CN216013740U - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供的光模块包括下壳体、盖合于下壳体的上壳体、电路板与光发射次模块，电路板上设置有安装孔，光发射次模块包括发射底座、半导体制冷器与激光器，发射底座背向电路板的侧面与上壳体接触连接；发射底座的安装面朝向电路板，其一端的安装面与安装孔对应设置，另一端的安装面与电路板正面之间存在空腔；半导体制冷器设在发射底座的安装面上，位于安装孔内；激光器设在半导体制冷器上，通过安装孔位于电路板的背侧。本申请将光发射次模块的发射底座底面与上壳体接触连接，如此激光器、半导体制冷器产生的热量直接通过发射底座传递至上壳体上，极大地改善了光发射次模块的散热特性，解决了高传输速率光模块的散热特性。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

随着云计算、移动互联网、视频等新型业务和应用模式发展，光通信技术的发展进步变的愈加重要。而在光通信技术中，光模块是实现光电信号相互转换的工具，是光通信设备中的关键器件之一，并且随着光通信技术发展的需求光模块的传输速率不断提高。

随着通信速率的提高，对光模块的速率要求也越来越高，尤其是近年来，800G光模块逐渐推向市场。为实现800G单模块的传输速率，需要在QSFP-DD或OSFP的封装中集成8路光发射器和8路光接收器，在如此狭小的空间中实现所需要的功能，无论是高频性能、光学性能、散热特性、结构复杂性、可生产性等等都是极大的挑战。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种光模块，以提高光模块中光发射次模块的散热效率。

本申请提供的一种光模块，包括：

下壳体；

上壳体，盖合于所述下壳体上，与所述下壳体形成容纳腔体；

电路板，设置于所述容纳腔体内，其上设置有安装孔；

光发射次模块，与所述电路板电连接，用于发射光信号；

其中，所述光发射次模块包括：

发射底座，其背向所述电路板的侧面为平面，与所述上壳体接触连接；其一端的安装面与所述安装孔对应设置，另一端的安装面与所述电路板正面之间存在空腔；

半导体制冷器，设置在所述发射底座的安装面上，位于所述安装孔内；

激光器，设置在所述半导体制冷器上，通过所述安装孔位于所述电路板的背侧，用于产生激光光束。

本申请实施例提供的光模块包括上壳体、下壳体、电路板与光发射次模块，上壳体盖合于下壳体上，与下壳体形成容纳腔体；电路板设置于容纳腔体内，其上设置有安装孔；光发射次模块与电路板电连接，用于发射光信号；该光发射次模块包括发射底座、半导体制冷器与激光器，发射底座背向电路板的侧面为平面，与上壳体接触连接；发射底座的安装面朝向电路板，其一端的安装面与电路板上的安装孔对应设置，发射底座另一端的安装面与电路板正面之间存在空腔，以安装光发射次模块相关的光器件；半导体制冷器设置在发射底座的安装面上，位于安装孔内；激光器设置在半导体制冷器上，通过安装孔位于电路板的背侧，用于产生激光光束。本申请将光发射次模块的发射底座底面向上(倒装)安装在电路板上，使得发射底座的底面与上壳体接触连接，如此激光器、半导体制冷器产生的热量可直接通过发射底座传递至上壳体上，能够极大地改善光发射次模块的散热特性，以解决高传输速率光模块的散热特性。

附图说明

图1为光通信终端连接关系示意图；

图2为光网络单元结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种光模块分解结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种光模块中电路板、光发射次模块、光接收次模块与光纤适配器的装配示意图一；

图6为本申请实施例提供的一种光模块中电路板的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种光模块中电路板、光发射次模块与第一光纤适配器的装配示意图；

图8为本申请实施例提供的一种光模块中光发射次模块的翻转结构示意图一；

图9为本申请实施例提供的一种光模块中电路板与光发射次模块的另一角度装配局部示意图；

图10为本申请实施例提供的一种光模块中电路板与光发射次模块的装配侧视图；

图11为本申请实施例提供的一种光模块中发射光路示意图一；

图12为本申请实施例提供的一种光模块中发射底座的结构示意图一；

图13为本申请实施例提供的一种光模块中发射底座的结构示意图二；

图14为本申请实施例提供的一种光模块中光发射次模块的翻转结构示意图二；

图15为本申请实施例提供的一种光模块中发射底座的结构示意图三；

图16为本申请实施例提供的一种光模块中光发射次模块的翻转结构示意图三；

图17为本申请实施例提供的一种光模块中发射光路示意图二；

图18为本申请实施例提供的一种光模块中发射底座的结构示意图四；

图19为本申请实施例提供的一种光模块中光发射次模块的翻转结构示意图四；

图20为本申请实施例提供的一种光模块中发射底座的结构示意图五；

图21为本申请实施例提供的一种光模块中光发射次模块的高频信号线连接剖视图；

图22为本申请实施例提供的一种光模块中光发射次模块的高频信号连接示意图；

图23为本申请实施例提供的一种光模块的散热通道示意图；

图24为本申请实施例提供的一种光模块中光探测器的监控光路剖视图；

图25为本申请实施例提供的一种光模块中光探测器的监控光路侧视图；

图26为本申请实施例提供的一种光模块中电路板与光接收次模块的装配示意图一；

图27为本申请实施例提供的一种光模块中光接收次模块光学部分的结构示意图；

图28为本申请实施例提供的一种光模块中接收光路的剖视图；

图29为本申请实施例提供的一种光模块中电路板、光发射次模块、光接收次模块与光纤适配器的装配示意图二；

图30为本申请实施例提供的一种光模块中电路板与光接收次模块的装配示意图二；

图31为本申请实施例提供的一种光模块中电路板与光接收次模块的装配侧视图。

具体实施方式

为便于对申请的技术方案进行清楚、完整地描述，以下首先在对本申请所涉及到的一些概念进行说明。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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例，都属于本申请保护的范围。

光纤通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导等信息传输设备中传输，利用光在光纤/光波导中的无源传输特性可以实现低成本、低损耗的信息传输；而计算机等信息处理设备使用的是电信号，为了在光纤/光波导等信息传输设备与计算机等信息处理设备之间建立信息连接，就需要实现电信号与光信号的相互转换。

光模块在光纤通信技术领域中实现上述光、电信号的相互转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过其内部电路板上的金手指实现与外部上位机之间的电连接，主要的电连接包括供电、I2C信号、数据信号以及接地等；采用金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的主流连接方式，以此为基础，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。

图1为光通信终端连接关系示意图。如图1所示，光通信终端的连接主要包括光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接；

光纤101的一端连接远端服务器，网线103的一端连接本地信息处理设备，本地信息处理设备与远端服务器的连接由光纤101与网线103的连接完成；而光纤101与网线103之间的连接由具有光模块200的光网络终端100完成。

光模块200的光口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电口对外接入光网络终端100中，与光网络终端100建立双向的电信号连接；在光模块内部实现光信号与电信号的相互转换，从而实现在光纤与光网络终端之间建立信息连接；具体地，来自光纤的光信号由光模块转换为电信号后输入至光网络终端100中，来自光网络终端100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。

光网络终端具有光模块接口102，用于接入光模块200，与光模块200建立双向的电信号连接；光网络终端具有网线接口104，用于接入网线103，与网线103建立双向的电信号连接；光模块200与网线103之间通过光网络终端100建立连接，具体地，光网络终端将来自光模块的信号传递给网线，将来自网线的信号传递给光模块，光网络终端作为光模块的上位机监控光模块的工作。

至此，远端服务器通过光纤、光模块、光网络终端及网线，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。

常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络终端是光模块的上位机，向光模块提供数据信号，并接收来自光模块的数据信号，常见的光模块上位机还有光线路终端等。

图2为光网络终端结构示意图。如图2所示，在光网络终端100中具有电路板105，在电路板105的表面设置笼子106；在笼子106内部设置有电连接器，用于接入金手指等光模块电口；在笼子106上设置有散热器107，散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。

光模块200插入光网络终端中，具体为光模块的电口插入笼子106内部的电连接器，光模块的光口与光纤101连接。

笼子106位于电路板上，将电路板上的电连接器包裹在笼子中，从而使笼子内部设置有电连接器；光模块插入笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量传导给笼子106，然后通过笼子上的散热器107进行扩散。

图3为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本申请实施例提供的光模块分解结构示意图。如图3、图4所示，本申请实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、电路板300、光发射次模块400、光接收次模块与光纤适配器。

上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口的包裹腔体；包裹腔体的外轮廓一般呈现方形体，具体地，下壳体包括主板以及位于主板两侧、与主板垂直设置的两个侧板；上壳体包括第三壳体，第三壳体盖合在上壳体的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳体还可以包括位于第三壳体两侧、与第三壳体垂直设置的两个侧壁，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体盖合在下壳体上。

两个开口具体可以是在同一方向的两端开口(204、205)，也可以是在不同方向上的两处开口；其中一个开口为电口204，电路板的金手指从电口204伸出，插入光网络终端等上位机中；另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接光模块内部的光发射次模块400与光接收次模块；电路板300、光发射次模块400、光接收次模块与光纤适配器等光电器件位于包裹腔体中。

采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、光发射次模块400、光接收次模块与光纤适配器等器件安装到壳体中，由上壳体、下壳体形成光模块最外层的封装保护壳体；上壳体及下壳体一般采用金属材料，利于实现电磁屏蔽以及散热；一般不会将光模块的壳体做成一体部件，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽部件无法安装，也不利于生产自动化。

本申请提供的光模块还包括解锁部件，解锁部件位于包裹腔体/下壳体202的外壁，用于实现光模块与上位机之间的固定连接，或解除光模块与上位机之间的固定连接。

解锁部件具有与上位机笼子匹配的卡合部件；拉动解锁部件的末端可以使解锁部件在外壁的表面相对移动；光模块插入上位机的笼子里，由解锁部件的卡合部件将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁部件，解锁部件的卡合部件随之移动，进而改变卡合部件与上位机的连接关系，以解除光模块与上位机的卡合关系，从而可以将光模块从上位机的笼子里抽出。

电路板300上设置有电路走线、电子元件(如电容、电阻、三极管、MOS管)及芯片(如MCU、激光驱动芯片、高频光电接收二极管、跨阻放大器(TIA)、时钟数据恢复CDR、电源管理芯片、数据处理芯片DSP)等。电路板通过电路走线将光模块中的用电器件按照电路设计连接在一起，以实现供电、电信号传输及接地等电功能。

电路板一般为硬性电路板，硬性电路板由于其相对坚硬的材质，还可以实现承载作用，如硬性电路板可以平稳的承载芯片；当光收发器件位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳的承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中，具体地，在硬性电路板的一侧末端表面形成金属引脚/金手指，用于与电连接器连接；这些都是柔性电路板不便于实现的。

部分光模块中也会使用柔性电路板，作为硬性电路板的补充；柔性电路板一般与硬性电路板配合使用，如硬性电路板与光收发器件之间可以采用柔性电路板连接。

图5为本申请实施例提供的光模块中电路板、光发射次模块、光接收次模块与光纤适配器的装配示意图。如图5所示，本申请实施例提供的光模块中包括光发射次模块400、第一光接收次模块500、第二光接收次模块600、第一光纤适配器组700、第二光纤适配器800与第三光纤适配器900，光发射次模块400采用底面向上(倒装)的光发射器结构，使得光发射次模块400的底面与上壳体201相接触，极大地改善了光发射次模块400的散热特性；光发射次模块400射出的发射光束通过光纤传输至第一光纤适配器组700，以实现光的发射。第一光接收次模块500与第二光接收次模块600可设置在光发射次模块400的两侧，外部光纤传输的光束通过第二光纤适配器800、光纤传输至第一光接收次模块500，通过第三光纤适配器900、光纤传输至第二光接收次模块600，实现了多路光束的接收。

图6为本申请实施例提供的光模块中电路板的结构示意图，图7为本申请实施例提供的光模块中电路板、光发射次模块与第一光纤适配器的装配示意图。如图6、图7所示，电路板300上设置有安装孔320，光发射次模块400的激光器组件嵌在该安装孔320内，以将激光器组件靠近电路板300的下表面(背面)，如此将光发射次模块400反向装配至电路板300上，使得在装配时激光器组件的打线表面高度与电路板300的背面相同，从而使电路板300背面与激光器组件的连接打线最短，以保证优良的高频传输性能。

图8为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的翻转结构示意图一，图9为本申请实施例提供的光模块中电路板与光发射次模块的另一角度局部装配示意图。如图8、图9所示，光发射次模块400可包括发射底座410及设置在发射底座410上的激光器420、准直透镜430、平移棱镜440、光隔离器与光纤耦合器，该发射底座410的底面(背向安装面的表面)朝向上壳体201，发射底座410的安装面朝向电路板300，激光器420、准直透镜430、平移棱镜440、光隔离器与光纤耦合器均安装在发射底座410的安装面上，且激光器420、准直透镜430与平移棱镜440的安装高度高于光隔离器、光纤耦合器的安装高度，使得激光器420、准直透镜430与平移棱镜440通过电路板300上的安装孔320位于电路板300的背侧，光隔离器与光纤耦合器位于电路板300的正侧。

激光器420发射的一路激光光束经由准直透镜430转换为准直光束，准直光束经由平移棱镜440将位于电路板300背侧的准直光束反射至电路板300的正侧，平移棱镜440反射的激光光束直接透过光隔离器射入光纤耦合器中，经由光纤耦合器将激光光束耦合至第一光纤适配器组700，实现一路光信号的发射。

对于高传输速率的光模块，如800G光模块，为实现800G光模块的传输速率，需要在QSFP-DD或OSFP的封装中集成8路光发射器和8路光接收器，因此光发射次模块400包括8个光发射器，以实现8路光发射光束的发射；第一光接收次模块500包括4个光接收器，以实现4路接收光束的接收；第二光接收次模块600包括4个光接收器，以实现4路接收光束的接收。

基于此，光发射次模块400还可包括发射底座410及设置在发射底座410上的多个激光器420、多个准直透镜430、平移棱镜440、第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光隔离器4610、第二光隔离器4620、第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720，该发射底座410的底面朝向上壳体201，发射底座410的安装面朝向电路板300，多个激光器420、多个准直透镜430、平移棱镜440、第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光隔离器4610、第二光隔离器4620、第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720均安装在发射底座410的安装面上，且激光器420、准直透镜430与平移棱镜440的安装高度高于第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光隔离器4610、第二光隔离器4620、第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720的安装高度。

在本申请实施例中，光发射次模块400包括8个激光器420、8个准直透镜430与一个平移棱镜440，激光器420与准直透镜430一一对应设置，每个激光器420发射一路激光光束，每个准直透镜430将一路激光光束转换为准直光束，每个准直透镜430射出的准直光束传输至平移棱镜440，通过平移棱镜440对准直光束进行反射，以改变激光光束的传输方向及位置。

通过平移棱镜440将位于电路板300背侧的多束激光光束反射至电路板300的正侧后，多束激光光束通过第一光合波器4510与第二光合波器4520合成两路复合光束，两路复合光束分别通过第一光纤耦合器4710、第二光纤耦合器4720耦合至第一光纤适配器组700，实现多路光信号的发射。

对于800G光模块，与光发射次模块400连接的第一光纤适配器组700包括第一光纤适配器710与第四光纤适配器720，第一光纤适配器710通过内部光纤与光发射次模块400的第一光纤耦合器4710耦合连接，以实现一路复合光束的发射；第四光纤适配器720通过另一内部光纤与光发射次模块400的第二光纤耦合器4720连接，以实现另一路复合光束的发射。

图10为本申请实施例提供的光模块中电路板与光发射次模块的局部装配侧视图。如图10所示，光发射次模块400的发射底座410安装在电路板300的正侧，安装在发射底座410上的多个激光器420、多个准直透镜430通过安装孔320位于电路板300的背侧，平移棱镜440的一端通过安装孔320位于电路板300的背侧，平移棱镜440的另一端位于电路板300的正侧，第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光隔离器4610、第二光隔离器4620、第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720均位于电路板300的正侧。

多个激光器420分别发射激光光束，该激光光束平行于电路板300的背面；多个准直透镜430将激光器420发射的激光光束转换为准直光束，多个准直光束传输至平移棱镜440，平移棱镜440将位于电路板300背侧的激光光束反射至电路板300正侧。

平移棱镜440的作用是将8路光束向上平移一定距离，使得后续所有的光器件位置均位于电路板300的正侧，并与电路板300保持适当间隙。这样就避免了光学器件与电路板300之间的位置冲突，从而可以尽可能的减小电路板300的挖孔面积，增加了电路板300上电子器件的排布面积，使得电路板300的布线更加容易。

在本申请实施例中，平移棱镜440包括第一反射镜4410与第二反射镜4420，第一反射镜4410朝向准直透镜430，位于电路板300的背侧，用于将平行于电路板300背侧的准直光束反射为垂直于电路板300的准直光束；第二反射镜4420朝向第一反射镜4410，位于电路板300的正侧，用于将垂直于电路板300的准直光束反射为平行于电路板300正侧的准直光束。

第一光合波器4510与第二光合波器4520并排设置在发射底座410的安装面上，即第一光合波器4510与第二光合波器4520沿着发射底座410的前后方向并排设置，且第一光合波器4510与第二光合波器4520的光输入端朝向平移棱镜440的光输出端，以将平行于电路板300正面的8路激光光束分别射入第一光合波器4510、第二光合波器4520，其中，4路激光光束射入第一光合波器4510，第一光合波器4510将4路激光光束合成为一束复合光束；剩余4路激光光束射入第二光合波器4520内，第二光合波器4520将4路激光光束合成为另一束复合光束。

第一光合波器4510的右侧包括四个用于入射多种波长信号光的入光口，每一入光口用于入射一种波长的信号光；第一光合波器4510的左侧包括一个用于出射光的出光口。以第一光合波器4510入射λ1、λ2、λ3和λ4的4种波长为例，λ1信号光通过第一入光口进入第一光合波器4510，经过第一光合波器4510内六个不同位置进行了六次不同的反射到达出光口；λ2信号光通过第二入光口进入第一光合波器4510，经过第一光合波器4510内四个不同位置进行了四次不同的反射到达出光口；λ3信号光通过第三入光口进入第一光合波器4510，经过第一光合波器4510内两个不同位置进行了两次不同的反射到达出光口；λ4信号光通过第四入光口进入第一光合波器4510，直接传输到达出光口。如此，通过第一光合波器4510实现不同波长的信号光经不同入光口输入、经同一出光口输出，进而实现不同波长信号光的合光。

第一光纤耦合器4710的光输入端与第一光合波器4510的光输出端相耦合连接，第一光纤耦合器4710的光输出端通过一内部光纤与第一光纤适配器710相连接，如此，第一光合波器4510输出的复合光束通过第一光纤耦合器4710耦合至内部光纤，再通过内部光纤传输至第一光纤适配器710，以实现一复合光束的发射。

第二光纤耦合器4720的光输入端与第二光合波器4520的光输出端相耦合连接，第二光纤耦合器4720的光输出端通过另一内部光纤与第四光纤适配器720相连接，如此，第二光合波器4520输出的复合光束通过第二光纤耦合器4720耦合至内部光纤，再通过内部光纤传输至第四光纤适配器720，以实现另一复合光束的发射。

第一光合波器4510的出光面与第一光纤耦合器4710的入光面之间存在间隙，第一光合波器4510输出的复合光束传输至第一光纤耦合器4710的入光面时，因光在不同介质的界面传播会发生反射，复合光束传输至第一光纤耦合器4710的入光面时发生反射，反射光束可能会按照原路返回至激光器420，影响激光器420的高频性能。为了避免这一问题，第一光隔离器4610设置在第一光合波器4510与第一光纤耦合器4710之间，第一光合波器4510射出的复合光束在第一光纤耦合器4710的入光面发生反射时，第一光隔离器4610用于将反射光束隔离出去，防止反射光束沿原路返回激光器420。

同理，第二光合波器4520的出光面与第二光纤耦合器4720的入光面之间存在间隙，第二光合波器4520输出的另一复合光束传输至第二光纤耦合器4720的入光面时，因光在不同介质的界面传播会发生反射，复合光束传输至第二光纤耦合器4720的入光面时发生反射，反射光束可能会按照原路返回至激光器420，影响激光器420的高频性能。为了避免这一问题，第二光隔离器4620设置在第二光合波器4520与第二光纤耦合器4720之间，第二光合波器4520射出的复合光束在第二光纤耦合器4720的入光面发生反射时，第二光隔离器4620用于将反射光束隔离出去，防止反射光束沿原路返回激光器420。

在本申请实施例中，第一光纤耦合器4710包括套管、聚焦透镜4730与第一单模光纤法兰4740，套管套在聚焦透镜4730与第一单模光纤法兰4740的外侧，内部光纤插在第一单模光纤法兰4740内，聚焦透镜4730的入光面朝向第一光隔离器4610、出光面朝向第一单模光纤法兰4740，第一光合波器4510输出的复合光束经过第一光隔离器4610传输至聚焦透镜4730，聚焦透镜4730将复合光束汇聚至插在第一单模光纤法兰4740内的内部光纤。

聚焦透镜4730为圆柱形透镜，圆柱形透镜与第一单模光纤法兰4740的外径尺寸可略小于套管的内径尺寸，以保证聚焦透镜4730与第一单模光纤法兰4740的耦合度。将聚焦透镜4730与第一单模光纤法兰4740插在套管内时，为提高聚焦透镜4730与第一单模光纤法兰4740的耦合度，可只轴向移动聚焦透镜4730与第一单模光纤法兰4740。

为方便透过第一光隔离器4610的复合光束射入聚焦透镜4730内，聚焦透镜4730突出于套管外，减小了聚焦透镜4730的入光面与第一光隔离器4610的出光面之间的距离，使得结构更紧凑。

图11为本申请实施例提供的光模块中光发射光路的剖视图。如图11所示，激光器420发射激光光束，激光光束传输至准直透镜430，准直透镜430将激光光束转换为准直光束，准直光束传输至平移棱镜440的第一反射镜4410，第一反射镜4410将平行于电路板300背面的准直光束反射为垂直于电路板300的准直光束；垂直于电路板300的准直光束传输至平移棱镜440的第二反射镜4420，第二反射镜4420将垂直于电路板300的准直光束反射为平行于电路板300正面的激光光束，从而将位于电路板300背侧的激光光束反射为位于电路板300正侧的激光光束；第二反射镜4420输出的8路激光光束中4路激光光束传输至第一光合波器4510内，另外4路激光光束传输至第二光合波器4520；第一光合波器4510将4路激光光束复用为一路复用光束，第二光合波器4520将4路激光光束复用为另一路复用光束；第一光合波器4510输出的复用光束透过第一光隔离器4610传输至第一光纤耦合器4710，复用光束经由聚焦透镜4730转换为汇聚光束，汇聚光束传输至插在第一单模光纤法兰4740内的内部光纤内，以实现一路复用光束的发射；第二光合波器4520输出的复用光束透过第二光隔离器4620传输至第二光纤耦合器4720，复用光束经由聚焦透镜转换为汇聚光束，汇聚光束传输至插在单模光纤法兰内的内部光纤内，以实现另一路复用光束的发射。

图12为本申请实施例提供的光模块中发射底座的结构示意图一，图13为本申请实施例提供的光模块中发射底座的另一角度结构示意图。如图12、图13所示，为支撑固定激光器420、准直透镜430、平移棱镜440、第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光隔离器4610、第二光隔离器4620、第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720，发射底座410包括第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130，第一安装面4110凹陷于第二安装面4120，第二安装面4120凹陷于第三安装面4130，即第三安装面4130距离电路板300正面的尺寸小于第二安装面4120距离电路板300正面的尺寸，第二安装面4120距离电路板300正面的尺寸小于第一安装面4110距离电路板300正面的尺寸，使得第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130形成台阶面。

在本申请实施例中，第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130均平行于电路板300的正面，第二安装面4120的前、后端开口，以方便将平移棱镜440固定在第二安装面4120上；第一安装面4110的前、后、左端开口，以方便将光合波器、光隔离器、光纤耦合器固定在第一安装面4110上。第三安装面4130的前、后端可设置有挡板，该挡板朝向电路板300的侧面与电路板300的正侧相抵接。

半导体制冷器480放置在发射底座410的第三安装面4130上，每个激光器420设置在激光器基板上，每个激光器基板设置在半导体制冷器480的制冷面上，与激光器420对应的准直透镜430设置在半导体制冷器480的制冷面上，且准直透镜430设置在激光器420的出光方向上。

在本申请实施例中，发射底座410的第三安装面4130上首先放置有半导体制冷器480，在半导体制冷器480上设置有8个激光器420与8个准直透镜430，8个激光器420分别设置在8个激光器基板上，8个激光器基板沿着发射底座410的前后方向并排设置，使得8个激光器420发射8路不同波长的光束。

半导体制冷器480上设置的8个激光器基板左右方向的尺寸可相同，使得8个准直透镜430距离半导体制冷器480左右端面的尺寸相同，从而将8个激光器420、8个准直透镜430并排设置在半导体制冷器480上。

半导体制冷器480上设置的8个激光器基板左右方向的尺寸也可不相同，靠近半导体制冷器480后侧边的激光器基板距离半导体制冷器480右端面的尺寸较小，与该激光器基板相邻的激光器基板距离半导体制冷器480右端面的尺寸较大，从而将8个激光器基板按照短、长、短、长、短、长、短、长的设置方式间隔固定于半导体制冷器480上；设置在激光器420出光方向的准直透镜430距离半导体制冷器480左端面的尺寸不相同，以便在装配准直透镜430时不会因胶水流动造成相互影响。如此，通过优化激光器基板的设计，能够减小多路准直光的间距，以减小整个发射底座410的集合尺寸，尤其是发射底座410前后方向的宽度尺寸，以便装配时与光接收次模块不发生冲突。

在本申请实施例中，第三安装面4130前后方向的宽度尺寸可略大于第二安装面4120前后方向的宽度尺寸，第二安装面4120前后方向的宽度尺寸可与第一安装面4110前后方向的宽度尺寸一致。将多个激光器420按照前后方向并排固定于第三安装面4130时，较宽的第三安装面4130可便于放置激光器420，避免相邻激光器420之间距离较近，从而可避免激光器420发射激光光束的串扰。

凹陷于第三安装面4130的第二安装面4120上设置有平移棱镜440，该平移棱镜440垂直固定于第二安装面4120上，且平移棱镜440的第一反射镜4410远离第二安装面4120、靠近半导体制冷器480上的激光器420，平移棱镜440的第二反射镜4420靠近第二安装面4120，位于电路板300正侧，如此通过平移棱镜440将位于电路板300背侧的激光光束反射至电路板300正侧。

凹陷于第二安装面4120的第一安装面4110上设置有第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光隔离器4610、第二光隔离器4620、第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720，第一光合波器4510与第二光合波器4520沿发射底座410的前后方向并排设置，第一光隔离器4610与第二光隔离器4620沿发射底座410的前后方向并排设置，第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720沿发射底座410的前后方向并排设置，且光合波器、光隔离器与光纤耦合器沿着光发射方向排布。

在本申请实施例中，第一安装面4110前后方向的宽度尺寸由左至右均一致，且第一安装面4110前后方向的宽度尺寸可小于第一光合波器4510与第二光合波器4520前后方向的宽度尺寸，如此将第一光合波器4510与第二光合波器4520沿着前后方向并排设置在第一安装面4110上时，第一光合波器4510的一侧、第二光合波器4520的一侧均突出于第一安装面4110的前、后侧面，如此可减小发射底座410前后方向的尺寸，节约成本。

在本申请实施例中，通过呈台阶设置的第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130将半导体制冷器480、激光器420、准直透镜430、平移棱镜440、光合波器、光隔离器与光纤耦合器固定在发射底座410上，以形成激光器420、准直透镜430与光合波器、光隔离器、光纤耦合器之间的安装高度差，并将安装高度相对较高的激光器420与准直透镜430通过电路板300的安装孔320设置在电路板300的背侧，将安装高度相对较低的光合波器、光隔离器与光纤耦合器设置在电路板300的正侧，如此可减小光发射次模块400与电路板300在空间上的重叠区域。

在装配光发射次模块400时，需首先将半导体制冷器480安装在第三安装面4130上，然后将激光器420安装在激光器基板上，然后将激光器基板固定在半导体制冷器480上，然后将平移棱镜440固定在第二安装面4120上，然后将第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光隔离器4610、第二光隔离器4620、第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720按照光发射方向独立固定在第一安装面4110上，最后将准直透镜430按照激光器420出光方向固定在第三安装面4130上，同时检测光纤中的耦合效率，优化准直透镜430的位置。

为减少装配工作量，也可采用一体化的光学组件，将第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光隔离器4610、第二光隔离器4620、第一光纤耦合器4710、第二光纤耦合器4720、两个内部光纤与第一光纤适配器组700组装为一个预装配件。先将半导体制冷器480直接固定在第三安装面4130上，然后将激光器420安装在激光器基板上，然后将激光器基板固定在半导体制冷器480上，然后将平移棱镜440按照光发射方向固定在第二安装面4120上，再将该预装配件直接固定在发射底座410的第一安装面4110上，最后将准直透镜430按照激光器420出光方向固定在第三安装面4130上，同时检测光纤中的耦合功率，优化准直透镜430的位置。

将激光器420、准直透镜430、平移棱镜440、第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光隔离器4610、第二光隔离器4620、第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720固定安装在发射底座410上后，将发射底座410反向安装在电路板300的正面上，即发射底座410的底面朝向上壳体201，发射底座410的第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130朝向电路板300正面后，将发射底座410固定在电路板300的正面上。

为将发射底座410固定在电路板300的正面上，发射底座410的第一安装面4110远离第二安装面4120的一端设置有两个支撑柱4140，两个支撑柱4140之间设置有开口，分别连接第一光纤耦合器4710、第二光纤耦合器4720的两根光纤穿过该开口与相应的光纤适配器相连接，且两个支撑柱4140前后方向的宽度尺寸不大于第一安装面4110前后方向的宽度尺寸，如两个支撑柱4140相背向的侧面与发射底座410的侧面相平齐。

该支撑柱4140由第一安装面4110向靠近电路板300正面的方向延伸，且该支撑柱4140背向第一安装面4110的侧面上设置有第一定位销4160。电路板300上设置有定位孔330，该定位孔330与第一定位销4160相对应设置。

发射底座410远离光纤适配器的一端设置有定位块4150，该定位块4150朝向电路板300的侧面突出于第三安装面4130，且定位块4150朝向电路板300的侧面上设置有定位销，该定位销与电路板300上的定位孔相对应设置。

将发射底座410反向安装至电路板300正面上时，发射底座410的定位块4150朝向电路板300的侧面与电路板300的正面相接触，支撑柱4140的一端与电路板300的正面相接触，支撑柱4140上的第一定位销4160插入电路板300上的定位孔330内，从而将发射底座410固定在电路板300上，并将设置在第三安装面4130上的激光器420、准直透镜430及设置在第二安装面4120上的平移棱镜440嵌入电路板300的安装孔320内，使得激光器420的打线表面高度与电路板300的背面相平齐。

图14为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的翻转结构示意图二，图15为本申请实施例提供的光模块中发射底座的结构示意图三。如图14、图15所示，发射底座410包括第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130，第一安装面4110凹陷于第二安装面4120，第二安装面4120凹陷于第三安装面4130，半导体制冷器480设置在第三安装面4130上；激光器420设置在激光器基板上，激光器基板设置在半导体制冷器480上；准直透镜430设置在半导体制冷器480上，且准直透镜430位于激光器420的出光方向上；平移棱镜440设置在第二安装面4120上，且平移棱镜440的第一反射镜4410设置在准直透镜430的出光方向上；第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光隔离器4610与第二光隔离器4620沿着光发射方向设置在第一安装面4110上。

第一安装面4110远离激光器420的一端设置有第一支撑块490，该第一支撑块490由第一安装面4110向靠近电路板300正面的方向延伸，且第一支撑块490的左端面与发射底座410的左端面相平齐。

该第一支撑块490上设置有两个通孔4910，两个通孔4910沿着前后方向并排设置，该通孔4910贯穿第一支撑块490的左端面与右端面，并与第一安装面4110相连通。第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720插在第一支撑块490上的两个通孔4910内，以通过第一支撑块490将第一光纤耦合器4710、第二光纤耦合器4720固定在发射底座410上。

在本申请实施例中，第一支撑块490前后方向的宽度尺寸不大于第一安装面4110前后方向的宽度尺寸，使得发射底座410左侧的宽度尺寸小于其右侧的宽度尺寸，方便加工，节省制作成本。

发射底座410远离第一支撑块490的一端设置有第二支撑块412，第二支撑块412与发射底座410的右端面相固定连接，第二支撑块412上设置有第二定位销4121。电路板300上设置有定位孔330，该定位孔330与第二定位销4121相对应设置。

将发射底座410反向安装至电路板300正面上时，第一支撑块490、第二支撑块412的一端与电路板300的正面相接触，第二支撑块412上的第二定位销4121插入电路板300上的定位孔330内，从而将发射底座410固定在电路板300上，并将设置在第三安装面4130上的半导体制冷器480、设置在半导体制冷器480上的激光器420、准直透镜430及设置在第二安装面4120上的平移棱镜440嵌入电路板300的安装孔320内，使得激光器420的打线表面高度与电路板300的背面相平齐。

在装配光发射次模块400时，首先将激光器420安装在激光器基板上，然后将激光器基板固定在第三安装面4130上的半导体制冷器480上，然后将平移棱镜440固定在第二安装面4120上，然后将第一光合波器4510、第二光合波器4520、第一光隔离器4610与第二光隔离器4620按照光发射方向独立固定在第一安装面4110上；然后将第一光纤耦合器4710与第二光纤耦合器4720插在第一支撑块490上的通孔4910内，最后将准直透镜430按照激光器420出光方向固定在第三安装面4130上，同时检测光纤中的耦合功率，优化准直透镜430的位置。

在本申请实施例中，位于第一支撑块490与第二安装面4120之间的第一安装面4110前后方向的宽度尺寸由左至右均一致，且第一安装面4110前后方向的宽度尺寸可小于第一光合波器4510与第二光合波器4520前后方向的宽度尺寸，如此将第一光合波器4510与第二光合波器4520沿着前后方向并排设置在第一安装面4110上时，第一光合波器4510的一侧、第二光合波器4520的一侧均突出于第一安装面4110的前、后侧面，如此可减小发射底座410前后方向的尺寸，节约成本。

上述实施例提供的光发射次模块400不仅适用于800G光模块，也适用于400G光模块，以单通道100G速率的400G QSFP-DD FR4方案为例进行说明，在多光通道模块中，采用上述光发射次模块400可在狭小的空间中实现优良的高频性能，光学性能，散热特性，结构复杂性低，可生产性高等特点，可以实现批量生产，降低成本的目标。

图16为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的翻转结构示意图三，图17为本申请实施例提供的光模块中发射光路示意图二。如图16、图17所示，对于400G光模块，光发射次模块400包括发射底座410及设置在发射底座410上的半导体制冷器480、多个激光器420、多个准直透镜430、平移棱镜440、光合波器450、光隔离器460与光纤耦合器470，该发射底座410的底面朝向上壳体201，发射底座410的安装面朝向电路板300，半导体制冷器480、多个激光器420、多个准直透镜430、平移棱镜440、光合波器450、光隔离器460与光纤耦合器470均安装在发射底座410的安装面上，且激光器420、准直透镜430与平移棱镜440的安装高度高于光合波器450、光隔离器460与光纤耦合器470的安装高度。

在本申请实施例中，光发射次模块400包括半导体制冷器480、4个激光器420、4个准直透镜430与一个平移棱镜440，激光器420与准直透镜430一一对应设置，每个激光器420发射一路激光光束，每个准直透镜430将一路激光光束转换为准直光束，每个准直透镜430射出的准直光束传输至平移棱镜440，通过平移棱镜440对准直光束进行反射，以改变激光光束的传输方向。

光发射次模块400的发射底座410反向安装在电路板300的正面，安装在发射底座410的半导体制冷器480上的多个激光器420、多个准直透镜430通过安装孔320位于电路板300的背侧，平移棱镜440的一端通过安装孔320位于电路板300的背侧，平移棱镜440的另一端位于电路板300的正侧，光合波器450、光隔离器460与光纤耦合器470均位于电路板300的正侧。

4个激光器420分别发射4路激光光束，该激光光束可平行于电路板300的背面；经由4个准直透镜430将4路激光光束转换为4路准直光束，4路准直光束传输至平移棱镜440，经由平移棱镜440将位于电路板300背侧的激光光束反射至电路板300的正侧。

平移棱镜440的作用是将4路光束向上平移一定距离，使得后续所有的光器件位置均位于电路板300正侧，并与电路板300保持适当间隙。这样就避免了光学器件与电路板300之间的位置冲突，从而可以尽可能的减小电路板300的挖孔面积，增加了电路板300上电子器件的排布面积，使得电路板300的布线更加容易。

在本申请实施例中，平移棱镜440包括第一反射镜4410与第二反射镜4420，第一反射镜4410朝向准直透镜430，位于电路板300的背侧，用于将平行于电路板300背面的准直光束反射为垂直于电路板300的准直光束；第二反射镜4420朝向第一反射镜4410，位于电路板300的正侧，用于将垂直于电路板300的准直光束反射为平行于电路板300正面的准直光束。

光合波器450与光纤耦合器470按照光平移棱镜440的出光方向依次设置，即平移棱镜440的第二反射镜4420反射的4路激光光束射入光合波器450内，光合波器450将4路激光光束合成为一路复合光束，该复合光束射入光纤耦合器470内。光纤耦合器包括套管、聚焦透镜4730与第一单模光纤法兰4740，套管套在聚焦透镜4730与第一单模光纤法兰4740的外侧，内部光纤插在第一单模光纤法兰4740内，聚焦透镜4730的入光面朝向光合波器450、出光面朝向内部光纤，光合波器450输出的复合光束传输至聚焦透镜4730，聚焦透镜4730将复合光束汇聚至插在第一单模光纤法兰4740内的内部光纤，以实现光的发射。

光合波器450的出光面与光纤耦合器470的入光面之间存在间隙，光合波器450输出的复合光束传输至光纤耦合器470的入光面时，因光在不同介质的界面传播会发生反射，复合光束传输至光纤耦合器470的入光面时会发生反射，反射光束可能会按照原路返回激光器420，影响激光器420的发光性能及高频性能。为了避免这一问题，光隔离器460设置在光合波器450与光纤耦合器470之间，光合波器450射出的复合光束在光纤耦合器470的入光面发生反射时，光隔离器460能够将反射光束隔离出去，防止反射光束沿原路返回激光器420。

图18为本申请实施例提供的光模块中发射底座的结构示意图四。如图18所示，为支撑固定激光器420、准直透镜430、平移棱镜440、光合波器450、光隔离器460与光纤耦合器470，发射底座410可包括第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130，第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130均平行于电路板300的正面，第一安装面4110凹陷于第二安装面4120，第二安装面4120凹陷于第三安装面4130，使得第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130形成台阶面。

为方便设置台阶面，第一安装面4110的一端设置凸台411，该凸台411由第一安装面4110向电路板300的方向延伸，凸台411上设有第二安装面4120与第三安装面4130，第二安装面4120凹陷于第三安装面4130，且第二安装面4120的一端与第一安装面4110相连接、另一端与第三安装面4130相连接。

在本申请实施例中，第三安装面4130可凹陷于凸台411朝向电路板300的侧面，以方便将半导体制冷器480固定在第三安装面4130上，然后再将激光器420安装在半导体制冷器480上。为方便将发射底座410安装在电路板300上，凸台411朝向电路板300的侧面上还设有定位销。

每个激光器420设置在激光器基板上，激光器基板位于发射底座410的第三安装面4130上的半导体制冷器480上，与激光器420对应的准直透镜430也设置在半导体制冷器480上，且准直透镜430设置在激光器420的出光方向上。

平移棱镜440设置在第二安装面4120上，且平移棱镜440的第一反射镜4410远离第二安装面4120、靠近第三安装面4130上的激光器420，平移棱镜440的第二反射镜4420靠近第二安装面4120，位于电路板300正侧，如此通过平移棱镜440将位于电路板300背侧的激光光束反射至电路板300正侧。光合波器450、光隔离器460与光纤耦合器470沿着光发射方向设置在第一安装面4110上。

在本申请实施例中，第三安装面4130前后方向的宽度尺寸略大于第二安装面4120前后方向的宽度尺寸，以方便将4个激光器420前后并排设置在第三安装面4130上。第一安装面4110前后方向的宽度尺寸与凸台411前后方向的宽度尺寸一致，两个支撑柱4140前后方向的宽度尺寸与第一安装面4110前后方向的宽度尺寸一致，即发射底座410前后方向的宽度尺寸由左至右一致，如此方便在第一安装面4110上设置凸台411与支撑柱4140，节省工艺成本。

由于第一安装面4110前后方向的宽度尺寸与凸台411前后方向的宽度尺寸相同，第三安装面4130前后方向的宽度尺寸小于凸台411前后方向的宽度尺寸，因此，第一安装面4110大于第三安装面4130前后方向的宽度尺寸，为了匹配第三安装面4130上的多个激光器420，光合波器450前后方向的宽度尺寸小于第一安装面4110前后方向的宽度尺寸。

通过呈台阶设置的第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130将半导体制冷器480、激光器420、准直透镜430、平移棱镜440、光合波器450、光隔离器460与光纤耦合器470固定在发射底座410上，以形成激光器420、准直透镜430与光合波器450、光隔离器460、光纤耦合器470之间的安装高度差，并将安装高度相对较高的激光器420与准直透镜430通过电路板300的安装孔320设置在电路板300的背侧，将安装高度相对较低的光合波器450、光隔离器460与光纤耦合器470设置在电路板300的正侧，如此可减小光发射次模块400与电路板300在空间上的重叠区域，减小电路板的挖孔面积。

在装配光发射次模块400时，首先将半导体制冷器480固定在第三安装面4130上，然后将安装有激光器420的激光器基板安装在半导体制冷器上，然后将平移棱镜440固定在第二安装面4120上，然后将光合波器450、光隔离器460与光纤耦合器470按照光发射方向独立固定在第一安装面4110上，最后将准直透镜430按照激光器420出光方向固定在第三安装面4130上，同时检测光纤中的耦合功率，优化准直透镜430的位置。

在本申请实施例中，光合波器450、光隔离器460、光纤耦合器470与内部光纤可采用一体化结构，将光合波器450、光隔离器460、光纤耦合器470、内部光纤及光纤适配器组装为一个预装配件，在进行光发射次模块400装配时，只需将该预装配件直接固定在发射底座410的第一安装面4110上，再通过准直透镜进行耦合操作即可。

将半导体制冷器480、激光器420、准直透镜430、平移棱镜440、光合波器450、光隔离器460与光纤耦合器470固定安装在发射底座410上后，将发射底座410反向安装在电路板300的正面上，即发射底座410的底面朝向上壳体201，发射底座410的第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130朝向电路板300正面后，将发射底座410固定在电路板300的正面上。

为将发射底座410固定在电路板300的正面上，发射底座410的第一安装面4110远离第二安装面4120的一端设置有两个支撑柱4140，两个支撑柱4140之间设置有开口，光纤耦合器470穿过该开口与光纤适配器连接。该支撑柱4140由第一安装面4110向靠近电路板300正面的方向延伸，且该支撑柱4140背向第一安装面4110的侧面上设置有第一定位销4160，该第一定位销4160与电路板300上的定位孔330相对应设置。

反向安装发射底座410时，发射底座410上凸台411的侧面与电路板300的正面相接触，发射底座410上支撑柱4140的侧面与电路板300的正面相接触，凸台411上的定位销插入电路板300上的定位孔330内，支撑柱4140上的第一定位销4160也插入电路板300上相应的定位孔330内，从而将发射底座410固定在电路板300上。

图19为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的翻转结构示意图四，图20为本申请实施例提供的光模块中发射底座的结构示意图五。如图19、图20所示，为支撑好固定激光器420、准直透镜430、平移棱镜440、光合波器450、光隔离器460与光纤耦合器470，发射底座410还可为方形底座，该发射底座410上设有凹槽414，该凹槽414朝向电路板300的侧面设有开口，且凹槽414的底面设有第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130，第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130均平行于电路板300的正面，第一安装面4110凹陷于第二安装面4120，第二安装面4120凹陷于第三安装面4130，使得凹槽414的底面形成台阶面。发射底座410朝向光纤适配器的侧面上设有固定孔413，该固定孔413连通凹槽414，将光纤耦合器470插入固定孔413内，且光纤耦合器470内单模光纤法兰朝向光纤适配器，光纤耦合器470内聚焦透镜朝向激光器420。

每个激光器420设置在激光器基板上，激光器基板设置在凹槽414的第三安装面4130上的半导体制冷器480，与激光器420对应的准直透镜430也设置在半导体制冷器480上，且准直透镜430设置在激光器420的出光方向上。

平移棱镜440设置在凹槽414的第二安装面4120上，且平移棱镜440的第一反射镜4410远离第二安装面4120、靠近第三安装面4130上的激光器420，位于电路板300的背侧；平移棱镜440的第二反射镜4420靠近第二安装面4120，位于电路板300的正侧，如此通过平移棱镜440将位于电路板300背侧的激光光束反射至电路板300正侧。

光合波器450、光隔离器460沿着光发射方向设置在凹槽414的第一安装面4110上，通过光合波器450将平移棱镜440反射的4路激光光束合成为一路复合光束，复合光束透过光隔离器460射入光纤耦合器470内的聚焦透镜，聚焦透镜将复合光束汇聚耦合至插入单模光纤法兰的内部光纤内，以实现光的发射。

在本申请实施例中，第三安装面4130前后方向的宽度尺寸略大于第二安装面4120前后方向的宽度尺寸，以方便将4个激光器420前后并排设置在第三安装面4130上。第一安装面4110前后方向的宽度尺寸与第二安装面4120前后方向的宽度尺寸一致，且发射底座410前后方向的宽度尺寸由左至右一致。

第一安装面4110前后方向的宽度尺寸与凹槽414前后方向的宽度尺寸相同，光合波器450嵌在凹槽414内，因此光合波器450前后方向的宽度尺寸可与第一安装面4110前后方向的宽度尺寸一致。

在装配光发射次模块400时，光合波器450、光隔离器460、光纤耦合器470与内部光纤采用分立部件，首先将激光器420安装在激光器基板上，然后将激光器基板固定在第三安装面4130上的半导体制冷器480上，然后将平移棱镜440固定在第二安装面4120上，然后将光合波器450与光隔离器460按照光发射方向独立固定在第一安装面4110上，再将光纤耦合器470插入发射底座410上的固定孔413内，最后将准直透镜430按照激光器420出光方向固定在第三安装面4130上，同时检测光纤中的耦合功率，优化准直透镜430的位置。

本申请实施例提供的光模块中光发射次模块400通过反向装配，使得在装配时激光器420的打线表面高度与电路板300背面相同，从而使二者的连接打线最短，以保证优良的高频传输性能。采用独特的光学部件的布局，能够减小整个光发射次模块400的尺寸，同时减小电路板300的挖孔，以便于高频线路布线和增加电子元器件的排布面积。通过优化激光器基板的设计，减小多路准直光的间距，以减小整个光发射次模块400的几何尺寸，尤其是宽度，以便装配时与光接收次模块不产生冲突。为减少装配工作量，将光合波器、光隔离器、光纤耦合器、内部光纤及光纤适配器采用集成化进行一体化装配。

图21为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的高频信号线连接剖视图。如图21所示，电路板300的正面设置有芯片处理芯片(Digital Signal Process，DSP)310，该DSP芯片310用于高频信号的处理，并将高频信号传输至光发射次模块400的激光器420，为激光器420发射的激光光束提供信号，使得激光器420产生信号光。为了将DSP芯片310的高频信号传输至激光器420，在DSP芯片310的Tx输出焊盘下面设置有高频信号过孔340，该高频信号过孔340贯穿电路板300的正面与背面，高频信号过孔340内设置有高频信号线，该高频信号线穿过高频信号过孔340与DSP芯片310的Tx输出焊盘电连接，以传输高频信号。

由于光发射次模块400中激光器420的打线表面高度与电路板300的背面相平齐，因此高频信号线穿过高频信号过孔340后沿电路板300的背面布线，再通过打线与激光器420电连接，即该高频信号线的一端与DSP芯片310的Tx输出焊盘电连接，另一端位于电路板300的背面上，并通过打线与激光器420电连接。从电路板300的金手指端传过来的高频信号经过DSP芯片310处理后，再经由高频信号线传送至激光器420，使得激光器420发射信号光。

在本申请实施例中，发射底座410一端的安装面与电路板300的安装孔320对应设置，发射底座410另一端的安装面与电路板300正面之间存在空腔，以安装光发射次模块400的相关光器件。具体地，发射底座410的第三安装面4130与安装孔320对应设置，激光器420设置在第三安装面4130上，且激光器420通过安装孔320位于电路板300的背侧；发射底座410的第二安装面4120与安装孔320对应设置，平移棱镜440设置在第二安装面4120上，且平移棱镜440通过安装孔320位于电路板300的背侧；发射底座410的第一安装面4110与电路板300正面之间存在空腔，光合波器、光隔离器、光纤耦合器等光器件设置在第一安装面4110上，位于第一安装面4110与电路板300之间的空腔内。

位于电路板300正面的DSP芯片310通过连接在其Tx输出焊盘的高频信号线将电路板300上的高频信号从电路板300的正面传输到电路板300的反面，以将高频信号传输至位于电路板300背侧的激光器420，可以实现光发射次模块400与电路板300的高频信号连接。

图22为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的高频信号连接示意图。如图22所示，电路板300上的多个高频信号过孔340设置在安装孔320的右侧，每个高频信号过孔340与激光器420一一对应连接，使得穿过每个高频信号过孔340的高频信号线与激光器420连接，将电路板300传输的高频信号传送至激光器420，以满足光发射次模块400所需要的高频信号。

电路板300的背面上还布设有直流信号线，该直流信号线与激光器420电连接，以通过直流信号线传输的偏置电流驱动激光器420发光。传输偏置电流的直流信号线可从电路板300上安装孔320的左侧通过打线的方式引过来，激光器420接收到直流信号线传输的偏置电流后能够发光，而高频信号线传输到激光器420后，激光器420将高频信号调制至光束中，使得激光器420产生信号光。

传输偏置电流的直流信号线还可从安装孔320的上侧、下侧连接至激光器420，即连接激光器420的直流信号线与高频信号线位于安装孔320的不同侧，这样既避免了高频信号与直流信号之间的干扰，也使直流信号的走线更短，避免电路板300中布线过度拥挤。

图23为本申请实施例提供的光模块的散热通道示意图。如图23所示，将光发射次模块400反向安装至电路板300的正面后，光发射次模块400中发射底座410的底面朝向上壳体201；将光发射次模块400中激光器420通过高频信号线与电路板300正面的DSP芯片310信号连接后，激光器420在电路板300传输的直流和高频信号驱动下产生激光光束，如此激光器420会产生热量，而激光器420的发光性能受到温度的影响，因此激光器420需工作在某一固定温度范围，所以需要将激光器420放置在半导体制冷器480上，以保证激光器420的工作温度，而半导体制冷器480在制冷过程中会产生大量热量，需要将这些热量传播出去，以保证半导体制冷器480的制冷效率。

由于激光器420固定在发射底座410上的半导体制冷器480上，激光器420产生的热量会通过半导体制冷器480传输至发射底座410上，以保持激光器420的温度。为提高光模块的散热性能，发射底座410可采用钨铜或其他具有良好导热性的金属材料，并适当增加发射底座410的质量以及底部的面积，如此激光器420及半导体制冷器480工作产生的热量可通过发射底座410传输至上壳体201，有效改善激光器420的散热效果。

在本申请实施例中，发射底座410一端的安装面与电路板300的安装孔320对应设置，发射底座410另一端的安装面与电路板300正面之间存在空腔，以安装光发射次模块400的相关光器件。激光器420通过半导体制冷器480设置在与安装孔320对应的安装面上，如此激光器420在发射底座410上的安装面积小于发射底座410与上壳体201的接触面积，能够提高激光器420的散热效率。

为保证激光器工作在某一固定温度，本申请增加了发射底座410的质量和发射底座410与上壳体201的接触面积，使得发射底座410与上壳体201的接触面积大于激光器420在发射底座410上的安装面积，如此激光器420产生的热量传输至激光器基板，激光器基板将热量传输至半导体制冷器480，半导体制冷器480将热量传输至发射底座410，发射底座410将热量传输至上壳体201，从而将激光器420产生的热量传输至光模块外侧。

为方便将发射底座410的热量传输至上壳体201，可在发射底座410的底部与上壳体201内侧面之间设置第一导热垫片，如此发射底座410的热量传输至第一导热垫片，第一导热垫片将热量传输至上壳体201，以有效改善散热效果。在本申请实施例中，第一导热垫片可为导热胶，既能通过导热胶将发射底座410粘贴于上壳体201的内侧面，又能将发射底座410的热量传导至所述上壳体201。

在本申请实施例中，光模块的最主要热源除了激光器420与半导体制冷器480外，还有DSP芯片310，该DSP芯片310背向电路板300的侧面与上壳体201相接触，如此DSP芯片310工作产生的热量传输至上壳体201上，以将DSP芯片310产生的热量传输至光模块外侧。

为方便将DSP芯片310的热量传输至上壳体201，可在DSP芯片310与上壳体201内侧面之间设置第二导热垫片，如此DSP芯片310产生的热量传输至第二导热垫片，第二导热垫片将热量传输至上壳体201，以有效改善散热效果。

图24为本申请实施例提供的光模块中光探测器的监控光路剖视图，图25为本申请实施例提供的光模块中光探测器的监控光路侧视图。如图24、图25所示，激光器420在电路板300传输的偏置电流、高频信号的驱动下发射激光光束，为监测激光器420的发射光功率，电路板300的背面设置有光探测器350，光探测器350设置在电路板300上安装孔320的左侧边缘，且该光探测器350的光敏面朝向激光器420的出光方向，用于采集激光器420发射的前向光，并将采集到的数据发送至电路板300上的相关器件，来实现对激光器420前向出光功率的监控。

将光探测器350贴装在安装孔320的左侧时，可将光探测器350的光敏面与安装孔320的内侧壁相平齐，以方便对光探测器350进行定位；也可将光探测器350的光敏面突出于安装孔320的内侧壁，以减小光探测器350的光敏面与第一反射镜4410之间的距离，使得光探测器350能够尽可能多地采集透过第一反射镜4410的激光光束。

在本申请实施例中，利用平移棱镜440的第一反射镜4410反射面的透光特性，使少部分准直光束漏过第一反射镜4410，并射入光探测器350的光敏面上，使得光探测器350能够接收到部分光束，从而得到激光器420的发射光功率。

具体地，平移棱镜440的第一反射镜4410朝向激光器420的出光方向上，用于将激光器产生的激光光束分为两束光，一束光(通常占95％的总功率)被第一反射镜4410反射至第二反射镜4420，以将激光光束由电路板300的背侧反射至电路板300的正侧，另一束光直接透过第一反射镜4410射入光探测器350的光敏面，通过该光敏面接收激光器420出光面发射的激光光束。

光探测器350设置在电路板300的背面上时，可将光探测器350中光敏面的中心轴线与激光器420的中心轴线相重合，并将光探测器350朝向电路板300背面的侧面通过表面组装技术(SMT)安装于电路板300的背面，使得透过第一反射镜4410的光束尽可能地射入光探测器350内。

在本申请实施例中，电路板300的背面上设置有8个光探测器350，每个光探测器350与每个激光器420对应设置，如此每个光探测器350采集每个激光器420发射的激光光束透过第一反射镜4410的部分光束，并通过与光探测器350电连接的器件测得相应激光器420的前向出光功率。

由于光探测器350接收的是有一定面积的平行光，光探测器350的装配位置精度要求低，装配更加容易，只要将平移棱镜440中第一反射镜4410的透光范围与光探测器350的光敏面相对齐即可，使得光探测器350能够采集到透过第一反射镜4410的激光光束。

将光探测器350固定在电路板300的背侧上时，光探测器350与电路板300背面连接的侧面上设置有阳极，阳极可以直接焊接或者通过导电胶等方式导电固定在电路板300上的接地金属层上；光探测器350背向电路板300背面的侧面上设置有阴极，阴极通过打线与电路板300电连接，进而实现光探测器350与电路板300的电连接。

图26为本申请实施例提供的光模块中电路板与光接收次模块的装配示意图。如图26所示，针对800G光模块，本申请实施例提供的光模块包括两个光接收次模块，第一光接收次模块500与第二光接收次模块600可对称设置在电路板300上安装孔320的两侧，即第一光接收次模块500设置在电路板300上安装孔320的前侧，第二光接收次模块600设置在电路板300上安装孔320的后侧。第一光接收次模块500与第二光纤适配器800通过内部光纤相连接，如此第二光纤适配器800接收的外部光束通过内部光纤传输至第一光接收次模块500，以实现一路复合光束的接收；第二光接收次模块600与第三光纤适配器900通过内部光纤相连接，如此第三光纤适配器900接收的外部光束通过内部光纤传输至第二光接收次模块600，以实现另一路复合光束的接收。

图27为本申请实施例提供的光模块中光接收次模块光学部分的结构示意图，图28为本申请实施例提供的光模块中接收光路的剖视图。如图27、图28所示，第一光接收次模块500与第二光接收次模块600的结构相同，第二光接收次模块600包括支撑板650及设置在支撑板650上的光准直器610、光分波器620、透镜阵列630与反射棱镜640，与第三光纤适配器900连接的内部光纤插入光准直器610内，通过光准直器610将外部光信号传输至光分波器620，再通过光分波器620将一路复合光束解复用为4路光束，4路光束通过透镜阵列630分别汇聚至反射棱镜640，光束在反射棱镜640的反射面处发生反射，将平行于电路板300正面的光束反射为垂直于电路板300正面的光束，并使得反射后的光束射入电路板300上的探测器360，以实现光的接收。

光准直器610包括第二单模光纤法兰6110与准直器6120，内部光纤通过第二单模光纤法兰6110插入光准直器610内，准直器6120设于内部光纤的出光面，用于将内部光纤传输的外部光束转换为准直光束。光分波器620的入光面朝向准直器6120的出光面，用于将光准直器610输出的一路准直光束解复用为4路光束，将包含多个不同波长的光束分开。光分波器620输出4路不同波长的光束，4路不同波长的光束分别射入透镜阵列630的相应透镜内，以将光束汇聚至反射棱镜640的反射面上。反射棱镜640设置在电路板300上探测器360的正上方，以将传输至反射棱镜640的4路光束分别反射至相应的探测器360内，通过探测器360将光信号转换为电信号。

电路板300上的DSP芯片310通过信号线与电路板300正面上设置的探测器360相连接，由探测器360接收到的高频电流信号首先传输给跨阻放大器(TIA)转换为高频电压信号，并进行放大，再经由高频信号线传输给DSP芯片310进行处理，再经由金手指传送至通信系统，如此有利于光接收次模块的接收信号所需的光学组件的安装、耦合和电路连接。

在本申请实施例中，电路板300上还可设置有跨阻放大器，该跨阻放大器的一端通过信号线与探测器360连接、另一端通过信号线与DSP芯片310连接，由探测器360接收到的高频信号经跨阻放大器转化为电压信号并放大后，经由连接跨阻放大器和DSP芯片310的高频信号线传输给DSP芯片310进行处理，高频信号经DSP芯片310处理后再经由金手指传送至通信系统。

在本申请实施例中，光接收次模块的光学部分也可采用基于AWG技术的光分波器件以实现相同的光分波和耦合效果。

第一光接收次模块500与第二光接收次模块600的安装方式相同，以第二光接收次模块600的安装方式为例进行说明。由于第二光接收次模块600中的光准直器610、光分波器620、透镜阵列630、反射棱镜640与电路板300上的探测器360之间存在高度差，因此为了保证该信号传输高度差，将第一光接收次模块500与第二光接收次模块600固定安装在电路板300上。

具体地，将光准直器610、光分波器620、透镜阵列630与反射棱镜640按照光接收方向固定安装在支撑板650，组装成一个预装配件，在进行光接收次模块装配时，将该预装配件直接进行耦合装配并固定在电路板300上，从而保证预装配件中的反射棱镜640将多路光信号耦合进入位于电路板300上的探测器360上。

将第二光接收次模块600固定在电路板300上后，第二光接收次模块600的支撑板650与电路板300之间存在间隙，将由特殊胶水填充，从而保证了光准直器610、光分波器620、透镜阵列630、反射棱镜640与电路板300上探测器360之间的安装高度差。

将光发射次模块400、第一光接收次模块500与第二光接收次模块600安装在电路板300的正面上后，上壳体201与下壳体202装配的光接口处设有四个光纤适配器，光发射次模块400通过两个内部光纤与第一光纤适配器组700(包括第一光纤适配器710与第四光纤适配器720，且第一光纤适配器710与第四光纤适配器720相邻设置)连接，以实现两路复合光束的发射；第一光接收次模块500通过内部光纤与第二光纤适配器800相连接，以实现一路复合光束的接收；第二光接收次模块600通过内部光纤与第三光纤适配器900相连接，以实现另一路复合光束的接收。如此，上壳体201与下壳体202装配的光口处具有四个光接口，以容纳第一光纤适配器710、第二光纤适配器800、第三光纤适配器900与第四光纤适配器720。

在本申请实施例中，第一光接收次模块500与第二光接收次模块600采用对称结构安装在电路板300的正面上，在光模块的布局上形成一种互补的结构，避免各组件之间的位置冲突，使得总体结构紧凑，而且便于安装。

图29为本申请实施例提供的光模块中电路板、光发射次模块、光接收次模块与光纤适配器的装配示意图二，图30为本申请实施例提供的光模块中电路板、光接收次模块与光纤适配器的装配示意图。如图29、图30所示，为了减小电路板300的宽度尺寸，也可将光发射次模块400反向装配在电路板300的正面，将第一光接收次模块500安装在电路板300的正面，且位于光发射次模块400的一侧；将第二光接收次模块600安装在电路板300的背面，且第一光接收次模块500与第二光接收次模块600对称设置。

与第一光接收次模块500、第二光接收次模块600连接的第二光纤适配器组由两个光纤适配器810、820相邻构成，且两个光纤适配器810、820沿着发射底座410的上下方向并列设置，即一个光纤适配器810通过一内部光纤与第一光接收次模块500相连接，以实现一路复合光束的接收；另一个光纤适配器820通过另一内部光纤与第二光接收次模块600相连接，以实现另一路复合光束的接收。

由于第一光接收次模块500与第二光接收次模块600对称设置在电路板300的正、反两面，第二光纤适配器组的两个光接口上下设置，以在光模块的布局上形成一种互补的结构，避免各组件之间的位置冲突，使得总体结构紧凑，而且便于安装。

图31为本申请实施例提供的光模块中电路板与光接收次模块的局部装配剖视图。如图31所示，第一光接收次模块500与第二光接收次模块600对称设置在电路板300的正、反面，设置在电路板300正面的第一光接收次模块500通过内部光纤与第二光纤适配器组的一光接口连接，如此外部光束通过内部光纤传输至第一光接收次模块500，经由光分波器将一路复合光束解复用为4路光束，4路光束经由反射棱镜由水平方向反射至向下传输，以传输至电路板300正面上设置的探测器360，通过探测器360将光信号转换为电信号，电信号传输至电路板300正面上设置的跨阻放大器370，电信号经由跨阻放大器370放大后传输至DSP芯片310，再在经由DSP芯片310对放大后的电信号进行处理。

设置在电路板300背面的第二光接收次模块600通过内部光纤与第二光纤适配器组的另一光接口连接，如此外部光束通过内部光纤传输至第二光接收次模块600，经由光分波器将一路复合光束解复用为4路光束，4路光束经由反射棱镜由水平方向反射至向上传输，以传输至电路板300背面上设置的探测器，通过探测器将光信号转换为电信号，电信号传输至电路板300背面上设置的跨阻放大器，电信号经由跨阻放大器放大后传输至电路板300正面设置的DSP芯片310，再经由DSP芯片310对放大后的电信号进行处理。

在本申请实施例中，第二光接收次模块600设置在电路板300的背面上后，在DSP芯片310的Rx输入焊盘下面设置有过孔，该过孔贯穿电路板300的正面与背面，与DSP芯片310的Rx输入焊盘连接的高频信号线通过电路板300上的过孔穿到电路板300的背面，并通过高频信号线与电路板300背面的跨阻放大器连接，以将电路板300上的高频信号从电路板300正面传输到背面，使得高频信号传输至位于电路板300背面的跨阻放大器，实现第二光接收次模块600与电路板300的打线连接。

本申请实施例提供的光模块采用单片电路板，简化安装难度；采用光路平移减小了电路板挖孔面积，更易于布板；采用集成化光发射组件，如光合波器、光隔离器、光纤耦合器等，简化了光准直，耦合即其他装配难度；光发射次模块采用底面向上(倒装)的装配结构，减小了光发射次模块的整体几何尺寸，同时极大地改善了光发射次模块的散热特性；光发射次模块的激光器采用新型的间隔设置，极大地减小了各激光器之间的间距，减小了光发射次模块的宽度，并通过电路板上的安装孔将光发射次模块的激光器、准直透镜与平移棱镜置于电路板的背侧，以保证高频传输线长度最短；采用独立的光发射次模块结构，更便于生产和维修；采用创新的光功率检测设计，实现了直接检测激光器前向光输出功率，检测值更真实和准确。

本申请提供的光模块通过独特的结构设计和安排，在实现对高频信号完整性的同时，最大限度的改善光发射次模块的散热效果，并通过采用集成化的光学部件，极大的减少了光学部件数量以及装配工作量，即在狭小的空间中实现高传输速率光模块所需要的高频性能、光学性能、散热特性、结构复杂性、可生产性等功能，通过采用特殊的结构设计和合理的装配流程，使模块整体的装配极大的简化，生产效率和维修效率大为提高，更适合批量化生产。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

下壳体；

上壳体，盖合于所述下壳体上，与所述下壳体形成容纳腔体；

电路板，设置于所述容纳腔体内，其上设置有安装孔；

光发射次模块，与所述电路板电连接，用于发射光信号；

其中，所述光发射次模块包括：

发射底座，其背向所述电路板的侧面为平面，与所述上壳体接触连接；其一端的安装面与所述安装孔对应设置，另一端的安装面与所述电路板正面之间存在空腔；

半导体制冷器，设置在所述发射底座的安装面上，位于所述安装孔内；

激光器，设置在所述半导体制冷器上，通过所述安装孔位于所述电路板的背侧，用于产生激光光束。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述发射底座与所述上壳体的接触面积大于所述激光器在所述发射底座上的安装面积。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光发射次模块还包括多个激光器，多个所述激光器并排设置于所述半导体制冷器上。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述发射底座为金属底座。

5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述发射底座为钨铜底座。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括第一导热垫片，所述第一导热垫片设置于所述发射底座朝向所述上壳体的平面与所述上壳体之间。

7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述第一导热垫片为导热胶。

8.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述电路板的正面上设置有信号处理芯片，所述信号处理芯片背向所述电路板的侧面为平面，与所述上壳体接触连接。

9.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于，还包括第二导热垫片，所述第二导热垫片设置于所述信号处理芯片与所述上壳体之间。

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