CN215416012U - 一种400g硅光集成模块 - Google Patents

一种400g硅光集成模块 Download PDF

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魏丹
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Abstract

本实用新型提供了一种400G硅光集成模块,属于光通信技术领域。该400G硅光集成模块包括外壳和光引擎,外壳包括安装座和上盖,光引擎设置于安装座的上方,上盖设置于光引擎的上方,安装座与上盖固定连接,光引擎包括第一PCB板、管壳和光电结构,光电结构设置于管壳的内部,第一PCB板的一端设置有导电触片,第一PCB板上焊接固定有主芯片,光电结构包括第二PCB板、硅光芯片、陶瓷基板、大功率激光器芯片、透镜、光隔离器、光纤阵列和跨阻放大器,管壳的一侧设置有MPO接口,MPO接口固定连接于安装座上,模块制作封装工艺简单,可批量化生产,提高了生产效率,降低生产成本,且集成模块布局合理,散热效果良好,使用稳定,故障率低。

Description

一种400G硅光集成模块
技术领域
本实用新型涉及光通信技术领域,具体而言,涉及一种400G硅光集成模块。
背景技术
近年来,云计算和大数据的快速发展和广泛应用,对数据中心网络和光互连技术提出了很高的要求。光通信系统的每一次升级,都有赖于新技术的引入,当前主流的100G网络系统下,相关光通信技术和波分复用技术已被大量应用,随着流量的继续快速攀升,后续骨干网向400G、800G甚至1.6T演进。光模块作为数据中心网络中的“心脏”,承担着光互连的重任。但是高速光模块特别是400G光模块价格高、功耗高、封装复杂、封装工艺难度大,影响了其规模应用。
实用新型内容
为了弥补以上不足,本实用新型提供的一种400G硅光集成模块,可以有效解决400G光模块价格高、功耗高、封装复杂、封装工艺难度大等问题,推动400G光模块的加快规模部署。
本实用新型是这样实现的:
一种400G硅光集成模块,包括外壳和光引擎,所述外壳包括安装座和上盖,所述光引擎设置于所述安装座的上方,所述上盖设置于所述光引擎的上方,所述安装座与所述上盖固定连接,所述光引擎包括第一PCB板、管壳和光电结构,所述管壳呈中空矩形结构,且顶部开设有通孔,所述光电结构设置于所述管壳的内部,所述第一PCB板呈长条形结构,所述第一PCB板的一端设置有导电触片,所述第一PCB板上焊接固定有主芯片,所述光电结构包括第二PCB板、硅光芯片、陶瓷基板、大功率激光器芯片、透镜、光隔离器、光纤阵列和跨阻放大器,所述管壳的一侧设置有MPO接口,所述MPO接口固定连接于所述安装座上。
在本实用新型的一种实施例中,所述第二PCB板呈“L”型结构,所述第二PCB板的一侧贯穿所述管壳的侧壁后与所述第一PCB板远离所述导电触片的一端一体成型。
在本实用新型的一种实施例中,所述陶瓷基板设置于所述第二PCB板的一侧,所述陶瓷基板的中心轴与所述第二PCB板的中心轴位于同一水平线上,所述大功率激光器芯片设置有两组,所述大功率激光器芯片均设置于所述陶瓷基板靠近所述第二PCB板的一侧,所述陶瓷基板上设置有镀金电极,所述镀金电极呈“U”字形结构,所述镀金电极的一端与所述第二PCB板上的电源芯片电性连接,所述镀金电极的另一端与所述大功率激光器芯片的输入端电性连接。
在本实用新型的一种实施例中,所述硅光芯片设置于所述大功率激光器芯片的一侧,所述硅光芯片远离所述大功率激光器芯片的一侧与所述第二PCB板抵接,所述硅光芯片的中心轴与所述第二PCB板的中心轴位于同一水平线上,所述硅光芯片上设置有入光光波导,所述入光光波导设置有两组,且分别与所述大功率激光器芯片的发光条中心轴对齐。
在本实用新型的一种实施例中,所述光隔离器设置于所述大功率激光器芯片和所述硅光芯片之间,所述光隔离器设置有两组,所述光隔离器的中心轴分别与所述大功率激光器芯片的发光条中心轴重合,所述光隔离器的底部设置有支架,所述支架的一端与所述管壳的底板内壁固定连接。
在本实用新型的一种实施例中,所述透镜设置有四组,且分别设置于两组所述光隔离器的两侧,所述透镜的中心轴与所述光隔离器的中心轴两两对齐。
在本实用新型的一种实施例中,所述光纤阵列设置于所述硅光芯片的一侧,且两者间距为5-10μm,所述光纤阵列与所述硅光芯片胶连接。
在本实用新型的一种实施例中,所述跨阻放大器内嵌于所述第二PCB板的顶部,所述跨阻放大器与所述第二PCB板电性连接。
在本实用新型的一种实施例中,所述MPO接口的输出端连接有带纤,所述带纤采用12芯光纤,通道1和通道12分别外接1310nm光源,通道2和通道11分别外接光功率计,所述带纤的另一端贯穿所述管壳的侧壁后与所述光纤阵列连接。
在本实用新型的一种实施例中,所述带纤的中部设置有防尘塞,所述防尘塞卡设于所述管壳的侧壁,所述管壳的顶部设置有防尘盖,所述防尘盖与所述管壳的顶部通孔相适配,且两者胶连接。
本实用新型通过上述设计得到的一种400G硅光集成模块,其有益效果是:制作封装工艺简单,可批量化生产,提高了生产效率,降低生产成本,且集成模块布局合理,散热效果良好,使用稳定,故障率低。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型实施方式提供的一种400G硅光集成模块的爆炸结构示意图;
图2为本实用新型实施方式提供的光引擎部分去除防尘盖的结构示意图;
图3为本实用新型实施方式提供的管壳内部的平面结构示意图;
图中:100-外壳;101-安装座;102-上盖;200-光引擎;201-第一PCB板;2011-主芯片;2012-导电触片;202-管壳;2021-防尘塞;2022-防尘盖;203-第二PCB板;204-硅光芯片;2041-入光光波导;205-陶瓷基板;2051-镀金电极;206-大功率激光器芯片;207-透镜;208-光隔离器;2081-支架;209-光纤阵列;210-跨阻放大器;211-MPO接口;2111-带纤。
具体实施方式
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施方式中的附图,对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本实用新型保护的范围。
因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本实用新型保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
实施例
请参照附图1-3所示,本实用新型提供一种技术方案:一种400G硅光集成模块,包括外壳100和光引擎200,外壳100包括安装座101和上盖102,光引擎200设置于安装座101的上方,上盖102设置于光引擎200的上方,安装座101与上盖102固定连接,安装座101和上盖102对光引擎200起到保护作用,光引擎200包括第一PCB板201、管壳202和光电结构,管壳202呈中空矩形结构,且顶部开设有通孔,光电结构设置于管壳202的内部,管壳202用于保护内部光电结构,第一PCB板201呈长条形结构,第一PCB板201的一端设置有导电触片2012,导电触片2012用于与光通信设备连接,便于第一PCB板201与光通信设备的信号传输,第一PCB板201上焊接固定有主芯片2011,主芯片2011用于数字信号处理,将光电结构产生的运动变化转变为数字信号,光电结构包括第二PCB板203、硅光芯片204、陶瓷基板205、大功率激光器芯片206、透镜207、光隔离器208、光纤阵列209和跨阻放大器210,管壳202的一侧设置有MPO接口211,MPO接口211固定连接于安装座101上,MPO接口211用于数据的连接传输,与其他光模块之间通过MPO或MT跳线连接。
作为本实用新型的一种实施例,进一步的,第二PCB板203呈“L”型结构,第二PCB板203的一侧贯穿管壳202的侧壁后与第一PCB板201远离导电触片2012的一端一体成型。
作为本实用新型的一种实施例,进一步的,陶瓷基板205设置于第二PCB板203的一侧,陶瓷基板205的中心轴与第二PCB板203的中心轴位于同一水平线上,方便陶瓷基板205与第二PCB板203的键合连接,大功率激光器芯片206设置有两组,大功率激光器芯片206均设置于陶瓷基板205靠近第二PCB板203的一侧,陶瓷基板205上设置有镀金电极2051,镀金电极2051呈“U”字形结构,镀金电极2051的一端与第二PCB板203上的电源芯片电性连接,镀金电极2051的另一端与大功率激光器芯片206的输入端电性连接,镀金电极2051连接电源芯片后为两组大功率激光器芯片206供电。
作为本实用新型的一种实施例,进一步的,硅光芯片204设置于大功率激光器芯片206的一侧,硅光芯片204远离大功率激光器芯片206的一侧与第二PCB板203抵接,硅光芯片204的中心轴与第二PCB板203的中心轴位于同一水平线上,方便了硅光芯片204与第二PCB板203的键合连接,硅光芯片204上设置有入光光波导2041,入光光波导2041设置有两组,且分别与大功率激光器芯片206的发光条中心轴对齐,入光光波导2041用于接收大功率激光器芯片206发出的激光信号。
作为本实用新型的一种实施例,进一步的,光隔离器208设置于大功率激光器芯片206和硅光芯片204之间,光隔离器208设置有两组,光隔离器208的中心轴分别与大功率激光器芯片206的发光条中心轴重合,光隔离器208的底部设置有支架2081,支架2081的一端与管壳202的底板内壁固定连接,光隔离器208为防止经过透镜207后的光反射回来对大功率激光器芯片206的工作稳定性产生影响。
作为本实用新型的一种实施例,进一步的,透镜207设置有四组,且分别设置于两组光隔离器208的两侧,透镜207的中心轴与光隔离器208的中心轴两两对齐,透镜207用于聚焦大功率激光器芯片206发出的激光信号,使激光信号传输更加稳定。
作为本实用新型的一种实施例,进一步的,光纤阵列209设置于硅光芯片204的一侧,且两者间距为5-10μm,光纤阵列209与硅光芯片204胶连接,光纤阵列209体积小,密度大,适用于多芯多通道的光纤连接,传输稳定,精确性高。
作为本实用新型的一种实施例,进一步的,跨阻放大器210内嵌于第二PCB板203的顶部,跨阻放大器210与第二PCB板203电性连接,跨阻放大器210用于将光信号转为为电信号进行放大处理,同时有效抑制噪声信号的放大,使干扰量最小化,光纤信号传输更加稳定。
作为本实用新型的一种实施例,进一步的,MPO接口211的输出端连接有带纤2111,带纤2111采用12芯光纤,通道1和通道12分别外接1310nm光源,通道2和通道11分别外接光功率计,带纤2111的另一端贯穿管壳202的侧壁后与光纤阵列209连接,带纤2111外接光功率计用于封装时方便光纤阵列209的耦合。
作为本实用新型的一种实施例,进一步的,带纤2111的中部设置有防尘塞2021,防尘塞2021卡设于管壳202的侧壁,管壳202的顶部设置有防尘盖2022,防尘盖2022与管壳202的顶部通孔相适配,且两者胶连接。
优选地,防尘塞2021的材质选用软塑料或橡胶,对带纤2111起到保护作用,缝隙处填充软硅胶,防止灰尘等杂质进入管壳202的内部,防尘盖2022的材质为金属材质,对管壳202的内部光电结构起到更好的保护作用。
具体的,该一种400G硅光集成模块的工作原理:将第二PCB板203插入管壳202内,通过限位装置组装,并用胶粘连接固定,将陶瓷基板205与第二PCB板203中心对齐并贴装固定陶瓷基板205,将硅光芯片204与第二PCB板203中心对齐,并尽量靠近第二PCB板203,贴装固定硅光芯片204,再共晶贴装两组大功率激光器芯片206,使大功率激光器芯片206的发光条分别与硅光芯片204上的两组入光光波导2041对齐,固定连接支架2081,再将两组光隔离器208用环氧胶粘合固定在支架2081上,并使光隔离器208的中心分别与两组入光光波导2041对齐,再将跨阻放大器210用导电银胶粘合在第二PCB板203上的对应位置,然后依次将镀金电极2051与第二PCB板203、镀金电极2051与大功率激光器芯片206、跨阻放大器210与第二PCB板203、硅光芯片204与第二PCB板203进行金丝键合连接,然后为大功率激光器芯片206通电,大功率激光器芯片206发出激光光束,首先安装调节光隔离器208靠近硅光芯片204一侧的透镜207,使硅光芯片204内置的背光探测器背光电流值最大,并用紫外胶固定透镜207,再调节光隔离器208靠近大功率激光器芯片206一侧透镜207,同样使硅光芯片204内置的背光探测器背光电流值最大时固定另外两组透镜207,为使紫外胶彻底固化,将光引擎模块放入烤箱烘烤,进一步固化胶水,从烤箱取出光引擎模块后,再将光纤阵列209与硅光芯片204贴近,连接MPO接口211,接通光源和光功率计,调整光纤阵列209,使光功率计数值最大,且两组光功率值均匀,数值稳定后在光纤阵列209与硅光芯片204之间填充光路匹配胶,并点紫外胶固化,再组装防尘塞2021,胶水固定防尘盖2022,将光引擎200与安装座101固定,再卡扣连接上盖102,完成400G硅光集成模块的封装,将MPO接口与其他光通信模块连接,再将导电触片2012插入光通信设备即可将400G硅光集成模块投入使用。
需要说明的是,第一PCB板201、主芯片2011、第二PCB板203、硅光芯片204、入光光波导2041、大功率激光器芯片206、光纤阵列209、跨阻放大器210和MPO接口211的具体型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定,具体选型计算方法采用本领域现有技术,故不再详细赘述。
需要说明的是,第一PCB板201、主芯片2011、第二PCB板203、硅光芯片204、入光光波导2041、大功率激光器芯片206、光纤阵列209、跨阻放大器210和MPO接口211的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的,在此不予详细说明。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种400G硅光集成模块,其特征在于,包括外壳(100)和光引擎(200),所述外壳(100)包括安装座(101)和上盖(102),所述光引擎(200)设置于所述安装座(101)的上方,所述上盖(102)设置于所述光引擎(200)的上方,所述安装座(101)与所述上盖(102)固定连接,所述光引擎(200)包括第一PCB板(201)、管壳(202)和光电结构,所述管壳(202)呈中空矩形结构,且顶部开设有通孔,所述光电结构设置于所述管壳(202)的内部,所述第一PCB板(201)呈长条形结构,所述第一PCB板(201)的一端设置有导电触片(2012),所述第一PCB板(201)上焊接固定有主芯片(2011),所述光电结构包括第二PCB板(203)、硅光芯片(204)、陶瓷基板(205)、大功率激光器芯片(206)、透镜(207)、光隔离器(208)、光纤阵列(209)和跨阻放大器(210),所述管壳(202)的一侧设置有MPO接口(211),所述MPO接口(211)固定连接于所述安装座(101)上。
2.根据权利要求1所述的一种400G硅光集成模块,其特征在于,所述第二PCB板(203)呈“L”型结构,所述第二PCB板(203)的一侧贯穿所述管壳(202)的侧壁后与所述第一PCB板(201)远离所述导电触片(2012)的一端一体成型。
3.根据权利要求1所述的一种400G硅光集成模块,其特征在于,所述陶瓷基板(205)设置于所述第二PCB板(203)的一侧,所述陶瓷基板(205)的中心轴与所述第二PCB板(203)的中心轴位于同一水平线上,所述大功率激光器芯片(206)设置有两组,所述大功率激光器芯片(206)均设置于所述陶瓷基板(205)靠近所述第二PCB板(203)的一侧,所述陶瓷基板(205)上设置有镀金电极(2051),所述镀金电极(2051)呈“U”字形结构,所述镀金电极(2051)的一端与所述第二PCB板(203)上的电源芯片电性连接,所述镀金电极(2051)的另一端与所述大功率激光器芯片(206)的输入端电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种400G硅光集成模块,其特征在于,所述硅光芯片(204)设置于所述大功率激光器芯片(206)的一侧,所述硅光芯片(204)远离所述大功率激光器芯片(206)的一侧与所述第二PCB板(203)抵接,所述硅光芯片(204)的中心轴与所述第二PCB板(203)的中心轴位于同一水平线上,所述硅光芯片(204)上设置有入光光波导(2041),所述入光光波导(2041)设置有两组,且分别与所述大功率激光器芯片(206)的发光条中心轴对齐。
5.根据权利要求1所述的一种400G硅光集成模块,其特征在于,所述光隔离器(208)设置于所述大功率激光器芯片(206)和所述硅光芯片(204)之间,所述光隔离器(208)设置有两组,所述光隔离器(208)的中心轴分别与所述大功率激光器芯片(206)的发光条中心轴重合,所述光隔离器(208)的底部设置有支架(2081),所述支架(2081)的一端与所述管壳(202)的底板内壁固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种400G硅光集成模块,其特征在于,所述透镜(207)设置有四组,且分别设置于两组所述光隔离器(208)的两侧,所述透镜(207)的中心轴与所述光隔离器(208)的中心轴两两对齐。
7.根据权利要求1所述的一种400G硅光集成模块,其特征在于,所述光纤阵列(209)设置于所述硅光芯片(204)的一侧,且两者间距为5-10μm,所述光纤阵列(209)与所述硅光芯片(204)胶连接。
8.根据权利要求1所述的一种400G硅光集成模块,其特征在于,所述跨阻放大器(210)内嵌于所述第二PCB板(203)的顶部,所述跨阻放大器(210)与所述第二PCB板(203)电性连接。
9.根据权利要求1所述的一种400G硅光集成模块,其特征在于,所述MPO接口(211)的输出端连接有带纤(2111),所述带纤(2111)采用12芯光纤,通道1和通道12分别外接1310nm光源,通道2和通道11分别外接光功率计,所述带纤(2111)的另一端贯穿所述管壳(202)的侧壁后与所述光纤阵列(209)连接。
10.根据权利要求9所述的一种400G硅光集成模块,其特征在于,所述带纤(2111)的中部设置有防尘塞(2021),所述防尘塞(2021)卡设于所述管壳(202)的侧壁,所述管壳(202)的顶部设置有防尘盖(2022),所述防尘盖(2022)与所述管壳(202)的顶部通孔相适配,且两者胶连接。
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