要求1所述的光学收发组件，其特征在于：所述基板的凹部为镂空的凹洞。

10.一种光纤缆线模块，其特征在于：包括：

光纤缆线；

光学收发组件，其包括：

壳体；

基板，设置在所述壳体内，所述基板包括至少一个凹部；

光接收次组件，设置在所述基板上；

光发射次组件，连接于所述基板，其中所述光发射次组件被设置于所述基板的凹部内。