CN215575810U - 一种多通道光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多通道光模块，包括：管壳组件；设置在管壳组件中的MPO型光接口；设置在管壳组件中的与MPO型光接口连接的发射光组件；设置在管壳组件中的与MPO型光接口连接的接收光组件；以及与发射光组件和接收光组件连接的PCBA；其中，接收光组件包括接收端FA、阵列透镜、阵列探测器芯片、TIA芯片，接收端FA用于将MPO型光接口接收的光信号耦合至阵列透镜，阵列透镜用于将光信号耦合至阵列探测器芯片，阵列探测器芯片用于将光信号转换成电信号，TIA芯片用于将电信号放大至多通道光模块的输出标准，阵列透镜包括至少两个会聚型单透镜，会聚型单透镜用于将光信号耦合至阵列探测器芯片，且会聚型单透镜的放大倍率小于1。

Description

一种多通道光模块

技术领域

本实用新型涉及光通信技术领域，特别涉及一种多通道光模块。

背景技术

多通道光模块多用于40Gpbs以上速率的场景，如40G、100G、200G以及400G、800G等应用中，应用在数据中心时，通常应用于中短距离的数据传输，例如，传输距离为500-2000m。多通道并行光组件或光模块有多种封装形式，按结构分，有QSFP28、OSFP、QSFP DD等等，再细分又可分为不同的光接口，如FR4\LR4，采用单模的LC型光接口，DR4、DR8采用MPO型光接口，每种结构又对应不同的细分光路。按照是否密封分为气密封装和非气密封装。非气密封装比气密封装有很大的成本优势，比如无需采用昂贵的气密管壳、封装简单、工序减少、成品率高等，但是非气密封装仅可用于对水汽不敏感的使用环境，如数据中心。目前，已研发出非气密封装的多通道光模块，然而这些多通道光模块均存在接收光组件的耦合容差低的问题。

因此，有必要研发一种多通道光模块，以提高多通道光模块中的接受光组件的耦合容差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多通道光模块，以解决现有的多通道光模块中的接受光组件的耦合容差低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种多通道光模块，包括：管壳组件；设置在所述管壳组件中的MPO型光接口；设置在所述管壳组件中的与所述MPO型光接口连接的发射光组件；设置在所述管壳组件中的与所述MPO型光接口连接的接收光组件；以及与所述发射光组件和所述接收光组件连接的PCBA；其中，所述接收光组件包括接收端FA、阵列透镜、阵列探测器芯片、TIA芯片，所述接收端FA用于将所述MPO型光接口接收的光信号耦合至所述阵列透镜，所述阵列透镜用于将所述光信号耦合至所述阵列探测器芯片，所述阵列探测器芯片用于将光信号转换成电信号，所述TIA芯片用于将所述电信号放大至所述多通道光模块的输出标准，所述阵列透镜包括至少两个会聚型单透镜，所述会聚型单透镜用于将所述光信号耦合至所述阵列探测器芯片，且所述会聚型单透镜的放大倍率小于1。

进一步的，所述接收端FA设置在所述PCBA正上方，所述阵列透镜设置在所述PCBA正上方且位于所述接收端光纤阵列下方，所述阵列探测器芯片设置在所述PCBA上且位于所述阵列透镜下方，所述TIA芯片设置在所述PCBA上且位于所述阵列探测器芯片远离所述接收端光纤阵列的一侧。

进一步的，所述接收端FA靠近所述阵列透镜的一侧设置成斜面，所述斜面于所述PCBA之间的夹角为40°-50°。

进一步的，所述阵列探测器芯片和TIA芯片的下方的PCBA上设置有贯穿所述PCBA的沉铜。

进一步的，所述发射光组件包括设置在所述管壳组件中的发射端FA，贴装在所述管壳组件中的且位于所述发射端FA一侧的TEC，设置在所述TEC上方的陶瓷载体阵列、耦合透镜组和隔离器阵列，以及贴装在所述陶瓷载体阵列上方的激光器芯片阵列，其中，所述激光器芯片阵列发出的激光经耦合透镜组耦合到隔离器阵列之后耦合至发射端FA。

进一步的，所述隔离器阵列靠近所述发射端光纤阵列设置，所述耦合透镜组设置在所述隔离器阵列远离所述发射端光纤阵列的一侧，所述陶瓷载体阵列设置在所述耦合透镜组远离所述发射端光纤阵列的一侧。

进一步的，所述激光器芯片阵列包括多个激光器芯片，多个激光器芯片以等间距的方式设置在TEC上。

进一步的，所述耦合透镜组包括多个会聚型单透镜，每个会聚型单透镜对应一个激光器芯片，将对应的激光器芯片发射的光信号以会聚光的形式耦合到发射端FA内对应的光纤中。

进一步的，所述发射端FA靠近所述隔离器阵列的一侧设置成斜面，所述斜面与所述PCBA之间的夹角为78°-90°。

进一步的，所述PCBA包括第一板和第二板，所述第一板和第二板均成长方体型，所述第一板和所述第二板连接成L型，所述第一板位于L型的底部，所述第二板位于所述L型的竖直凸出部，所述发射光组件位于所述L型缺口处，所述接收光组件中的所述阵列透镜、所述阵列探测器芯片和所述TIA芯片位于所述第一板上。

本实用新型提供的一种多通道光模块，具有以下有益效果：

首先，由于所述阵列透镜包括至少两个会聚型单透镜，所述会聚型单透镜用于将所述光信号耦合至所述阵列探测器芯片，且所述会聚透镜的放大倍率小于1，因此，一方面可将接收端FA的9.2um高斯光斑缩小，另一方面可提高整个接收光路的耦合容差。

其次，由于激光器芯片阵列、耦合透镜组和隔离器阵列均设置在TEC上，当TEC加电工作时，可使激光器芯片阵列的光谱和隔离器阵列的隔离光谱通带不受光模块外界温度的变化的影响，可使激光器芯片阵列的光谱和隔离器阵列的光谱通带匹配，也可使隔离器阵列具有最佳的隔离度，避免隔离器阵列的隔离光谱通带受温度影响而出现蓝移或红移，同时也可使发射端光组件的光路的温度稳定。

再次，所述阵列探测器芯片和TIA芯片的下方的PCBA上设置有贯穿所述PCBA的沉铜，所述沉铜可增加接收光组件的散热能力。

再次，由于所述发射光组件位于所述L型缺口处，所述接收光组件中的阵列透镜、阵列探测器芯片、TIA芯片，位于所述第一板上，因此发射光组件与接收光组件错位分布，可减少发射端的电磁辐射对接收端的干扰，并且接收光组件中的阵列透镜、阵列探测器芯片和TIA芯片位于所述第一板上，可减少接收光组件中的阵列透镜、阵列探测器芯片和TIA芯片受PCBA的第二板的弯曲应变的影响。

附图说明

图1是本实用新型实施例中多通道光模块的立体图；

图2是本实用新型实施例中多通道光模块的俯视图；

图3是本实用新型实施例中多通道光模块的侧视图。

附图标记说明：

100-MPO型光接口；

210-发射端FA；220-TEC；230-陶瓷载体阵列；240-耦合透镜组；250-隔离器阵列；260-激光器芯片阵列；

310-接收端FA；320-阵列透镜；330-阵列探测器芯片；340-TIA芯片；

400-PCBA；410-第一板；420-第二板；

500-沉铜；

600-管壳组件；

700-第一光纤组；

800-第二光纤组。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的多通道光模块作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

参考图1、图2和图3，图1是本实用新型实施例中多通道光模块的立体图，图2是本实用新型实施例中多通道光模块的俯视图，图3是本实用新型实施例中多通道光模块的侧视图，本实施例提供一种多通道光模块，包括：管壳组件600，设置在所述管壳组件600中的MPO(Multi-fiber Push Off，多芯插接)型光接口100，设置在所述管壳组件600中的与所述MPO型光接口100连接的发射光组件，设置在所述管壳组件600中的与所述MPO型光接口100连接的接收光组件，以及与所述发射光组件和所述接收光组件连接的PCBA(PrintedCircuit BoardAssembly，印刷电路组板)400，其中，所述接收光组件包括接收端FA310(Fiber Array，光纤阵列)、阵列透镜320、阵列探测器芯片330、TIA(Trans-impedanceamplifier，跨阻放大器)芯片340，所述接收端FA310用于将所述MPO型光接口100接收的光信号耦合至所述阵列透镜320，所述阵列透镜320用于将所述光信号耦合至所述阵列探测器芯片330，所述阵列探测器芯片330用于将光信号转换成电信号，所述TIA芯片340用于将所述电信号放大至所述多通道光模块的输出标准，所述阵列透镜320包括至少两个会聚型单透镜，所述会聚型单透镜用于将所述光信号耦合至所述阵列探测器芯片330，且所述会聚型单透镜的放大倍率小于1。

由于所述阵列透镜320包括至少两个会聚型单透镜，所述会聚型单透镜用于将所述光信号耦合至所述阵列探测器芯片330，且所述会聚透镜的放大倍率小于1，因此，一方面可将接收端FA310的9.2um高斯光斑缩小，另一方面可提高整个接收光路的耦合容差。

本实施例中，参考图1和图3，所述接收端FA310设置在所述PCBA400正上方，所述阵列透镜320设置在所述PCBA400正上方且位于所述接收端光纤阵列下方，所述阵列探测器芯片330设置在所述PCBA400上且位于所述阵列透镜320下方，所述TIA芯片340设置在所述PCBA400上且位于所述阵列探测器芯片330远离所述接收端光纤阵列的一侧。

所述接收光组件还包括第一垫块和保护盖，所述第一垫块的数量为多个，一个所述第一垫块设置在所述PCBA400与所述接收端FA310之间，一个所述第一垫块设置在所述阵列透镜320与所述PCBA400之间，所述保护盖罩设在所述接收端FA310、所述阵列透镜320、所述阵列探测器芯片330和所述TIA芯片340上。在其它的实施例中，所述接收端FA310直接设置在所述PCBA400上，所述阵列透镜320直接设置在所述PCBA400之间。

本实施例中，所述阵列透镜320中的会聚型单透镜的数量为4个。

参考图3，所述接收端FA310靠近所述阵列透镜320的一侧设置成斜面，所述斜面于所述PCBA400之间的夹角为40°-50°，优选42.5°，以获得较好的回波损耗并且便于耦合。

所述阵列探测器芯片330和TIA芯片340的下方的PCBA400上设置有贯穿所述PCBA400的沉铜500，所述沉铜500可增加接收光组件的散热能力。

参考图1、图2和图3，所述发射光组件包括设置在所述管壳组件600中的发射端FA(FiberArray，光纤阵列)210，贴装在所述管壳组件600中的且位于所述发射端FA210一侧的TEC(Thermo Electric Cooler，半导体致冷器)220，设置在所述TEC220上方的陶瓷载体阵列230、耦合透镜组240、隔离器阵列250，以及贴装在所述陶瓷载体阵列230上方的激光器芯片阵列260，其中，所述激光器芯片阵列260发出的激光经耦合透镜组240耦合到隔离器阵列250之后耦合至发射端FA210。

由于激光器芯片阵列260、耦合透镜组240和隔离器阵列250均设置在TEC220上，当TEC220加电工作时，可使激光器芯片阵列260的光谱和隔离器阵列250的隔离光谱通带不受光模块外界温度的变化的影响，可使激光器芯片阵列260的光谱和隔离器阵列250的光谱通带的匹配，也可使隔离器阵列250具有最佳的隔离度，避免隔离器阵列250的隔离光谱通带受温度影响而出现蓝移或红移，同时也可使发射端光组件的光路的温度稳定。

本实施例中，所述隔离器阵列250靠近所述发射端光纤阵列设置，所述耦合透镜组240设置在所述隔离器阵列250远离所述发射端光纤阵列的一侧，所述陶瓷载体阵列230设置在所述耦合透镜组240远离所述发射端光纤阵列的一侧。

所述发射光组件还包括第二垫块，所述第二垫块设置在所述管壳组件600与所述发射端FA210之间。在其它的实施例中，所述发射端FA210直接贴装在所述管壳组件600中。

所述激光器芯片阵列260包括多个激光器芯片，多个激光器芯片以等间距的方式设置在TEC220上。

所述耦合透镜组240包括多个会聚型单透镜，每个会聚型单透镜对应一个激光器芯片，将对应的激光器芯片发射的光信号以会聚光的形式耦合到发射端FA210内对应的光纤中。所述会聚单透镜采用定制款高耦合效率、短工作距离的透镜，以保证发射端的高功率、小尺寸。

参考图3，所述发射端FA210靠近所述隔离器阵列250的一侧设置成斜面，所述斜面与所述PCBA400之间的夹角为78°-90°，优选为82°。

参考图2，本实施例中，所述管壳组件600包括第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域相邻，所述第一区域贴装在所述PCBA400的底部，例如通过结构胶固定，所述发射端FA210、所述激光器芯片阵列260、所述陶瓷载体阵列230、所述耦合透镜组240、所述隔离器阵列250和所述TEC220均位于所述第二区域，所述第二区域位于所述PCBA400的一侧。

所述陶瓷载体阵列230与所述PCBA400之间的间距为0.05-0.15mm。

所述陶瓷载体阵列230上表面设置有高频信号金层走线及其他直流金层走线，通过金丝键合的方式与PCBA400的上设置的焊盘相连，实现电互连。

所述发射光组件包括还包括热敏电阻。

所述管壳组件600包括管壳主体和固定设置在所述管壳主体下方的散热片。

所述管壳组件600采用散热较好的金属材料。

所述多通道光模块包括第一光纤组700和第二光纤组800，所述发射端FA210通过第一光纤组700与所述MPO型光接口100连接，所述接收端FA310通过所述第二光纤组800与所述MPO型光接口100连接。

本实施例中，参考图1、图2和图3，所述第一光纤组700包括所述MPO型光接口100扇出的第1-4根光纤，所述第二光纤组800包括所述MPO型光接口100扇出的第9-12根光纤。其中，所述MPO型光接口100扇出的第5-8根光纤截断不用。并且第1根光纤对应发射端第1通道(图二中最下方的通道)，第2根光纤对应发射端第2通道，第3根光纤对应发射端第3通道，第4根光纤对应发射端第4通道，第9根光纤对应接收端第1通道，第10根光纤对应发接收端第2通道，第11根光纤对应接收端第3通道，第12根光纤对应接收端第4通道(图二中最上方的通道)。

参考图2，所述PCBA400包括第一板410和第二板420，所述第一板410和第二板420均成长方体型，所述第一板410和所述第二板420连接成L型，所述第一板410位于L型的底部，所述第二板420位于所述L型的竖直凸出部。所述管壳组件600贴装在所述PCBA400的第一板410的底部，所述发射光组件位于所述L型缺口处，所述接收光组件中的所述阵列透镜320、所述阵列探测器芯片330和所述TIA芯片340位于所述第一板410上。

由于所述发射光组件位于所述L型缺口处，所述接收光组件中的阵列透镜320、阵列探测器芯片330、TIA芯片340，位于所述第一板410上，因此发射光组件与接收光组件错位分布，可减少发射端的电磁辐射对接收端的干扰，并且接收光组件中的阵列透镜320、阵列探测器芯片330和TIA芯片340位于所述第一板410上，可减少接收光组件中的阵列透镜320、阵列探测器芯片330和TIA芯片340受PCBA400的第二板420的弯曲应变的影响。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种多通道光模块，其特征在于，包括：

管壳组件；

设置在所述管壳组件中的MPO型光接口；

设置在所述管壳组件中的与所述MPO型光接口连接的发射光组件；

设置在所述管壳组件中的与所述MPO型光接口连接的接收光组件；

以及与所述发射光组件和所述接收光组件连接的PCBA；

其中，所述接收光组件包括接收端FA、阵列透镜、阵列探测器芯片、TIA芯片，所述接收端FA用于将所述MPO型光接口接收的光信号耦合至所述阵列透镜，所述阵列透镜用于将所述光信号耦合至所述阵列探测器芯片，所述阵列探测器芯片用于将光信号转换成电信号，所述TIA芯片用于将所述电信号放大至所述多通道光模块的输出标准，所述阵列透镜包括至少两个会聚型单透镜，所述会聚型单透镜用于将所述光信号耦合至所述阵列探测器芯片，且所述会聚型单透镜的放大倍率小于1。

2.如权利要求1所述的多通道光模块，其特征在于，所述接收端FA设置在所述PCBA正上方，所述阵列透镜设置在所述PCBA正上方且位于所述接收端FA下方，所述阵列探测器芯片设置在所述PCBA上且位于所述阵列透镜下方，所述TIA芯片设置在所述PCBA上且位于所述阵列探测器芯片远离所述接收端光纤阵列的一侧。

3.如权利要求1所述的多通道光模块，其特征在于，所述接收端FA靠近所述阵列透镜的一侧设置成斜面，所述斜面于所述PCBA之间的夹角为40°-50°。

4.如权利要求1所述的多通道光模块，其特征在于，所述阵列探测器芯片和TIA芯片的下方的PCBA上设置有贯穿所述PCBA的沉铜。

5.如权利要求1所述的多通道光模块，其特征在于，所述发射光组件包括设置在所述管壳组件中的发射端FA，贴装在所述管壳组件中的且位于所述发射端FA一侧的TEC，设置在所述TEC上方的陶瓷载体阵列、耦合透镜组和隔离器阵列，以及贴装在所述陶瓷载体阵列上方的激光器芯片阵列，其中，所述激光器芯片阵列发出的激光经耦合透镜组耦合到隔离器阵列之后耦合至发射端FA。

6.如权利要求5所述的多通道光模块，其特征在于，所述隔离器阵列靠近所述发射端光纤阵列设置，所述耦合透镜组设置在所述隔离器阵列远离所述发射端光纤阵列的一侧，所述陶瓷载体阵列设置在所述耦合透镜组远离所述发射端光纤阵列的一侧。

7.如权利要求5所述的多通道光模块，其特征在于，所述激光器芯片阵列包括多个激光器芯片，多个激光器芯片以等间距的方式设置在TEC上。

8.如权利要求5所述的多通道光模块，其特征在于，所述耦合透镜组包括多个会聚型单透镜，每个会聚型单透镜对应一个激光器芯片，将对应的激光器芯片发射的光信号以会聚光的形式耦合到发射端FA内对应的光纤中。

9.如权利要求5所述的多通道光模块，其特征在于，所述发射端FA靠近所述隔离器阵列的一侧设置成斜面，所述斜面与所述PCBA之间的夹角为78°-90°。

10.如权利要求1所述的多通道光模块，其特征在于，所述PCBA包括第一板和第二板，所述第一板和第二板均成长方体型，所述第一板和所述第二板连接成L型，所述第一板位于L型的底部，所述第二板位于所述L型的竖直凸出部，所述发射光组件位于所述L型缺口处，所述接收光组件中的所述阵列透镜、所述阵列探测器芯片和所述TIA芯片位于所述第一板上。

Images