CN211878238U - 光发射组件、光学收发模块及光纤缆线模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光发射组件、光学收发模块及光纤缆线模块。光学收发模块包括基板、光接收组件及光发射组件，其中光发射组件包括光发射器、密封型壳体、电路基板及电容器，所述光发射器、电路基板及电容器是设置于所述密封型壳体内，所述光发射器是设置于所述电路基板上，所述电容器是电性连接于所述光发射组件的内引脚与所述电路基板之间。在本实用新型中，可调整光发射组件的系统阻抗。

Description

光发射组件、光学收发模块及光纤缆线模块

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模块及其应用的光纤缆线模块。

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频宽限制，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。当光收发器进行小型化时，需再同时改善光收发器的成本及使用频宽。

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模块，以改善光收发器的成本及使用频宽。

为实现上述目的及其他目的，本实用新型提出一种光发射组件，包括：

密封型壳体；

电路基板，设置于所述密封型壳体内；

光发射器，设置于所述电路基板上；及

电容器，电性连接于所述光发射组件的内引脚与所述电路基板之间。

本实用新型还提出一种光学收发模块：包括

基板；

光接收组件，连接于所述基板；以及

光发射组件，连接于所述基板，其中所述光发射组件包括光发射器、密封型壳体、电路基板及电容器，所述光发射器、电路基板及电容器是设置于所述密封型壳体内，所述光发射器是设置于所述电路基板上，所述电容器是电性连接于所述光发射组件的内引脚与所述电路基板之间。

在不同的实施例中，所述光发射组件还包括基座及支柱，所述支柱是设置于所述基座上，所述电路基板是设置于支柱上。

在不同的实施例中，所述电容器设置于所述基座的内表面上，且位于所述内引脚与电路基板之间。

在不同的实施例中，所述光发射组件的系统阻抗为20ohm～50ohm。

在不同的实施例中，所述电容器是通过引线来电性连接于所述光发射组件的内引脚与所述电路基板之间。

在不同的实施例中，所述引线包括第一引线及第二引线，所述第一引线是连接于所述电路基板与电容器之间，所述第二引线是连接于所述电容器与内引脚之间。

在不同的实施例中，所述第一引线及第二引线是连接于所述电容器的同一表面上。

在不同的实施例中，所述引线的长度为100um～1500um。

在不同的实施例中，所述电容器的电容值为0.05pF～1pF。

本实用新型还提出一种光纤缆线模块，包括：

光纤缆线；

光学收发模块,包括：

基板；

光接收组件，连接于所述基板；以及

光发射组件，连接于所述基板，其中所述光发射组件包括光发射器、密封型壳体、电路基板及电容器，所述光发射器、电路基板及电容器是设置于所述密封型壳体内，所述光发射器是设置于所述电路基板上，所述电容器是电性连接于所述光发射组件的内引脚与所述电路基板之间。

本实用新型提出一种光学收发模块，可调整光发射组件的系统阻抗至适当的系统阻抗，避免高频讯号反射，且加大频宽，因而适合于高频讯号的光学收发模块。再者，电容器与引线的制程简单，而可降低光发射组件的制程成本，有利于光学收发模块的整体成本。

附图说明

图1是使用本实用新型光学缆线模块的一系统的一实施例的方块图；

图2为本实用新型光学收发模块的一实施例的示意图；

图3至图4为本实用新型光发射组件的一实施例的示意图；

图5为本实用新型光发射组件的内引脚、引线及电容器的等效电路图；

图6A及图6B分别是未设有电容器时的频率响应图及眼图；

图7A及图7B分别是设有电容器时的频率响应图及眼图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本实用新型可用以实施的特定实施例。本实用新型所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本实用新型，而非用以限制本实用新型。

附图和说明被认为在本质上是示出性的，而不是限制性的。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。另外，为了理解和便于描述，附图中示出的每个组件的尺寸和厚度是任意示出的，但是本实用新型不限于此。

在附图中，为了清晰起见，夸大了层、膜、面板、区域等的厚度。在附图中，为了理解和便于描述，夸大了一些层和区域的厚度。将理解的是，当例如层、膜、区域或基底的组件被称作“在”另一组件“上”时，所述组件可以直接在所述另一组件上，或者也可以存在中间组件。

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学缆线模块100，图1为使用所述光学缆线模块100的流程图，所述光学缆线模块100包括光学收发模块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模块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)、超行动个人计算机、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模块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模块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模块110。所述光学收发模块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模块110可支持经由一光学界面的通信。在各种实施例中，所述光学收发模块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)、超行动个人计算机、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，所述光学收发模块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模块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。所述光学收发模块110可为一光引擎，用于产生光讯号及/或接收并处理光讯号。所述光学收发模块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，所述光学收发模块110可用来遵照或依据一或多种通信协议处理该等光讯号。对于所述光学收发模块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。不论所述光学收发模块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，所述光学收发模块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，其为本实用新型光学收发模块的一实施例的示意图。本实施例提出的光学收发模块110可包括基板111、处理器112、光发射组件113及光接收组件114。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。光发射组件113及光接收组件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。光发射组件113及光接收组件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。

此外，在一些实施例中，基板111相对的两个表面上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，光接收组件114可设置于基板111的一表面上，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的另一表面上。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，光接收组件114也可通过芯片直接封装(chip on board)方式来固定于基板111上。

在本实施例中，光学收发模块110可例如应用于四光纤通道并行传输(ParallelSingle Mode 4lane,PSM4)的技术，其是经由多个光发射组件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，光学收发模块110除应用PSM4的技术外，亦可应用于各式多光纤信道波长分波多任务(multi-channel，WDM)，例如但不限于:二位相位偏移调变(Binary Phase Shift Keying，BPSK)，四位相位偏移调变(QuadraturePhase Shift Keying， QPSK)、粗式波长分割多任务转换(Conventional/CoarseWavelength Division Multiplexing， CWDM)、高密度分波多任务(Dense WavelengthDivision Multiplexing，DWDM)、光增/减多任务(Optical Add/Drop Multiplexer，OADM)、可调光增/减多任务(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer，ROADM)、LR4或类似之相关光通讯技术。

如图3及图4所示，每一光发射组件113可包括光发射器113a及密封型壳体113b，且光发射器113a可完全地密封于一个或多个密封型壳体113b内，亦即光发射组件113内的光发射器113a并不会接触到光发射组件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，光发射组件113的密封程度可符合工业用途TO(Transmitter Optical Sub-Assembly)类型封装的气密要求。例如，每一多个光发射组件113的密封程度可为1x10^-12～5x10^-7(atm*cc/sec)。

在各种实施例中，光发射组件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内，且不具有外露的间隙，以确保光发射组件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。

在不同实施例中，通过光发射组件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，通过光发射组件113的设置排列及/或基板111的设计，可将多个光发射组件113配置及封装于一小型的光学收发模块110内，实现光学收发模块的小型化。

在不同实施例中，多个光接收组件114也可交错设置，所述多个光发射组件的光接收方向之间具有一夹角是介于90度与180度之间。

在不同实施例中，光接收组件114与基板之间可具有一倾斜角度，光接收组件与基板之间的倾斜角度可小于90度，例如介于0度与90度之间，如1度、5度、30度、60度或45 度。

在一些实施例中，光接收组件114可例如为筒型光接收组件，又例如可为插件式筒型 (TO-CAN)光接收组件。其中，筒型光接收组件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，每一多个筒型光接收组件的密封程度可为 1x10^-12～5*10^-7(atm*cc/sec)。在一实施例中，更具体地，每一所述多个筒型光接收组件的密封程度可为1x10^-9～5x10^-8(atm*cc/sec)。然不限于此，在一些实施例中，光接收组件114亦可非密封型的光接收组件。

值得说明的是，在不同实施例中，光发射组件113及光接收组件114可以有不同的排列、组合、及/或配置。例如，在一些实施例中，光发射组件113及光接收组件114可设置于基板 111的同一侧上。然不限于此，在一些实施例中，光发射组件113及光接收组件114也可分别设置于基板111的不同侧上。

如图3及图4所示，在不同的实施例中，每一光发射组件113还可包括基座113c、支柱 113d、电路基板113e、电容器113f及引线113g、113h。光发射器113a、基座113c、支柱113d、电路基板113e、电容器113f及引线113g、113h是设置于密封型壳体113b内。支柱113d是设置于基座113c上，电路基板113e是设置于支柱113d上，光发射器113a是设置于电路基板113e上，电容器113f可通过引线113g、113h来电性连接于光发射组件113的内引脚113i与电路基板113e之间。

如图3及图4所示，密封型壳体113b及基座113c可形成密闭空间，以容置光发射器113a、支柱113d及电路基板113e。支柱113d可由基座113g所延伸而出设置，用以支撑电路基板 113e。在不同的实施例中，支柱113d的数量可为一个或多个，以支撑不同的电路组件。在不同实施例中，支柱113d可以是一体成型地形成于基座113c上，亦即支柱113d与基座113c可具有相同材料，例如具有良好导热性的金属。在一些实施例中，支柱113d可为半圆形柱状，然不限于此，在一些实施例中，支柱113d可为矩形柱状、圆柱状、锥状或其他立体形状。

如图3及图4所示，在不同的实施例中，电路基板113e可设有电路，用以设置光发射器 113a，且电路基板113e可包括良导热材料(例如陶瓷、氧化铝、氮化铝)所制成，以改善散热效率，减少高频信号损耗。

在不同的实施例中，电容器113f可设置于光发射组件113内的适当位置，并可通过引线 113g、113h来电性连接于光发射组件113的内引脚113i与电路基板113e之间，用于调整光发射组件113的系统阻抗至一预设的系统阻抗(例如20ohm～50ohm)，以避免高频讯号反射，並可加大频宽。

在一些实施例中，如图3及图4所示，电容器113f可设置于基座113c的内表面上，且位于内引脚113i与电路基板113e之间，以缩短引线长度。然不限于此，电容器113f亦可设置于光发射组件113内的其他适当位置上，例如密封型壳体113b内或支柱113d上。

在一些实施例中，电容器113f可例如为单层电容器(single layer capacitor，SLC)或其他适当的电容器，电容器113f的电容值例如为0.05pF～1pF。然不限于此，电容器113f的电容值亦可依据光发射组件113的整体阻抗来进行调整配置，以调整光发射组件113的系统阻抗至适当的系统阻抗。

在不同的实施例中，如图3及图4所示，引线113g、113h可包括第一引线113g及第二引线113h。第一引线113g是连接于电路基板113e与电容器113f之间，亦即可电性连接光发射器113a与电容器113f之间。第二引线113h是连接于电容器113f与内引脚113i之间，且第一引线113g及第二引线113h可连接于电容器113f的同一表面上。在不同的实施例中，引线113g及/或113h的长度例如为100um～1500um。然不限于此，引线113g、113h的长度亦可依据光发射组件113的整体阻抗来进行调整配置，以进一步调整光发射组件113的系统阻抗至适当的系统阻抗。

值得说明的是，如图5所示，内引脚113i的等效电感L3、第一引线113g的等效电感L4、第二引线113h的等效电感L5及电容器113f的等效电容C1可形成T形等效电路。通过调整T形等效电路的阻抗，可进一步调整光发射组件113的系统阻抗至适当的系统阻抗。

图6A及图6B分别是未设有电容器时的频率响应图及眼图(eye pattern)，图7A及图7B 分别是设有电容器时的频率响应图及眼图。如图6A、图6B、图7A及图7B所示，通过光发射组件113的电容器113f配置，光发射组件113的频宽及高频信号的传输有明显地的改善。

因此，通过光发射组件113的电容器113f与引线113g、113h配置，可改善光发射组件 113的引线电感阻抗，以调整光发射组件113的系统阻抗至适当的系统阻抗，并可避免高频讯号反射，且加大频宽，因而适合于高频讯号(10Gb/s以上)的光学收发模块110。再者，电容器113f与引线113g、113h的制程简单，而可降低光发射组件113的制程成本，有利于光学收发模块110的整体成本。

在不同的实施例中，每一光发射组件113还可包括至少一光学透镜(未显示)，用以将光发射器113a所发出的光信号进行光学改善，例如聚焦、准直、发散等。

“在一些实施例中”及“在各种实施例中”等用语被重复地使用。该用语通常不是指相同的实施例；但它亦可以是指相同的实施例。“包含”、“具有”及“包括”等用词是同义词，除非其前后文意显示出其它意思。

虽然各种方法、设备、及系统的例子已被描述于本文中，但本揭示内容涵盖的范围并不局限于此。相反地，本揭示内容涵盖所有合理地落在权利要求界定的范围内的方法、设备、系统及制造之物，权利要求的范围应依据已被建立的申请专利范围解释原理来加以解读。例如，虽然上面揭示的系统的例子在其它构件之外还包括可自硬件上执行的软件或或韧体，但应被理解的是，该等系统只是示范性的例子，并应被解读为是限制性的例子。详言之，任何或所有被揭示的硬件、软件、及/或韧体构件可被专门地被体现为硬件、专门地被体现为软件、专门地被体现为韧体、或硬件、软件及/或韧体的一些组合。

综上所述，虽然本实用新型已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本实用新型，本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种光发射组件，其特征在于，包括：

密封型壳体；

电路基板，设置于所述密封型壳体内；

光发射器，设置于所述电路基板上；及

电容器，电性连接于所述光发射组件的内引脚与所述电路基板之间。

2.根据权利要求1所述的光发射组件，其特征在于：所述光发射组件还包括基座及支柱，所述支柱是设置于所述基座上，所述电路基板是设置于支柱上。

3.根据权利要求2所述的光发射组件，其特征在于：所述电容器设置于所述基座的内表面上，且位于所述内引脚与电路基板之间。

4.根据权利要求1所述的光发射组件，其特征在于：所述电容器的电容值为0.05pF～1pF。

5.根据权利要求1所述的光发射组件，其特征在于：所述电容器是通过引线来电性连接于所述光发射组件的内引脚与所述电路基板之间。

6.根据权利要求5所述的光发射组件，其特征在于：所述引线包括第一引线及第二引线，所述第一引线是连接于所述电路基板与电容器之间，所述第二引线是连接于所述电容器与内引脚之间。

7.根据权利要求6所述的光发射组件，其特征在于：所述第一引线及第二引线是连接于所述电容器的同一表面上。

8.根据权利要求5所述的光发射组件，其特征在于：所述引线的长度为100um～1500um。

9.一种光学收发模块，其特征在于，包括：

基板；

光接收组件，连接于所述基板；以及

光发射组件，连接于所述基板，其中所述光发射组件包括光发射器、密封型壳体、电路基板及电容器，所述光发射器、电路基板及电容器是设置于所述密封型壳体内，所述光发射器是设置于所述电路基板上，所述电容器是电性连接于所述光发射组件的内引脚与所述电路基板之间。

10.一种光纤缆线模块，其特征在于：包括：

光纤缆线；

光学收发模块,包括：

基板；

光接收组件，连接于所述基板；以及

光发射组件，连接于所述基板，其中所述光发射组件包括光发射器、密封型壳体、电路基板及电容器，所述光发射器、电路基板及电容器是设置于所述密封型壳体内，所述光发射器是设置于所述电路基板上，所述电容器是电性连接于所述光发射组件的内引脚与所述电路基板之间。

Images