CN216310327U - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供的光模块包括由TO管座、TO管帽、第一凸台、陶瓷基板、第一激光芯片、第二激光芯片及汇聚透镜组成的光发射次模块，第一凸台设于TO管座上，陶瓷基板设于第一凸台的侧面上，第一、第二激光芯片并排设于陶瓷基板的侧面上，第一激光芯片的一端通过打线与TO管座上的数据管脚电气连接、另一端通过打线与TO管座上的接地管脚电气连接，第二激光芯片的一端通过打线与TO管座上的数据管脚电气连接、另一端通过打线与TO管座上的接地管脚电气连接；汇聚透镜设于TO管帽内，用于将第一、第二激光芯片射出的光信号汇聚至同一光路上。本申请通过设置第一激光芯片与第二激光芯片，切换激光芯片发光，大幅度提高了光模块的可靠性。

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。

由于光纤通信领域中对光模块的性能要求越来越高，迫切需要具有高可靠性的光模块产品，现有的光模块通常指用于光电转换的集成模块，对于光信号发射，通常利用激光芯片，将来自上位机的电信号转换为光信号。为给激光芯片提供一个平整的光学承载面，通常将单芯片共晶到陶瓷基板上并通过金丝键合实现芯片与陶瓷基板以及TO管座的电气连接，再通过PIN脚连接到柔性板及PCB板上，实现与光模块的驱动芯片等器件的电气连接。

但是，随着光通信行的要求和发展，对光模块的高可靠性要求与日俱增，光模块中主要失效模式与不良原因主要来源于芯片。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种光模块，以解决因光模块的芯片失效或性能不良对光模块的高可靠性造成影响的问题。

本申请提供的一种光模块，包括：

电路板；

光发射次模块，通过管脚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：

TO管座；

TO管帽，罩设于所述TO管座上；

第一凸台，设置于所述TO管座上；

陶瓷基板，设置于所述第一凸台的侧面上；

第一激光芯片，设置于所述陶瓷基板的侧面上，其一端通过打线与所述TO管座上的数据管脚电气连接，其另一端通过打线与所述TO管座上的接地管脚电气连接；

第二激光芯片，与所述第一激光芯片并排设置于所述陶瓷基板的侧面上，其一端通过打线与所述TO管座上的数据管脚电气连接，其另一端通过打线与所述TO管座上的接地管脚电气连接；

汇聚透镜，设置于所述TO管帽内，用于将所述第一激光芯片射出的光信号与所述第二激光芯片射出的光信号汇聚至同一光路上。

本申请提供的光模块包括电路板及通过管脚与电路板电连接的光发射次模块，光发射次模块包括TO管座、罩设于TO管座上的TO管帽、第一凸台、陶瓷基板、第一激光芯片、第二激光芯片及汇聚透镜，第一凸台设置于TO管座上，陶瓷基板设置于第一凸台的侧面上，第一激光芯片设置于陶瓷基板的侧面上，第一激光芯片的一端通过打线与TO管座上的数据管脚电气连接、另一端通过打线与TO管座上的接地管脚电气连接；第二激光芯片与第一激光芯片并排设置于陶瓷基板的侧面上，第二激光芯片的一端通过打线与TO管座上的数据管脚电气连接、另一端通过打线与TO管座上的接地管脚电气连接；汇聚透镜设置于TO管帽内，用于将第一激光芯片射出的光信号、第二激光芯片射出的光信号汇聚至同一光路上。本申请在光发射次模块的陶瓷基板上设置第一激光芯片与第二激光芯片，第一激光芯片与第二激光芯片均可实现独立的电气连接，并通过汇聚透镜将第一激光芯片射出的光信号与第二激光芯片射出的光信号汇聚至同一光路上，如此当第一激光芯片失效或者出现性能不良时，可以通过第二激光芯片发射光信号，从而能够大幅提高光模块的可靠性。

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光模块中电路板、光发射次模块与光接收次模块的装配示意图；

图6为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的TO结构示意图；

图7为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的局部分解示意图；

图8为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的剖视图；

图9为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的局部结构示意图；

图10为本申请实施例提供的光模块中陶瓷基板的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的电气连接示意图一；

图12为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的电气连接示意图二；

图13为本申请实施例提供的光模块中TO管帽的结构示意图；

图14为本申请实施例提供的光模块中TO管帽的剖视图；

图15为本申请实施例提供的光模块中发射光路示意图。

具体实施方式

为便于对申请的技术方案进行描述，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。

光通信技术中使用光携带待传输的信息，并使携带有信息的光信号通过光纤或光波导等信息传输设备传输至计算机等信息处理设备，以完成信息的传输。由于光信号通过光纤或光波导中传输时具有无源传输特性，因此可以实现低成本、低损耗的信息传输。此外，光纤或光波导等信息传输设备传输的信号是光信号，而计算机等信息处理设备能够识别和处理的信号是电信号，因此为了在光纤或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，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信号与电信号的相互转换功能。光模块包括光口和电口，光模块通过光口实现与光纤或光波导等信息传输设备的光通信，通过电口实现与光网络终端(例如，光猫)之间的电连接，电连接主要用于实现供电、I2C信号传输、数据信号传输以及接地等；光网络终端通过网线或无线保真技术(Wi-Fi)将电信号传输给计算机等信息处理设备。

图1为根据一些实施例的光通信系统连接关系图。如图1所示，光通信系统主要包括远端服务器1000、本地信息处理设备2000、光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103；

光纤101的一端连接远端服务器1000，另一端通过光模块200与光网络终端100连接。光纤本身可支持远距离信号传输，例如数千米(6千米至8千米)的信号传输，在此基础上如果使用中继器，则理论上可以实现超长距离传输。因此在通常的光通信系统中，远端服务器1000与光网络终端100之间的距离通常可达到数千米、数十千米或数百千米。

网线103的一端连接本地信息处理设备2000，另一端连接光网络终端100。本地信息处理设备2000可以为以下设备中的任一种或几种：路由器、交换机、计算机、手机、平板电脑、电视机等。

远端服务器1000与光网络终端100之间的物理距离大于本地信息处理设备2000与光网络终端100之间的物理距离。本地信息处理设备2000与远端服务器1000的连接由光纤101与网线103完成；而光纤101与网线103之间的连接由光模块200和光网络终端100完成。

光模块200包括光口和电口。光口被配置为与光纤101连接，从而使得光模块200与光纤101建立双向的光信号连接；电口被配置为接入光网络终端100中，从而使得光模块200与光网络终端100建立双向的电信号连接。光模块200实现光信号与电信号的相互转换，从而使得光纤101与光网络终端100之间建立连接。示例的，来自光纤101的光信号由光模块200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200转换为光信号输入至光纤101中。

光网络终端100包括大致呈长方体的壳体(housing)，以及设置在壳体上的光模块接口102和网线接口104。光模块接口102被配置为接入光模块200，从而使得光网络终端100与光模块200建立双向的电信号连接；网线接口104被配置为接入网线103，从而使得光网络终端100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。示例的，光网络终端100将来自光模块200的电信号传递给网线103，将来自网线103的信号传递给光模块200，因此光网络终端100作为光模块200的上位机，可以监控光模块200的工作。光模块200的上位机除光网络终端100之外还可以包括光线路终端(OpticalLine Terminal，OLT)等。

远端服务器1000通过光纤101、光模块200、光网络终端100及网线103，与本地信息处理设备2000之间建立了双向的信号传递通道。

图2为根据一些实施例的光网络终端结构图，为了清楚地显示光模块200与光网络终端100的连接关系，图2仅示出了光网络终端100的与光模块200相关的结构。如图2所示，光网络终端100中还包括设置于壳体内的PCB电路板105，设置在PCB电路板105的表面的笼子106，以及设置在笼子106内部的电连接器。电连接器被配置为接入光模块200的电口；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100的笼子106中，由笼子106固定光模块200，光模块200产生的热量传导给笼子106，然后通过散热器107进行扩散。光模块200插入笼子106中后，光模块200的电口与笼子106内部的电连接器连接，从而光模块200与光网络终端100建立双向的电信号连接。此外，光模块200的光口与光纤101连接，从而光模块200与光纤101建立双向的电信号连接。

图3为根据一些实施例提供的光模块结构图，图4为根据一些实施例的光模块分解结构图。如图3和图4所示，光模块200包括壳体、设置于壳体中的电路板300及光收发器件；

壳体包括上壳体201和下壳体202，上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口204和205的上述壳体；壳体的外轮廓一般呈现方形体。

在一些实施例中，下壳体202包括底板以及位于底板两侧、与底板垂直设置的两个下侧板；上壳体201包括盖板，以及位于盖板两侧与盖板垂直设置的两个上侧板，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体201盖合在下壳体202上。

两个开口204和205的连线所在方向可以与光模块200的长度方向一致，也可以与光模块200的长度方向不一致。示例地，开口204位于光模块200的端部(图3的左端)，开口205也位于光模块200的端部(图3的右端)。或者，开口204位于光模块200的端部，而开口205则位于光模块200的侧部。其中，开口204为电口，电路板300的金手指从电口204伸出，插入上位机(如光网络终端100)中；开口205为光口，配置为接入外部的光纤101，以使光纤101连接光模块200内部的光收发器件。

采用上壳体201、下壳体202结合的装配方式，便于将电路板300、光收发器件等器件安装到壳体中，由上壳体201、下壳体202可以对这些器件形成封装保护。此外，在装配电路板300等器件时，便于这些器件的定位部件、散热部件以及电磁屏蔽部件的部署，有利于自动化的实施生产。

在一些实施例中，上壳体201及下壳体202一般采用金属材料制成，利于实现电磁屏蔽以及散热。

在一些实施例中，光模块200还包括位于其壳体外壁的解锁部件203，解锁部件203被配置为实现光模块200与上位机之间的固定连接，或解除光模块200与上位机之间的固定连接。

示例地，解锁部件203位于下壳体202的两个下侧板的外壁，包括与上位机的笼子(例如，光网络终端100的笼子106)匹配的卡合部件。当光模块200插入上位机的笼子里，由解锁部件203的卡合部件将光模块200固定在上位机的笼子里；拉动解锁部件203时，解锁部件203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200与上位机的卡合关系，从而可以将光模块200从上位机的笼子里抽出。

电路板300包括电路走线、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、限幅放大芯片、时钟数据恢复CDR、电源管理芯片、数据处理芯片DSP)等。

电路板300通过电路走线将光模块200中的上述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功能。

电路板300一般为硬性电路板，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；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中，在本申请公开的某一些实施例中，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；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，作为硬性电路板的补充。

图5为本申请实施例提供的光模块中电路板与光收发器件的装配示意图。如图5所示，光收发器件包括光发射次模块400及光接收次模块500，分别用于实现光信号的发射与光信号的接收。光发射次模块400一般包括光发射器、透镜与光探测器，且透镜与光探测器分别位于光发射器的不同侧，光发射器的正反两侧分别发射光束，透镜用于汇聚光发射器正面发射的光束，使得光发射器射出的光束为汇聚光，以方便耦合至外部光纤；光探测器用于接收光发射器反面发射的光束，以检测光发射器的光功率。具体地，光发射器发出的光经透镜汇聚后进入光纤中，同时光探测器检测光发射器的发光功率，以保证光发射器发射光功率的恒定性。

图6为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的结构示意图，图7为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的分解示意图，图8为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的剖视图。如图6、图7、图8所示，光发射次模块400采用同轴TO封装，光发射器为激光芯片，光探测器为光电二极管，还包括TO管座401及罩设TO管座401的TO管帽402，激光芯片、光探测器等光电器件放置在TO管座401的表面。TO管帽402上具有用于光通过的光窗，TO管帽402内还设置有汇聚透镜403，该汇聚透镜403与TO管帽402的光窗相对设置，且汇聚透镜403将激光芯片发射的信号光汇聚成一路光路；TO管座401与TO管帽402将激光芯片、汇聚透镜403、光探测器等光电器件封装在密封腔体内。

TO管座401带有多个管脚，管脚穿过TO管座401并突出于TO管座401的表面，且管脚由玻璃包裹，以实现管脚与TO管座401之间的绝缘。光电器件被密封于TO管座401与TO管帽402之间，其通过穿过TO管座401的管脚与外部建立电气连接。

为方便承载激光芯片与光探测器，TO管座401上还设置有第一凸台410，该第一凸台410可为L型凸台，其包括平行于TO管座401的底部平台及垂直于TO管座401的侧面平台，底部平台可固定于TO管座401的表面上，光探测器固定于底部平台上。侧面平台上设置有陶瓷基板420，该陶瓷基板420与侧面平台相平行，激光芯片固定于该陶瓷基板420上，且光探测器位于激光芯片的正下方，以采集激光芯片反面发射的光束。

在一些实施例中，TO管座401上还设置有半导体制冷器460，该半导体制冷器460位于TO管座401与第一凸台410之间，第一凸台410设置于半导体制冷器460的制冷面上，如此激光芯片工作产生的热量传递至陶瓷基板420，陶瓷基板420将热量传递至第一凸台410，第一凸台410将热量传递至半导体制冷器460，半导体制冷器460产生的热量传递至TO管座401上，如此可提高激光芯片的散热效率。

在一些实施例中，光探测器可使用环氧导电胶粘接于第一凸台410的底部平台上，半导体制冷器460可使用环氧导电胶粘接于TO管座401的表面上，陶瓷基板420与激光芯片可采用AuSn共晶焊工艺焊接，TO管帽402与TO管座401可采用电阻焊接在露点低于-40度的环境下完成焊接。

图9为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的局部结构示意图，图10为本申请实施例提供的光模块中陶瓷基板的结构示意图。如图9、图10所示，陶瓷基板420的侧面上按图像设计采用电子束蒸发形成一层镀金层，其上设置的预置焊料区是在镀金层的基础上采用电子束蒸发形成的一层焊料层，用于完成与激光芯片共晶焊接。

在一些实施例中，陶瓷基板420上设置有两个预置焊料区，每个预置焊料区为长方形，两个预置焊料区沿水平方向并排设置于陶瓷基板420背向TO管座401的一侧。第一激光芯片430与一个预置焊料区共晶焊接，第二激光芯片440与另一个预置焊料区共晶焊接，第二激光芯片440位于第一激光芯片430的左侧，使得陶瓷基板420上设置有第一激光芯片430与第二激光芯片440的双芯片。

为实现第一激光芯片430、第二激光芯片440的电气连接，陶瓷基板420上设置有第一镀层与第二镀层，第一镀层设置于第一激光芯片430的外周，即将第一激光芯片430置于第一镀层的包围区域内；同样地，第二镀层设置于第二激光芯片440的外周，即将第二激光芯片440置于第二镀层的包围区域内。

在一些实施例中，第一镀层与第二镀层背向TO管座401的一侧设置有开口，第一激光芯片430发射的光信号通过第一镀层一侧的开口射出，第二激光芯片440发射的光信号通过第二镀层一侧的开口射出。即第一镀层包括第一U型镀层4210与第一连接镀层4230，第一U型镀层4210位于第一激光芯片430的外周，第一激光芯片430射出的光信号通过第一U型镀层4210的开口射出；第一连接镀层4230的一端与第一U型镀层连通、另一端与陶瓷基板420的边缘连通。

第二镀层包括第二U型镀层4220与第二连接镀层4240，第二U型镀层4220位于第二激光芯片440的外周，第二激光芯片440射出的光信号通过第二U型镀层4220的开口射出；第二连接镀层4240位于第一镀层设有开口的一侧，具体地，第二连接镀层4240位于第一U型镀层4210左侧的上方，第二U型镀层4220的右侧与第一U型镀层4210的左侧相邻。第二连接镀层4240的一端与第二U型镀层4220的右侧相连通。

在一些实施例中，陶瓷基板420上还设置有薄膜电阻470，薄膜电阻470的一端设置有焊盘4710、另一端与第二U型镀层4220的左侧电连接，即薄膜电阻470的一端与第二镀层电连接。

在一些实施例中，第一激光芯片430为EML(Electro-absorption ModulatedLaser，电吸收调制激光器)芯片，其由分布式反馈激光器(Distributed Feedback Laser，DFB)和电吸收(Electro Absorption，EA)调制器单片集成，设法实现DFB激光器与EA调制器的波长匹配，以保证在零调制偏压状态下激光器的输出光可以基本无损地通过调制器。

第一激光芯片430、第二激光芯片440可在电路板300上相关器件的驱动下同时发光，也可在相关器件的驱动下分别发光，如第一激光芯片430发光，控制第二激光芯片440不发光，当第一激光芯片430失效或出现性能不良时，控制切换第二激光芯片440发光，并通过汇聚透镜403将第二激光芯片440发射的光信号汇聚至光发射次模块400的发射光路上。

图11为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的电气连接示意图一。如图11所示，为实现第一激光芯片430的电气连接，第一激光芯片430中EA区的一端通过打线与第一镀层的一端电气连接，第一镀层的另一端可通过打线与TO管座401上的数据管脚电气连接；EA区的另一端通过打线与TO管座401上的接地管脚电气连接，从而通过陶瓷基板420上的第一镀层实现第一激光芯片430的电气连接。

为实现第二激光芯片440的电气连接，第二激光芯片440中EA区的一端通过打线与第二镀层的一端电气连接，第二镀层的另一端可通过打线与TO管座401上的数据管脚电气连接；EA区的另一端通过打线与TO管座401上的接地管脚电气连接，从而通过陶瓷基板420上的第二镀层实现第二激光芯片440的电气连接。

在一些实施例中，为方便第一镀层或第二镀层与数据管脚的打线连接，TO管座401上设置有第二凸台480，第二凸台480垂直于TO管座401，且第二凸台480的侧面上设置有信号基板4810，信号基板4810由第二凸台480背向TO管座401的一端向朝向TO管座401的一端延伸，第一镀层的第一连接镀层4230可通过打线与信号基板4810的一端电气连接，信号基板4810的另一端与TO管座401上的数据管脚电气连接，用于第一激光芯片430的数据信号连接；第二镀层的第二连接镀层4240也可通过打线与信号基板4810的一端电气连接，信号基板4810的另一端与TO管座401上的数据管脚电气连接，用于第二激光芯片440的数据信号连接。

TO管座401上的数据管脚通过信号基板4810、陶瓷基板420上的第一镀层、打线为第一激光芯片430提供信号输入，第一镀层的第一连接镀层4230通过第二凸台480上信号基板4810的过渡与数据管脚电气连接，能够减小第一镀层与数据管脚之间打线的长度，以减小损耗。

TO管座401上的数据管脚通过信号基板4810、陶瓷基板420上的第二镀层、打线为第二激光芯片440提供信号输入，第二镀层的第二连接镀层4240通过第二凸台480上信号基板4810的过渡与数据管脚电气连接，能够减小第二镀层与数据管脚之间打线的长度，以减小损耗。

在一些实施例中，信号基板4810的正面按图像设计采用电子束蒸发形成一层镀金层，信号基板4810背向TO管座401的一端可通过打线与陶瓷基板420上的第一镀层或第二镀层电气连接，信号基板4810朝向TO管座401的一侧设计用预置焊料片共晶焊接到TO管座401的数据管脚上，用于数据信号的连接。

在一些实施例中，第一凸台410的正面上还设置有热敏电阻490，热敏电阻490可使用环氧导电胶粘接在第一凸台410上。热敏电阻490的一端可通过打线与薄膜电阻470一端的焊盘4710电气连接，热敏电阻490的另一端可与TO管座401上的接地管脚通过金丝键合实现电气连接。在一些实施例中，热敏电阻490的电阻值为50Ω。

在一些实施例中，光探测器的负极电极与陶瓷基板420可通过一根金丝键合电气连接，光探测器的正极电极与TO管座401上的相应管脚通过一根金丝键合电气连接，以实现光探测器与管脚之间的电气连接。

在一些实施例中，第一激光芯片430中EA区的一端通过打线与第一镀层的第一U型镀层4210电气连接，第一镀层的第一连接镀层4230通过打线与信号基板4810的一端电气连接，信号基板4810的另一端与TO管座401上的数据管脚电气连接，实现了第一激光芯片430的数据信号输入；第一激光芯片430中EA区的另一端通过打线与薄膜电阻470一端的焊盘4710电连接，焊盘4710通过打线与热敏电阻490的一端电气连接，热敏电阻490的另一端通过打线与TO管座401上的接地管脚电气连接。

第二激光芯片440中EA区的一端通过打线与第二镀层的第二连接镀层4240电气连接，第二镀层的第二U型镀层4220通过打线与信号基板4810的一端电气连接，信号基板4810的另一端与TO管座401上的数据管脚电气连接，实现了第二激光芯片440的数据信号输入；第二激光芯片440中EA区的另一端通过打线与薄膜电阻470一端的焊盘4710电连接，焊盘4710通过打线与热敏电阻490的一端电气连接，热敏电阻490的另一端通过打线与TO管座401上的接地管脚电气连接。

在实际应用中，可通过电路板300上的相关器件控制第一激光芯片430与第二激光芯片440不同时工作，即电路板300可通过一控制端口控制第一激光芯片430的电气连接连通，同时通过另一控制端口控制第二激光芯片440的电气线路不连通，此时第一激光芯片430工作，第二激光芯片440无法工作；电路板300也可通过一控制端口控制第一激光芯片430的电气连接不连通，同时通过另一控制端口控制第二激光芯片440的电气线路连通，此时第一激光芯片430无法工作，第二激光芯片440工作。

如此，当第一激光芯片430失效或者出现性能不良时，可通过电路板300上的相关器件断开第一激光芯片430的电气连接线路，导通第二激光芯片440的电气连接线路，切换至第二激光芯片440工作，通过第二激光芯片440发射信号光，以提高光模块的可靠性。

在一些实施例中，光发射次模块400还包括透镜组450，透镜组450设置于第一凸台410的侧面上，第一激光芯片430、第二激光芯片440与透镜组450对应设置，即透镜组450包括两个准直透镜，一个准直透镜与第一激光芯片430对应设置，准直透镜的中心轴线与第一激光芯片430的中心轴线相重合，用于将第一激光芯片430发射的信号光转换为准直光束；另一个准直透镜与第二激光芯片440对应设置，准直透镜的中心轴线与第二激光芯片440的中心轴线相重合，用于将第二激光芯片440发射的信号光转换为准直光束。

当第一激光芯片430与第二激光芯片440同时发光时，可通过电路板300控制透镜的折射率，以改变透镜输出光束的光路，使得改变后的光束不能透过汇聚透镜403，如此只有一束光束可透过汇聚透镜403，光发射次模块400仍只发射一路光信号。

图12为本申请实施例提供的光模块中光发射次模块的电气连接示意图二。如图12所示，为实现第一激光芯片430的电气连接，第一激光芯片430中EA区的一端通过打线与第一镀层的一端电气连接，第一镀层的另一端通过打线与TO管座401上的数据管脚电气连接；EA区的另一端通过打线与第二镀层的一端电气连接，第二镀层的另一端通过打线与TO管座401上的接地管脚电气连接，从而通过陶瓷基板420上的第一镀层、第二镀层实现了第一激光芯片430的电气连接。

为实现第二激光芯片440的电气连接，第二激光芯片440中EA区的一端通过打线与第一镀层的一端电气连接，第一镀层的另一端通过打线与TO管座401上的数据管脚电气连接；EA区的另一端通过打线与第二镀层的一端电气连接，第二镀层的另一端通过打线与TO管座401上的接地管脚电气连接，从而通过陶瓷基板420上的第一镀层、第二镀层实现了第二激光芯片440的电气连接。

在一些实施例中，为方便第一镀层与数据管脚的打线连接，TO管座401上设置有第二凸台480，第二凸台480垂直于TO管座401，且第二凸台480的侧面上设置有信号基板4810，信号基板4810由第二凸台480背向TO管座401的一端向朝向TO管座401的一端延伸，第一镀层的第一连接镀层4230可通过打线与信号基板4810的一端电气连接，信号基板4810的另一端与TO管座401上的数据管脚电气连接，用于第一激光芯片430与第二激光芯片440的数据信号连接。

TO管座401上的数据管脚通过信号基板4810、陶瓷基板420上的第一镀层、第二镀层、打线为第一激光芯片430、第二激光芯片440提供信号输入，第一镀层的第一连接镀层4230通过第二凸台480上信号基板4810的过渡与数据管脚电气连接，能够减小第一镀层与数据管脚之间打线的长度，以减小损耗。

在一些实施例中，第一激光芯片430中EA区的一端通过打线与第一镀层的第一U型镀层4210电气连接，第一镀层的第一连接镀层4230通过打线与信号基板4810的一端电气连接，信号基板4810的另一端与TO管座401上的数据管脚电气连接，实现了第一激光芯片430的数据信号输入；第一激光芯片430中EA区的另一端通过打线与第二镀层的第二连接镀层4240电气连接，第二镀层的第二U型镀层4220与薄膜电阻470的一端电连接，薄膜电阻470另一端的焊盘4710通过打线与热敏电阻490的一端电气连接，热敏电阻490的另一端通过打线与TO管座401上的接地管脚电气连接。

第二激光芯片440中EA区的一端通过打线与第一镀层的第一U型镀层4210电气连接，第一镀层的第一连接镀层4230通过打线与信号基板4810的一端电气连接，信号基板4810的另一端与TO管座401上的数据管脚电气连接，实现了第二激光芯片440的数据信号输入；第二激光芯片440中EA区的另一端通过打线与第二镀层的第二U型镀层4220电气连接，第二U型镀层4220与薄膜电阻470的一端电连接，薄膜电阻470另一端的焊盘4710通过打线与热敏电阻490的一端电气连接，热敏电阻490的另一端通过打线与TO管座401上的接地管脚电气连接。

在实际应用中，可通过电路板300上的相关器件控制第一激光芯片430与第二激光芯片440同时工作，即电路板300同时控制第一激光芯片430、第二激光芯片440的电气线路连通，同时电路板300通过一控制软件控制改变某一透镜的折射率，如电路板300通过一控制软件控制第二激光芯片440对应透镜的折射率改变，第一激光芯片430对应透镜的折射率不变，如此第一激光芯片430发射的光束经透镜射入汇聚透镜403，而第二激光芯片440发射的光束经透镜改变光路，无法射入汇聚透镜403；或者，当第一激光芯片430失效或出现性能不良时，电路板300通过一控制软件控制第一激光芯片430对应透镜的折射率改变，并控制恢复第二激光芯片440对应透镜的折射率，如此第一激光芯片430发射的光束经透镜改变光路，无法射入汇聚透镜403，而第二激光芯片440发射的光束经透镜恢复光路，射入汇聚透镜403。

如此，通过电路板300控制第一激光芯片430或第二激光芯片440对应透镜的折射率，改变某一路光束的光路，使得光发射次模块400只有一路光信号射出，以提高光模块的可靠性。

图13为本申请实施例提供的光模块中TO管帽的结构示意图，图14为本申请实施例提供的光模块中TO管帽的剖视图。如图13、图14所示，TO管帽402背向TO管座401的一端设置有光窗4021，该光窗4021与TO管帽402的内腔相连通；汇聚透镜403嵌在TO管帽402的内腔内，且汇聚透镜403与光窗4021对应设置。

图15为本申请实施例提供的光模块中发射光路示意图。如图15所示，将汇聚透镜403嵌在TO管帽402的内腔时，汇聚透镜403的中心轴线位于第一激光芯片430与第二激光芯片440之间的中轴线上，如此，与第一激光芯片430对应的准直透镜输出的准直光束经汇聚透镜403进行汇聚，与第二激光芯片440对应的准直透镜输出的准直光束经汇聚透镜403进行汇聚，经汇聚透镜403汇聚后输出的光束位于同一光路上，以实现第一激光芯片430、第二激光芯片共用同一套光路系统的目的。

本申请提供的光模块包括电路板及通过管脚与电路板电连接的光发射次模块，光发射次模块包括TO管座、罩设于TO管座上的TO管帽、第一凸台、陶瓷基板、第一激光芯片、第二激光芯片及汇聚透镜，第一凸台设置于TO管座上，陶瓷基板设置于第一凸台的侧面上，第一激光芯片设置于陶瓷基板的侧面上，第一激光芯片的一端通过打线与TO管座上的数据管脚电气连接、另一端通过打线与TO管座上的接地管脚电气连接；第二激光芯片与第一激光芯片并排设置于陶瓷基板的侧面上，第二激光芯片的一端通过打线与TO管座上的数据管脚电气连接、另一端通过打线与TO管座上的接地管脚电气连接；汇聚透镜设置于TO管帽内，用于将第一激光芯片射出的光信号与第二激光芯片射出的光信号汇聚至同一光路上。本申请在光发射次模块的陶瓷基板上设置第一激光芯片与第二激光芯片，第一激光芯片与第二激光芯片可同时工作，也可切换工作，第一激光芯片与第二激光芯片均可通过陶瓷基板上设置的金属镀层实现独立的电气连接，并通过汇聚透镜将第一激光芯片射出的光信号与第二激光芯片射出的光信号汇聚至同一光路上，如此当一激光芯片失效或者出现性能不良时，可以切换至另一激光芯片，通过另一激光芯片发射光信号，从而大幅度提高了光模块的可靠性。

在一些实施例中，光发射次模块的结构不仅限于同轴TO封装，COB、BOX或者其他封装形式采用陶瓷基板上多芯片封装且含有不同时工作的芯片形式，均属于本专利保护范围。

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 (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

电路板；

光发射次模块，通过管脚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：

TO管座；

TO管帽，罩设于所述TO管座上；

第一凸台，设置于所述TO管座上；

陶瓷基板，设置于所述第一凸台的侧面上；

第一激光芯片，设置于所述陶瓷基板的侧面上，其一端通过打线与所述TO管座上的数据管脚电气连接，其另一端通过打线与所述TO管座上的接地管脚电气连接；

第二激光芯片，与所述第一激光芯片并排设置于所述陶瓷基板的侧面上，其一端通过打线与所述TO管座上的数据管脚电气连接，其另一端通过打线与所述TO管座上的接地管脚电气连接；

汇聚透镜，设置于所述TO管帽内，用于将所述第一激光芯片射出的光信号与所述第二激光芯片射出的光信号汇聚至同一光路上。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述汇聚透镜的中心轴线位于所述第一激光芯片与所述第二激光芯片之间的中轴线上。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述光发射次模块还包括透镜组，所述透镜组设置于所述第一凸台的侧面上，所述第一激光芯片、所述第二激光芯片与所述透镜组对应设置，用于将所述第一激光芯片、所述第二激光芯片射出的信号光转换为准直光，并将所述准直光传输至所述汇聚透镜。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述陶瓷基板上设置有第一镀层与第二镀层，所述第一镀层设置于所述第一激光芯片的外周，所述第二镀层设置于所述第二激光芯片的外周；

所述第一激光芯片的一端通过打线与所述第一镀层的一端电气连接，所述第一镀层的另一端通过打线与所述TO管座上的数据管脚电气连接；所述第一激光芯片的另一端通过打线与所述TO管座上的接地管脚电气连接；

所述第二激光芯片的一端通过打线与所述第二镀层的一端电气连接，所述第二镀层的另一端通过打线与所述TO管座上的数据管脚电气连接；所述第二激光芯片的另一端通过打线与所述TO管座上的接地管脚电气连接；

所述第一激光芯片与所述第二激光芯片不同时发光。

5.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述陶瓷基板上设置有第一镀层与第二镀层，所述第一镀层设置于所述第一激光芯片的外周，所述第二镀层设置于所述第二激光芯片的外周；

所述第一激光芯片的一端通过打线与所述第一镀层的一端电气连接，所述第一镀层的另一端通过打线与所述TO管座上的数据管脚电气连接；所述第一激光芯片的另一端通过打线与所述第二镀层的一端电气连接，所述第二镀层的另一端通过打线与所述TO管座上的接地管脚电气连接；

所述第二激光芯片的一端通过打线与所述第一镀层的一端电气连接，所述第一镀层的另一端通过打线与所述TO管座上的数据管脚电气连接；所述第二激光芯片的另一端通过打线与所述第二镀层的一端电气连接，所述第二镀层的另一端通过打线与所述TO管座上的接地管脚电气连接；

所述第一激光芯片与所述第二激光芯片同时发光。

6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述第一激光芯片与所述第二激光芯片同时发光时，所述第一激光芯片或所述第二激光芯片对应的透镜被控制改变输出光束的光路，改变后的光束无法通过所述汇聚透镜。

7.根据权利要求4或5所述的光模块，其特征在于，所述第一镀层包括第一U型镀层与第一连接镀层，所述第一U型镀层位于所述第一激光芯片的外周；所述第一连接镀层的一端与所述第一U型镀层连通、另一端与所述陶瓷基板的边缘连通；

所述第二镀层包括第二U型镀层与第二连接镀层，所述第二U型镀层位于所述第二激光芯片的外周；所述第二连接镀层位于所述第一镀层设有开口的一侧，其一端与所述第二U型镀层的一端相连通。

8.根据权利要求7所述的光模块，其特征在于，所述光发射次模块还包括第二凸台，所述第二凸台设置于所述TO管座上，所述第二凸台的侧面上设置有信号基板，所述第一连接镀层通过打线与所述信号基板的一端电气连接，所述信号基板的另一端与所述TO管座上的数据管脚电气连接。

9.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述陶瓷基板上还设置有薄膜电阻，所述薄膜电阻的一端设置有焊盘、另一端与所述第二U型镀层的另一端电连接。

10.根据权利要求9所述的光模块，其特征在于，所述第一凸台的侧面上还设置有热敏电阻，所述热敏电阻的一端通过打线与所述薄膜电阻的焊盘电气连接、另一端通过打线与所述TO管座上的接地管脚电气连接。

Images