CN217112812U - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种光模块，包括光发射组件、光接收组件、驱动芯片和主控芯片，其中：所述光接收组件设置于所述主控芯片和所述光发射组件之间，且位于所述主控芯片与所述光发射组件中轴线连线的一侧；所述驱动芯片与所述光接收组件并排设置，且位于所述光接收组件的靠近所述光发射组件的一端；所述光发射组件包括至少一个激光芯片，所述驱动芯片的一端与所述至少一个激光芯片连接，另一端与所述主控芯片连接。本实用新型在不增加光模块封装宽度的前提下，缩短了驱动电路与激光芯片之间的连接金线，从而降低这一连接金线在传输高频信号时产生的寄生电容和寄生电感，以提高光模块的高频性能，使光模块可以适用于高速信号的传输。

Description

一种光模块

技术领域

本实用新型涉及光纤通信领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

光模块一般包括光发射组件、光接收组件以及用于控制光发射组件和光接收组件工作的主控芯片。在一些高速光模块中，为了使光发射组件中的激光芯片得到良好散热，将光发射组件单独封装于光发射组件壳体中，再将光发射组件的封装光发射组件壳体与光模块的PCB主板固定安装在一起。其中，所述PCB主板上贴装有光接收组件和主控芯片等器件，由于主控芯片面积较大，且需要与PCB主板上的金手指连接，通常将光发射组件、光接收组件和主控芯片沿纵向依次设置，以尽量减小光模块的封装宽度，满足一些小型化的通信设备对光模块的宽度要求。

实用新型内容

发明人发现，在上述光模块中，驱动电路集成于主控芯片中，驱动电路与光发射组件中的激光芯片之间的连接金线较长，该连接金线在传输高频信号时容易产生寄生电感和寄生电容，从而影响光模块的正常工作。

为了至少部分地解决现有技术存在的技术问题，发明人做出本实用新型，通过具体实施方式，提供的技术方案如下：

第一方面，本实用新型提出了一种光模块，包括光发射组件、光接收组件、驱动芯片和主控芯片，其中：

所述光接收组件设置于所述主控芯片和所述光发射组件之间，且位于所述主控芯片与所述光发射组件中轴线连线的一侧；

所述驱动芯片与所述光接收组件并排设置，且位于所述光接收组件的靠近所述光发射组件的一端；

所述光发射组件包括至少一个激光芯片，所述驱动芯片的一端与所述至少一个激光芯片连接，另一端与所述主控芯片连接。

进一步的，所述驱动芯片包括至少两个分立驱动芯片，所述激光芯片的个数不少于所述分立驱动芯片的个数，每个所述分立驱动芯片的一端至少与一个所述激光芯片连接，另一端与所述主控芯片连接。

进一步的，所述光模块还包括PCB主板，所述光接收组件、所述驱动芯片和所述主控芯片设置在所述PCB主板上；

所述光发射组件包括光发射组件壳体，所述至少一个激光芯片封装于所述光发射组件壳体内，所述光发射组件壳体上设有开口槽，所述PCB主板的一端插入所述开口槽内，并与所述光发射组件壳体固定连接。

进一步的，所述插入所述开口槽内的PCB主板的一端设有第一组焊盘，所述至少一个激光芯片与所述第一组焊盘连接，所述第一组焊盘通过PCB主板上的印刷电路与所述驱动芯片连接。

进一步的，所述印刷电路包括滤波电路。

进一步的，所述光发射组件壳体包括钨铜底板和主壳体，所述钨铜底板和所述主壳体固定连接；

所述光发射组件还包括热电制冷器；所述热电制冷器的热面设置在所述钨铜底板上，所述至少一个激光芯片设置在所述热电制冷器的冷面上。

进一步的，所述光发射组件还包括激光芯片电路基板，所述激光芯片电路基板设置于所述至少一个激光芯片和所述热电制冷器的冷面之间。

进一步的，所述激光芯片的个数为至少两个；

所述光发射组件还包括位于所述至少两个激光芯片和所述光发射组件的出光口之间的合波器，所述合波器的通道间距为1.5mm。

进一步的，所述光发射组件还包括汇聚透镜组和准直透镜组，所述汇聚透镜组用于将所述至少两个激光芯片的出射光束汇聚到所述准直透镜组上，所述准直透镜组用于将接收到的入射光束准直至所述合波器的光输入端。

进一步的，所述光发射组件还包括依次设置在所述合波器的出射光路上的汇聚透镜和插芯适配器，所述插芯适配器固定在所述光发射组件壳体上。

本实用新型实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本实用新型提供的光模块，在光接收组件设置于主控芯片与光发射组件之间的结构基础上，将驱动电路从主控芯片中分离出来，形成驱动芯片，并与光接收组件并排设置，且设置于所述光接收组件的靠近所述光发射组件的一端；所述驱动芯片分别与主控芯片和光发射组件中的激光芯片连接。与现有技术相比，本实用新型在不增加光模块封装宽度的前提下，缩短了驱动电路与激光芯片之间的连接金线，从而降低这一连接金线在传输高频信号时产生的寄生电容和寄生电感，以提高光模块的高频性能，使光模块可以适用于高速信号的传输。本实用新型在提高光模块高频性能的同时，不增加光模块的封装宽度，从而提供了一种宽度尺寸小且适用于高速信号传输的光模块。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中，一种光模块的俯视图；

图2为本实用新型实施例一中，一种光模块的布局放大图；

图3为图1中，光发射组件壳体的局部结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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装置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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

可以知道的是，现有的一些小型化通信设备对光模块的宽度要求较高，为了满足这种小型化需求，需要将光模块的封装宽度控制在一定范围内，通常将光发射组件与光接收组件设置为一前一后的纵向结构，以尽量减小封装宽度。而且，在高速光模块中，主控芯片的面积尺寸也较大，受光模块封装宽度的限制，主控芯片无法与光接收组件并排地设置在光发射组件后方，而是需要设置在光接收组件的后方，即靠近光模块金手指的一端，以便于与金手指连接。于是，形成了光发射组件、光接收组件和主控芯片沿纵向依次设置的光模块结构，其中，光发射组件设置在光模块的前端，即远离光模块金手指的一端，以便于光发射组件的散热。

发明人发现，在上述光模块中，主控芯片中的驱动电路距离光发射组件中的激光芯片较远，之间的连接金线较长，在用于传输高频信号时，这段连接金线布线过长容易产生寄生电感和寄生电容等，从而对光模块的信号传输产生干扰，并影响光模块的正常工作。

本实用新型实施例在上述光模块结构的基础上，提供了一种可用于高速率传输的光模块，如图1所示，所述光模块包括光发射组件1、光接收组件2、驱动芯片3和主控芯片4，其中：

光接收组件2设置于主控芯片4和光发射组件1之间，且位于主控芯片4与光发射组件1中轴线连线的一侧。

驱动芯片3与光接收组件2并排设置，且位于光接收组件2的靠近光发射组件1的一端。

光发射组件1包括激光芯片11，驱动芯片3的一端与激光芯片11连接，另一端与主控芯片4连接。

在本实施例中，光发射组件1用于高速光信号的传输，其横向宽度要大于光接收组件2的横向宽度，尤其当光发射组件1包括多个激光器时，其宽度会更大，因此，光模块的封装宽度会受到光发射组件1宽度尺寸的限制。

本实施例将驱动电路从主控芯片4中独立出来，形成驱动芯片3，在光发射组件1宽度的基础上，将光接收组件2和驱动芯片3并排的设置在光发射组件1后方，而主控芯片4设置在光接收组件2和驱动芯片3的后方。此时，由于光接收组件2的宽度较小，可以设置在光发射组件1和主控新品中轴线连线的一侧，而驱动芯片3靠另一侧设置。这种结构布局使得驱动电路到光发射组件1中的激光芯片11的距离变短。优选的，驱动芯片3设置于光接收组件2的靠近光发射组件1的一端，即尽量靠近光发射组件1设置，以尽量缩短驱动电路与激光芯片11之间的连接金线。

可以理解的是，驱动芯片3中设置有驱动电路，每一路驱动电路可以支持一个激光芯片工作。在本实施例中，激光芯片11可以包括一个或多个激光芯片，当激光芯片11为一个激光芯片时，对应的驱动芯片3也为一个。当激光芯片11为多个激光芯片时，驱动芯片3可以为一个，其中包括有与激光芯片11中的多个激光芯片对应的多路驱动电路；驱动芯片3也可以包括多个尺寸较小的分立驱动芯片31，分立驱动芯片31的个数不超过激光芯片11中激光芯片的个数，每个分立驱动芯片31中可以包括一路或数路驱动电路，每一路驱动电路分别与激光芯片11中的一个激光芯片对应连接。当激光芯片11包括多个激光芯片时，设置多个尺寸较小的分立驱动芯片31可便于驱动芯片3在光模块中的布局。例如，当激光芯片11包括4个激光芯片时，分立驱动芯片31的个数可以为四个、三个或两个。

本实用新型实施例提供的光模块，在光接收组件2设置于主控芯片4与光发射组件1之间的结构基础上，将驱动电路从主控芯片4中分离出来，形成驱动芯片3，并与光接收组件2并排设置，且设置于光接收组件2的靠近光发射组件1的一端；驱动芯片3分别与主控芯片4和光发射组件1中的激光芯片11连接。与现有技术相比，本实用新型实施例在不增加光模块封装宽度的前提下，缩短了驱动电路与激光芯片11之间的连接金线，从而降低这一连接金线在传输高频信号时产生的寄生电容和寄生电感，以提高光模块的高频性能，使光模块可以适用于高速信号的传输。本实用新型实施例在提高光模块高频性能的同时，不增加光模块的封装宽度，从而提供了一种宽度尺寸小且适用于高速信号传输的光模块。

在一些实施例中，如图1所示，本实用新型提供的光模块还包括PCB主板5，光接收组件2、驱动芯片3和主控芯片4设置在PCB主板5上；光发射组件1包括光发射组件壳体12，激光芯片11封装于光发射组件壳体12内，光发射组件壳体12上设有开口槽(图中未示出)，PCB主板5的一端插入所述开口槽内，并与光发射组件壳体12固定连接。具体的，光发射组件壳体12在用于设置激光芯片11的一侧设有开口槽，PCB主板5插进开口槽中与槽底面抵接，同时PCB主板5下表面与壳体开口槽的下部固定连接，PCB主板5上表面与开口槽的上部固定连接。

本实施例对光发射组件1进行单独封装，而不是直接贴装在PCB主板5上，可避免PCB主板5散热较差的问题，也降低PCB主板5上其它电路产生的热量辐射对光发射组件1散热的影响，有利于光发射组件1的散热，以适应于高速光模块的高发射功率要求；并且，本实施例通过在光发射组件壳体12上设置开口槽，便于与PCB主板5的固定连接。

在一个实施例中，如图2所示，所述插入所述开口槽内的PCB主板5的一端设有第一组焊盘51，激光芯片11与第一组焊盘51连接，第一组焊盘51通过PCB主板5上的印刷电路与驱动芯片3连接。本实施例在用于插入光发射组件壳体12内的PCB板的一端设置第一组焊盘51，并通过印刷电路连通第一组焊盘51与驱动芯片3，以便于组装时连通激光芯片11和驱动芯片3。

优选的，如图2所示，所述印刷电路中还包括滤波电路52。例如在电路板上设置电容和磁珠等电子元件，以对电路进行滤波，减少高频信号中的干扰信号。

需要说明的是，光发射组件壳体12内通常还设置有除激光芯片11外的其它电子器件，如TEC制冷器、背光探测器、热敏电阻等，在一些实施例中，第一组焊盘51还用于与这些电子器件连接，以便于光模块的组装。

在一些实施例中，如结合图1和图3所示，光发射组件壳体12包括钨铜底板121和主壳体122，钨铜底板121和主壳体122固定连接；光发射组件1还包括热电制冷器13；热电制冷器13的热面设置在钨铜底板121上，激光芯片11设置在热电制冷器13的冷面上。可以理解的是，用于光器件封装的壳体通常采用可伐合金制作，其散热效果较差，本实例将光发射组件壳体12设置为钨铜底板121和主壳体122的组合式结构，并采用热电制冷器13，使得热电制冷器13的热面可以设置在钨铜底板121上，冷面上再设置激光芯片11等电子器件，通过钨铜底板121的良好导热性能可为工作时的激光芯片11快速散热，以适应于高速光模块的高发射功率要求。并且，光发射组件壳体12中的底板形状较为规整，不需要增加壳体加工难度，易于实现。

在一个实施例中，如图2所示，光发射组件1还包括激光芯片电路基板14，激光芯片电路基板14设置于激光芯片11和热电制冷器13的冷面之间，使得激光芯片电路基板14也能得到良好散热。

在一些实施例中，如图1所示，激光芯片11包括至少两个激光芯片；光发射组件1还包括位于激光芯片11和光发射组件1的出光口之间的合波器15，合波器15的通道间距为1.5mm。优选的，合波器15为Z-Block结构。可以知道的是，常规的合波器15通道间距为0.9mm或1.1mm等，本实施例将合波器15的通道间距设置为1.5mm，一方面，可适用于大功率的激光芯片11，避免各路光束之间互相干扰；另一方面，通道间距增加后，对应的激光芯片11中的各激光芯片和激光芯片电路基板14的布局相对分散，可便于采用大尺寸的热电制冷器13，使得光发射组件1的散热效果更好。

在一个实施例中，如图1所示，光发射组件1还包括汇聚透镜组16和准直透镜组17，汇聚透镜组16用于将激光芯片11中的各激光芯片的出射光束汇聚到准直透镜组17上，准直透镜组17用于将接收到的入射光束准直至合波器15的光输入端。可以理解的是，当激光芯片11包括至少两个激光芯片时，激光芯片11中各激光芯片之间的间距需要与合波器15的通道间距相匹配。在本实施例中，当需要对激光芯片11中的一个激光芯片的位置进行调整时，可以通过微调汇聚透镜组16中的对应汇聚透镜来保证该激光芯片的出射光束正好耦合到合波器15的一个输入通道口；并且，采用汇聚透镜组16与准直透镜组17合的结构，相对于常规采用单一准直透镜组的结构，可以提升光路耦合效率；同时也方便控制激光芯片11到合波器15输入端的光路长度，便于光发射组件1内的元件布局。

在一个实施例中，如图1所示，光发射组件1还包括依次设置在合波器15的出射光路上的汇聚透镜18和插芯适配器19，插芯适配器19固定在光发射组件壳体12上。本实施例利用汇聚透镜18对合波器15的出射光束进行汇聚后传输到插芯适配器19输入口，使得合波器15出射光束与插芯适配器19的耦合效果更好；并且，将插芯适配器19设置在发射组件壳体12上，可便于与外部光纤对接。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本实用新型处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本实用新型单独的优选实施方案。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式级似于术语“包括”，就如同“包括”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

Claims (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括光发射组件、光接收组件、驱动芯片和主控芯片，其中：

所述光接收组件设置于所述主控芯片和所述光发射组件之间，且位于所述主控芯片与所述光发射组件中轴线连线的一侧；

所述驱动芯片与所述光接收组件并排设置，且位于所述光接收组件的靠近所述光发射组件的一端；

所述光发射组件包括至少一个激光芯片，所述驱动芯片的一端与所述至少一个激光芯片连接，另一端与所述主控芯片连接。

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述驱动芯片包括至少两个分立驱动芯片，所述激光芯片的个数不少于所述分立驱动芯片的个数，每个所述分立驱动芯片的一端至少与一个所述激光芯片连接，另一端与所述主控芯片连接。

3.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括PCB主板，所述光接收组件、所述驱动芯片和所述主控芯片设置在所述PCB主板上；

所述光发射组件包括光发射组件壳体，所述至少一个激光芯片封装于所述光发射组件壳体内，所述光发射组件壳体上设有开口槽，所述PCB主板的一端插入所述开口槽内，并与所述光发射组件壳体固定连接。

4.如权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述插入所述开口槽内的PCB主板的一端设有第一组焊盘，所述至少一个激光芯片与所述第一组焊盘连接，所述第一组焊盘通过PCB主板上的印刷电路与所述驱动芯片连接。

5.如权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述印刷电路包括滤波电路。

6.如权利要求1至5中任一项所述的光模块，其特征在于，所述光发射组件壳体包括钨铜底板和主壳体，所述钨铜底板和所述主壳体固定连接；

所述光发射组件还包括热电制冷器；所述热电制冷器的热面设置在所述钨铜底板上，所述至少一个激光芯片设置在所述热电制冷器的冷面上。

7.如权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述光发射组件还包括激光芯片电路基板，所述激光芯片电路基板设置于所述至少一个激光芯片和所述热电制冷器的冷面之间。

8.如权利要求6所述的光模块，其特征在于，所述激光芯片的个数为至少两个；

所述光发射组件还包括位于所述至少两个激光芯片和所述光发射组件的出光口之间的合波器，所述合波器的通道间距为1.5mm。

9.如权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述光发射组件还包括汇聚透镜组和准直透镜组，所述汇聚透镜组用于将所述至少两个激光芯片的出射光束汇聚到所述准直透镜组上，所述准直透镜组用于将接收到的入射光束准直至所述合波器的光输入端。

10.如权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述光发射组件还包括依次设置在所述合波器的出射光路上的汇聚透镜和插芯适配器，所述插芯适配器固定在所述光发射组件壳体上。

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