CN217521403U - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光模块，包括管座。管座设有半导体制冷器。半导体制冷器包括第一。第二基板。第一基板包括支撑板和散热板。支撑板，固定于管座的顶面，上设置有第一、第二电极。散热板，与支撑板连接，与支撑板呈预设角度设置，与第二基板通过半导体管柱组连接。第二基板与支撑板不接触。本申请中，支撑板固定于管座的顶面，支撑板与散热板呈预设角度设置，第二基板与散热板通过半导体管柱组连接，说明半导体管柱组与管座的顶面不再垂直平行设置，使得半导体管柱组的数量及第二基板与第一基板的面积不再受限，提高半导体管柱组的数量及第二基板与第一基板的面积，进而提高半导体制冷器的控温能力。

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

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。光模块通常包括光发射组件、光接收组件、微处理器等器件，另外，还有一些光模块中将单独的光发射组件和光接收组件一起封装在金属外壳中制成光收发组件。

基于TO(Through-hole)封装技术相对于其它封装技术，具有寄生参数小、工艺成本低等优点，因此，光收发组件中的光发射器件常会采用同轴TO封装方式。光发射器件通常包括管座和管帽，管座与管帽围城的空腔内设置有陶瓷基板和半导体制冷器，半导体制冷器包括第一基板和第二基板，第一基板与第二基板之间由半导体管柱组连接，第一基板固定于管座上，陶瓷基板与第二基板相接触，半导体管柱组与管座垂直设置。由于半导体管柱组受光发射器件封装结构的限制，导致半导体制冷器的制冷面积有限，使得半导体制冷器的控温能力较弱。

实用新型内容

本申请提供了一种光模块，提高半导体制冷器的控温能力。

一种光模块，包括：

光发射器件，包括管座，

管座，顶面设置有半导体制冷器；

半导体制冷器，包括第一基板和第二基板；

第一基板，包括支撑板和散热板；

支撑板，固定于管座的顶面，上设置有第一电极和第二电极；

散热板，与支撑板连接，与支撑板呈预设角度设置，与第二基板通过半导体管柱组连接；

第二基板，与支撑板不接触；

第一电极，与半导体管柱组的正极端连接；

第二电极，与半导体管柱组的负极端连接。

有益效果：本申请提供了一种光模块，包括光发射器件。光发射器件包括管座。管座顶面设置有半导体制冷器。半导体制冷器包括第二基板和第一基板。第一基板固定于管座的顶面。第一基板包括支撑板和散热板。支撑板，固定于管座的顶面，上设置有第一电极和第二电极。散热板，与支撑板连接，与支撑板呈预设角度设置，与第二基板通过半导体管柱组连接。第二基板，与支撑板不接触。第二基板与第一基板仅通过半导体管柱组连接，避免了第一基板与第二基板直接接触造成热短路的情况。第一电极与半导体管柱组的正极端连接。第二电极与半导体管柱组的负极端连接。第一电极和第二电极给半导体管柱组供电，以使半导体制冷器制热或者制冷。支撑板固定于管座的顶面，散热板与支撑板连接，支撑板与散热板呈预设角度设置，第二基板与散热板通过半导体管柱组连接，说明半导体管柱组与管座的顶面不再是垂直设置。半导体管柱组与管座的顶面不再是垂直设置，使得导体管柱的数量及第二基板与第一基板的面积不再受限于光发射器件的封装结构，提高半导体管柱组的数量及第二基板与第一基板的面积，进而提高半导体制冷器的控温能力。本申请中，支撑板固定于管座的顶面，散热板与支撑板连接，支撑板与散热板呈预设角度设置，第二基板与散热板通过半导体管柱组连接，说明半导体管柱组与管座的顶面不再垂直平行设置，而半导体管柱组与管座的顶面不再是垂直设置，使得半导体管柱组的数量及第二基板与第一基板的面积不再受限于光发射器件的封装结构，提高半导体管柱组的数量及第二基板与第一基板的面积，进而提高半导体制冷器的控温能力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为光通信系统的连接关系图；

图2为光网络终端的结构图；

图3为根据一些实施例的一种光模块结构图；

图4为根据一些实施例的光模块分解结构图；

图5为根据一些实施例的光收发器件的结构示意图；

图6为根据一些实施例的收发器件的分解图；

图7为根据一些实施例的光发射器件的结构图；

图8为根据一些实施例的除去管帽的光发射器件的结构图；

图9为根据一些实施例的光发射器件的第一角度截面图；

图10为根据一些实施例的光发射器件的第二角度截面图；

图11为根据一些实施例的光发射器件的分解结构图；

图12为根据一些实施例的管座和管脚的结构图；

图13为根据一些实施例的管帽的结构图；

图14为根据一些实施例的除管座、管脚和管帽外的光发射器件的第一角度结构图；

图15为根据一些实施例的除管座、管脚和管帽外的光发射器件的第二角度结构图；

图16根据一些实施例的除管座、管脚和管帽外的光发射器件的第一分解结构图；

图17根据一些实施例的除管座、管脚和管帽外的光发射器件的第二分解结构图；

图18为根据一些实施例的第三基板的第一角度结构图；

图19为根据一些实施例的第三基板的第二角度结构图；

图20为根据一些实施例的第三基板的第三角度结构图；

图21为根据一些实施例的半导体制冷器的结构图；

图22为根据一些实施例的半导体制冷器的分解结构图；

图23为根据一些实施例的第一基板的第一角度结构图；

图24为根据一些实施例的第一基板的第二角度结构图；

图25为根据一些实施例的第一基板的第三角度结构图；

图26为根据一些实施例的第二基板的第一角度结构图；

图27为根据一些实施例的第二基板的第二角度结构图；

图28为根据一些实施例的第二基板的第三角度结构图。

具体实施方式

光通信系统中，使用光信号携带待传输的信息，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。由于光通过光纤或光波导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，电连接主要用于供电、I2C信号传输、数据信息传输以及接地等；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为光通信系统的连接关系图。如图1所示，光通信系统包括远端服务器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，则理论上可以实现无限距离传输。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之间的连接由光纤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，光口被配置为接入光纤101，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之间建立信息连接。示例地，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。由于光模块200是实现光信号与电信号相互转换的工具，不具有处理数据的功能，在上述光电转换过程中，信息并未发生变化。

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。示例地，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的电信号传递给光模块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(Optical Line 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为光网络终端的结构图，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还包括设置于壳体内的电路板105，设置在电路板105表面的笼子106，设置在笼子106上的散热器107，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建议双向的电信号连接。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建立双向的光信号连接。

图3为根据一些实施例的一种光模块的结构图。图4为根据一些实施例的光模块分解结构图。如图3和4所示，光模块200包括壳体(shell)，设置于壳体内的电路板300及光收发组件400。

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的上述壳体；壳体的外轮廓一般呈现方形体。

在本公开的一些实施例中，下壳体202包括底板2021以及位于底板2021两侧、与底板2021垂直设置的两个下侧板2022；上壳体201包括盖板2011，盖板2011盖合在下壳体202的两个下侧板2022上，以形成上述壳体。

在一些实施例中，下壳体202包括底板2021以及位于底板2021两侧、与底板2021垂直设置的两个下侧板2022；上壳体201包括盖板2011以及位于盖板2011两侧、与盖板2011垂直设置的两个上侧板，由两个上侧板与两个下侧板2022结合，以实现上壳体201盖合在下壳体202上。

两个开口204和205的连线所在的方向可以与光模块200的长度方向一致，也可以与光模块200的长度方向不一致。例如，开口204位于光模块200的端部(图3的右端)，开口205也位于光模块200的端部(图3的左端)。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。开口204为电口，电路板300的金手指301从电口204伸出，插入上位机(例如，光网络终端100)中；开口205为光口，被配置为接入外部光纤101，以使外部光纤101连接光模块200内部的光收发组件400。

采用上壳体201、下壳体202结合的装配方式，便于将电路板300、光收发组件400等器件安装到壳体中，由上壳体201、下壳体202对这些器件形成封装保护。此外，在装配电路板300和光收发组件400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，有利于自动化地实施生产。

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部的解锁部件，解锁部件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，解锁部件位于下壳体202的两个下侧板2022的外壁上，具有与上位机笼子(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；拉动解锁部件时，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、电子元件及芯片，通过电路走线将电子元件和芯片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。电子元件例如包括电容、电阻、三极管、金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，MOSFET)。芯片例如包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、激光驱动芯片、限幅放大器(limiting amplifier)、时钟数据恢复(Clock and Data Recovery，CDR)芯片、电源管理芯片、数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)芯片。

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地承载上述电子元件和芯片；当光收发组件位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳地承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中。

电路板300还包括形成在其端部表面的金手指301，金手指301由相互独立的多个引脚组成。电路板300插入笼子106中，由金手指301与笼子106内的电连接器导通连接。金手指301可以仅设置在电路板300一侧的表面(例如图4所示的上表面)，也可以设置在电路板300上下两侧的表面，以适应引脚数量需求大的场合。金手指301被配置为与上位机建立电连接，以实现供电、接地、I2C信号传递、数据信号传递等。

当然，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，以作为硬性电路板的补充。例如，硬性电路板与光收发组件之间可以采用柔性电路板连接。

光收发组件400包括光发射器件402及光接收器件403，光发射器件402被配置为实现光信号的发射，光接收器件403被配置为实现光信号的接收。示例地，光发射器件402及光接收器件403结合在一起，形成一体地光收发组件400。

图5为根据一些实施例的光收发器件的结构示意图。图6为根据一些实施例的光收发器件的分解图。如图5-6可知，在一些实施例中，光收发器件400包括圆方管体401、光发射器件402、光接收器件403、光学组件404和光纤适配器405。具体的，

圆方管体401，上设置有第一管口、第二管口和第三管口，用于承载固定光发射器件402、光接收器件403、光学组件404和光纤适配器405。具体的，光发射器件402镶嵌于第一管口，光接收器件403镶嵌于第二管口，光学组件404设置于圆方管体401的内腔，光纤适配器405镶嵌于第三管口。

通常，第一管口和第二管口分别设置在圆方管体401上相邻的侧壁上，第一管口和第三管口分别设置在圆方管体401长度方向的侧壁上，第二管口设置在圆方管体401宽度方向的侧壁上。

圆方管体401一般采用金属材料，利于实现电磁屏蔽以及散热。具体的，光发射器件402通过第一管口导热接触圆方管体401，光接收器件403通过第二管口导热接触圆方管体401。光发射器件402和光接收器件403直接压配到圆方管体401中，圆方管体401分别与光发射器件402和光接收器件403直接或通过导热介质接触。如此圆方管体401可用于光发射器件402和光接收器件403的散热，保证光发射器件402和光接收器件403的散热效果。

光发射器件402，与电路板300通过柔性电路板连接，用于发射数据光。

光接收器件403，与电路板300通过柔性电路板连接，内设置有光接收芯片，用于接收数据光。具体的，光接收器件403包括管座和管帽，管帽罩设于管座上，管帽与管座围城一个空腔。管座上设置有光接收芯片和第二透镜。光纤适配器405发射的数据光经光学组件404反射至光接收器件403内的第二透镜，并经第二透镜汇聚到光接收芯片。

光学组件404，设置于圆方管体401的内腔，用于调整光发射器件402发射的数据光以及调整入射至光接收器件403的数据光。

光纤适配器405，用于连接光纤。具体的，光发射器件402镶嵌于圆方管体的第一管口，光接收器件403镶嵌于圆方管体的第二管口，光纤适配器405镶嵌于圆方管体的第三管口，光发射器件402和光接收器件403分别与光纤适配器405建立光连接。光发射器件402发出的数据光及光接收器件403接收的光均经光纤适配器405中的同一根光纤进行传输，即光纤适配器405中的同一根光纤是光收发组件进出光的传输通道，光收发组件实现单纤双向的光传输模式。

图7为根据一些实施例的光发射器件的结构图。图8为根据一些实施例的除去管帽的光发射器件的结构图。图9为根据一些实施例的光发射器件的第一角度截面图。图10为根据一些实施例的光发射器件的第二角度截面图。图11为根据一些实施例的光发射器件的分解结构图。图12为根据一些实施例的管座和管脚的结构图。图13为根据一些实施例的管帽的结构图。如图7-13可知，在一些实施例中，光发射器件402包括管座4021和管帽4022，管帽4022罩设于管座4021上，管帽4022与管座4021围城一个空腔。管帽4022与管座4021围城的空腔内设置有激光芯片4026，激光芯片4026包括发光区和电吸收调制区，发光区的正极端与电路板上的激光驱动芯片连接，发光区的负极端接地，电吸收调制区的正极端与电路板上的激光驱动芯片和电源芯片连接，电吸收调制区的负极端接地，发光区根据驱动信号发射不携带数据的光和监控光，电吸收调制区根据调制信号和偏置信号将不携带数据的光调制为数据光。管帽4022上设置有一通孔40221，该通孔40221上粘接有第一透镜。第一透镜为准直透镜。激光芯片4026发射的数据光经管帽4022上的第一透镜准直后射入圆方管体401内，并经过圆方管体401内的光学组件404汇聚后耦合至光纤适配器405中。其中，调驱动信号、制信号和偏置信号均为高频信号，驱动信号由激光驱动芯片提供，调制信号也由激光驱动芯片提供，偏置信号由电源芯片提供。

如图8-12所示，光发射器件402包括管脚4023。管脚4023的第一端与电路板300通过柔性电路板连接，管脚4023的第二端伸入管座4021内与管座4021上的各个器件连接。管脚4023包括第一管脚40231、第二管脚40232、第三管脚40233、第四管脚40234、第五管脚40235和第六管脚40236。第一管脚40231通过高频信号线与激光芯片4026的电吸收调制区连接。第二管脚40232通过高频信号线与激光芯片4026的发光区连接。第三管脚40233和第四管脚40234分别与半导体制冷器4024的两个电极连接。第五管脚40235与热敏电阻4029连接。第六管脚40236与光探测器4028连接。

由于第二管脚40232通过高频信号线与激光芯片4026的发光区连接，则第二管脚40232用于传输第二高频信号。由于第一管脚40231通过高频信号线与激光芯片4026的电吸收调制区连接，则第一管脚40231用于传输第一高频信号。

图14为根据一些实施例的除管座、管脚和管帽外的光发射器件的结构图。图15为根据一些实施例的除管座、管脚和管帽外的光发射器件的第二角度结构图。图16根据一些实施例的除管座、管脚和管帽外的光发射器件的第一分解结构图。图17根据一些实施例的除管座、管脚和管帽外的光发射器件的第二分解结构图。如图7-17可知，在一些实施例中，管座4021与管帽4022围城的空腔内除了设置有激光芯片4026外，还设置有半导体制冷器4024、第三基板4025、匹配电容4027、光探测器4028和热敏电阻4029。具体的，

半导体制冷器4024，固定于管座4021的顶面，上设置有第三基板4025、光探测器4028和热敏电阻4029，用于调控第三基板4025的温度。

第三基板4025和光探测器4028可通过热沉基板固定于半导体制冷器4024上，也可将第三基板4025和光探测器4028直接固定于半导体制冷器4024上。

在一些实施例中，第三基板4025和光探测器4028直接固定于半导体制冷器4024上，减少了热沉基板的使用，使得半导体制冷器4024可直接给第三基板4025和光探测器4028直接散热，提高第三基板4025和光探测器4028的散热效率。

第三基板4025，与管座4021的顶面不接触，一面与半导体制冷器4024相接触，另一面上设置有激光芯片4026、第一信号线传输层、第二信号线传输层、终端电阻和匹配电容4027。

其中，第三基板4025与半导体制冷器4024相接触，指的是第三基板4025的一面与半导体制冷器4024的第二基板40243相接触，第三基板4025与半导体制冷器4024的第一基板40241不接触。

第三基板4025为陶瓷基板。陶瓷基板为金属化陶瓷，表面铺设高频信号线形成电路图案，可以为激光芯片4026、终端电阻和匹配电容4027供电；同时陶瓷基板具有较佳的导热性能，还可以作为激光芯片4026、终端电阻和匹配电容4027的热沉基板进行散热。

激光芯片4026，通过焊料直接焊接在第三基板4025上，或者通过导电金属层焊接在第三基板4025上，用于发射数据光。

第一信号线传输层，由第一高频信号线铺设而成，用于传输第一高频信号，以使电吸收调制区调制光得到数据光。具体的，第一信号线传输层，第一端与第一管脚40231焊接，第二端与电吸收调制区打线连接。第一管脚40231传输来的第一高频信号经第一信号线传输层的第一高频信号线传输至电吸收调制区。电吸收调制区根据第一高频信号调制不携带数据的光得到数据光。其中，第一高频信号为高频偏置信号和高频调制信号。

第二信号线传输层，由第二高频信号线铺设而成，用于传输第二高频信号，以使发光区发射光。具体的，第二信号线传输层，第一端与第二管脚40232打线连接，第二端与发光区打线连接。第二管脚40232传输来的第二高频信号经第二信号线传输层的第二高频信号线传输至发光区，发光区根据第二高频信号发射不携带数据的光。其中，第二高频信号包括高频驱动信号。

匹配电容4027，正极端与终端电阻的负极端连接，负极端接地，用于降功耗。其中，终端电阻的正极端与激光芯片4026打线连接，终端电阻用于减少阻抗不连续造成的信号反射。

终端电阻与匹配电容4027串联连接，使得二者与激光芯片4026并联连接。

光探测器4028，位于激光芯片4026的背面，正极端与第六管脚40236连接，负极端固定于半导体制冷器4024上，用于接收激光芯片4026发射的监控光以产生监控电流。光探测器4028的正极端通过第六管脚40236与电路板300上的MCU连接。

热敏电阻4029，正极端与第五管脚40235连接，负极端接地，位于第三基板4025附近，用于采集第三基板4025的工作温度进而实现对第三基板4025工作温度的监测。具体的，通过热敏电阻4029实时采集第三基板4025的温度，并将采集的第三基板4025的温度反馈给半导体制冷器驱动电路，半导体制冷器驱动电路根据接收到的第三基板4025的温度，确定向半导体制冷器4024输入电流，实现对半导体制冷器4024的制热或者制冷，从而可以使得第三基板4025的温度控制在目标温度的范围内。

图18为根据一些实施例的第三基板的第一角度结构图。图19为根据一些实施例的第三基板的第二角度结构图。图20为根据一些实施例的第三基板的第三角度结构图。如图8-20可知，在一些实施例中，第三基板4025包括第一连接面40251、第二连接面40252、第三连接面40253、第四连接面40254、第五连接面40255、第六连接面40256、第七连接面40257和第八连接面40258。第二连接面40252、第三连接面40253和第四连接面40254分别与第一连接面40251及第五连接面40255连接，第五连接面40255、第六连接面40256和第一连接面40251依次连接，第七连接面40257分别与第一连接面40251、第四连接面40254、第五连接面40255及第六连接面40256连接，第八连接面40258分别与第一连接面40251、第二连接面40252、第五连接面40255及第六连接面40256连接。其中，第三基板4025的第二连接面40252和第三基板4025的第三连接面40253组成一个L形第一缺口。

第三基板4025的一面与第二基板40243相接触。具体的，第三基板4025的第一连接面40251与第二基板40243连接，以使第三基板4025的第一连接面40251与第二基板40243相接触。

第三基板4025的另一面上设置有激光芯片4026、第一信号线传输层、第二信号线传输层、终端电阻和匹配电容4027。具体的，

第三基板4025的另一面上设置有第一信号传输区域402551、第一安装区域402552、第二安装区域402553、第三安装区域402554、第二信号传输区域402555和第四安装区域402556。

由于第三基板4025为金属化陶瓷基板，表面上可铺设高频信号线形成电路图案，则第三基板4025上的第一信号传输区域402551内铺设有第一高频信号线，形成第一信号线传输层。第一安装区域402552用于放置激光芯片4026。第二安装区域402553和第四安装区域402556用于放置匹配电容4027。第三安装区域402554用于放置终端电阻。第二信号传输区域402555内铺设有第二高频信号线，形成第二信号线传输层。

结合上述描述可知，第三基板4025的另一面上设置有第一信号线传输层、第二信号线传输层、激光芯片4026、匹配电容4027和终端电阻。

其中，第三基板4025的另一面上设置有第一信号传输区域402551、第一安装区域402552、第二安装区域402553、第三安装区域402554和第二信号传输区域402555，指的是第三基板4025的第五连接面40255上设置有第一信号传输区域402551、第一安装区域402552、第二安装区域402553、第三安装区域402554和第二信号传输区域402555。

具体的，激光芯片4026位于第三基板4025的第五连接面40255的第一安装区域402552。终端电阻，位于第三基板4025的第五连接面40255的第三安装区域402554，正极端与第一信号线传输层的第二端打线连接，负极端与第三安装区域402554连接。匹配电容4027，位于第三基板4025的第五连接面40255的第二安装区域402553和第四安装区域402556，正极端与第二安装区域402553连接，负极端与第四安装区域402556连接。

第三基板4025的第五连接面40255上除第一信号传输区域402551、第二安装区域402553、第三安装区域402554和第二信号传输区域402555之外的所有区域均为地。其中，第二安装区域402553和第三安装区域402554连接，第二安装区域402553和第四安装区域402556不连接。

第一信号线传输层包括第一子信号线传输层、第二子信号线传输层和第三子信号线传输层。第一子信号线传输层，靠近激光芯片4026，与激光芯片4026的电吸收调制区的正极端通过金线打线连接。第二子信号线传输层，位于第一子信号线传输层与第二子信号线传输层之间，与第一子信号线传输层及第三子信号线传输层均不间断。第三子信号线传输层，靠近第一管脚40231，与第一管脚40231焊接。

传统光模块中，陶瓷基板包括第一陶瓷基板和第二陶瓷基板，第一陶瓷基板和第二陶瓷基板通过金线打线连接，第一陶瓷基板上设置有激光芯片、第一高频信号线和第二高频信号线，第二陶瓷基板上设置有第三高频信号线，第一高频信号线和第三高频信号线通过金线打线连接，第一高频信号线和第三高频信号线用于为激光芯片的电吸收调制区提供高频调制信号和高频偏置信号，第二高频信号线用于为激光芯片的发光区提供高频驱动信号。

由于连接第一高频信号线和第三高频信号线的金线不是位于陶瓷介质表面，而是悬空在空气或者真空中，且陶瓷和空气或者真空的介电常数不同，则连接第一高频信号线和第三高频信号线的金线的阻抗与陶瓷基板上的第一高频信号线或者第二高频信号线的阻抗不同，导致高频信号反射增多，光模块的高频性能减弱。为了减少因阻抗不同导致的高频信号反射增多的情况，在一些实施例中，光发射器件内设置一个第三基板4025，第三基板4025上设置有激光芯片、第一高频信号线和第二高频信号线，且第一高频信号线不间断，第一高频信号线用于为激光芯片4026的电吸收调制区提供高频调制信号和高频偏置信号，第二高频信号线用于为激光芯片4026的发光区提供高频驱动信号。

由于第一高频信号线位于第三基板4025的表面，且第一高频信号线不间断，第一高频信号线形成的第一信号线传输层所在的介质并没有发生改变，则第一信号线传输层所在介质的介电常数没有改变，第三基板上的第一信号线传输层也就不存在阻抗不匹配的情况。但如果第一高频信号线是间断的，间断部分通过金线打线连接，且金线悬空于空气或者真空中，则间断部分的金线与第一高频信号线的阻抗不匹配。为了进一步避免阻抗不匹配的情况，第三基板上的第一高频信号线是不间断的。由于第三基板的介电常数没有改变，且第三基板上的第一信号线传输层是不间断的，则第三基板上的第一信号线传输层不存在阻抗不匹配的情况，增加阻抗连续性，进而信号反射减弱，提高光模块的高频性能。

图21为根据一些实施例的半导体制冷器的结构图。图22为根据一些实施例的半导体制冷器的分解结构图。图23为根据一些实施例的第一基板的第一角度结构图。图24为根据一些实施例的第一基板的第二角度结构图。图25为根据一些实施例的第一基板的第三角度结构图。图26为根据一些实施例的第二基板的第一角度结构图。图27为根据一些实施例的第二基板的第二角度结构图。图28为根据一些实施例的第二基板的第三角度结构图。如图8-28可知，在一些实施例中，半导体制冷器4024包括第一基板40241和第二基板40243，第一基板40241的一面固定于管座4021的顶面，第一基板40241的另一面与第二基板40243的一面通过半导体管柱组40242连接，第二基板40243的另一面上设置有热敏电阻4029。半导体制冷器驱动电路根据接收到的热敏电阻4029的温度值向半导体制冷器4024的半导体管柱组40242内输入电流，半导体管柱组40242根据输入电流控制半导体制冷器4024的制冷或者制热。

第一基板40241包括支撑板402411和散热板402412，支撑板402411固定于管座4021的顶面，支撑板402411与散热板402412连接，支撑板402411与散热板402412呈预设角度设置，散热板402412与第二基板40243的一面通过半导体管柱组40242连接。

支撑板402411的材料为陶瓷，散热板402412的材料也为陶瓷。即支撑板402411为陶瓷板，散热板402412为陶瓷散热板。由于陶瓷具有较好的导热性，支撑板402411为陶瓷基板，散热板402412为陶瓷散热板，那么支撑板402411和散热板402412均具有较好的导热性。

支撑板402411和散热板402412的材料可以是相同的，也可以是不同的。当支撑板402411和散热板402412的材料相同时，支撑板402411和散热板402412为一体成型结构，即散热板402412由支撑板402411延伸向管帽4022方向弯折形成。当支撑板402411和散热板402412的材料不相同时，支撑板402411和散热板402412为两个独立的结构件，散热板402412与支撑板402411焊接连接。

第一基板40241的另一面与第二基板40243的一面通过半导体管柱组40242连接。具体的，散热板402412的一面与第二基板40243的一面通过半导体管柱组40242连接。

由于散热板402412的材料为陶瓷，第二基板40243的材料也为陶瓷，那么散热板402412与半导体管柱组40242连接的一面上设置有金属层，第二基板40243与半导体管柱组40242连接的一面上设置有金属层。半导体管柱组40242与散热板402412上的金属层接触点温度升高，使得散热板402412的温度升高，并向管座与管帽围城的空腔散热。半导体管柱组40242与第二基板40243上的金属层接触点温度降低高，使得第二基板40243的温度降低，并向管座与管帽围城的空腔吸热。由于第二基板40243的温度降低，且向管座与管帽围城的空腔吸热，所以第二基板40243作为半导体制冷器4024的降温板。又由于第三基板4025需要散热，因此，将第三基板4025与第二基板40243相接触，便于对第三基板4025降温。

支撑板402411包括第九连接面4024111、第十连接面4024112、第十一连接面4024113、第十二连接面、第十三连接面4024114和第十四连接面4024115。第九连接面4024111、第十连接面4024112、第十一连接面4024113和第十二连接面依次首尾连接，第十三连接面4024114和第十四连接面4024115分别与第九连接面4024111、第十连接面4024112、第十一连接面4024113和第十二连接面连接，第九连接面4024111上没有设置金属层。

散热板402412包括第十五连接面4024121、第十六连接面、第十七连接面4024122、第十八连接面4024123、第十九连接面4024124和第二十连接面4024125。第十五连接面4024121、第十六连接面、第十七连接面4024122和第十八连接面4024123依次首尾连接，第十九连接面4024124和第二十连接面4024125分别与第十五连接面4024121、第十六连接面、第十七连接面4024122和第十八连接面4024123连接。

其中，支撑板402411的第九连接面4024111与散热板402412的第十五连接面4024121连接，且第九连接面4024111与第十五连接面4024121之间的夹角为预设角度，散热板402412的第十五连接面4024121与第二基板40243通过半导体管柱组40242连接，支撑板402411的第十一连接面4024113与管座4021的顶面相接触，支撑板402411的第十二连接面和散热板402412的第十五连接面4024121相接触，支撑板402411的第十三连接面4024114和散热板402412的第十九连接面4024124组成一个L形连接面，支撑板402411的第十四连接面4024115和散热板402412的第二十连接面4024125也组成一个L形连接面。

第十五连接面4024121上设置有金属层，半导体管柱组40242的第一端焊接于第十五连接面4024121的金属层上，半导体管柱组40242的正极端和半导体管柱组40242的负极端也焊接于第十五连接面4024121的金属层上。

当支撑板402411和散热板402412为两个独立结构，且支撑板402411和散热板402412连接时，支撑板402411的第十二连接面为实际连接面。

当支撑板402411和散热板402412为一体成型结构，且散热板402412由支撑板402411延伸弯折形成，则支撑板402411的第十二连接面为虚拟连接面。即，第一基板40241包括第九连接面4024111、第十连接面4024112、第十一连接面4024113、第十三连接面4024114、第十四连接面4024115、第十五连接面4024121、第十七连接面4024122、第十八连接面4024123、第十九连接面4024124和第二十连接面4024125。其中，第九连接面4024111、第十连接面4024112、第十一连接面4024113、第十七连接面4024122、第十八连接面4024123和第十五连接面4024121依次连接，第十三连接面4024114和第十九连接面4024124围城一个L形连接面，第十四连接面4024115和第二十连接面4024125围城一个L形连接面。如图23-25所示。

支撑板402411与散热板402412呈预设角度设置。具体的，由于支撑板402411的第九连接面4024111与散热板402412的第十五连接面4024121连接，则支撑板402411的第九连接面4024111与散热板402412的第十五连接面4024121之间的夹角为预设角度。该预设角度可以是锐角、直角和钝角。

当预设角度为直角时，散热板402412的第十五连接面4024121上的半导体管柱组40242与支撑板402411的第九连接面4024111平行设置，不仅避免了半导体管柱组40242与第九连接面4024111接触，也减少了第二基板40243与支撑板402411接触。由于第一基板40241与第二基板40243不通过半导体管柱组40242连接而是直接连接时，容易造成热短路，使得半导体制冷器无法正常控温。因此，第一基板40241与第二基板40243仅能通过半导体管柱组40242连接，而不能直接连接。

当预设角度为直角时，半导体管柱组40242不仅与支撑板402411的第九连接面4024111平行设置，还与管座4021的顶面平行设置。半导体管柱组40242与管座4021的顶面平行设置，使得半导体管柱组的数量及第二基板与第一基板的面积不再受限于光发射器件的封装结构，提高半导体管柱组的数量及第二基板与第一基板的面积，进而提高半导体制冷器的控温能力。

半导体管柱组40242包括第一半导体管柱组、第二半导体管柱组、第三半导体管柱组、……第N半导体管柱组，第一半导体管柱组、第二半导体管柱组、第三半导体管柱组、……第N半导体管柱组的第一端均位于第一基板40241的散热板402412上，第一半导体管柱组、第二半导体管柱组、第三半导体管柱组、……第N半导体管柱组的第二端均位于第二基板40243上，第一半导体管柱组的第一端作为半导体管柱组40242的正极端，第一半导体管柱组的第二端与第二半导体管柱组的第二端连接，第二半导体管柱组的第一端与第三半导体管柱组的第一端连接，第三半导体管柱组的第二端与第四半导体管柱组的第二端连接，第四半导体光柱的第一端与第五半导体管柱组的第一端连接，剩余的半导体管柱组依次串联连接，直至第N-1半导体管柱组的第二端与第N半导体管柱组的第二端连接，第N半导体管柱组的第一端作为半导体管柱组40242的负极端。半导体制冷器驱动电路和半导体管柱组40242组成一个回路，半导体制冷器驱动电路发出的电流经半导体管柱组40242的正极端流入半导体管柱组40242，并依次流经半导体管柱组40242的各个半导体管柱组，最后经半导体管柱组40242的负极端流出。半导体管柱组40242与散热板402412上的金属层接触点温度升高，使得散热板402412的温度升高，并向管座与管帽围城的空腔散热。半导体管柱组40242与第二基板40243上的金属层接触点温度降低高，使得第二基板40243的温度降低，并向管座与管帽围城的空腔吸热。

第二基板40243包括第二十一连接面402431、第二十二连接面402432、第二十三连接面402433、第二十四连接面402434、第二十五连接面402435和第二十六连接面402436。第二十一连接面402431、第二十二连接面402432、第二十三连接面402433和第二十四连接面402434依次首尾连接，第二十五连接面402435和第二十六连接面402436分别与第二十一连接面402431、第二十二连接面402432、第二十三连接面402433及第二十四连接面402434连接。其中，第二基板40243的第二十一连接面402431与第三基板4025的第一连接面40251相接触，第二基板40243的第二十一连接面402431上还设置有热敏电阻4029，第二基板40243的第二十三连接面402433与散热板402412的第十五连接面4024121通过半导体管柱组40242连接。

第二基板40243的第二十一连接面402431为金属层，则第二基板40243的第二十一连接面402431与第三基板4025的第一连接面40251连接，且第二基板40243的第二十一连接面402431与第三基板4025的地打线连接。由于第二基板40243与第三基板4025通过金线打线连接，则第二基板40243也为地。由于第二基板40243为地，则热敏电阻4029的负极端与第二基板40243的第二十一连接面402431连接，即热敏电阻4029的负极端接地。

散热板402412与第二基板40243之间通过半导体管柱组40242连接。具体的，散热板402412的第十五连接面4024121与第二基板40243的第二十三连接面402433通过半导体管柱组40242连接。

第三基板4025的一面与半导体制冷器4024接触。具体的，第三基板4025的一面与第二基板40243的一面相接触，但不与第一基板40241接触，即第三基板4025的第一连接面40251与第二基板40243的第二十一连接面402431相接触，但第三基板4025的第二连接面40252与支撑板402411的第九连接面4024111不接触，第三基板4025的第三连接面40253与支撑板402411的第十三连接面4024114不接触。

如图8-28所示，在一些实施例中，第一基板40241的第九连接面4024111上设置有第一电极4024116、第二电极4024117和第五安装区域4024118。第一电极4024116，第一端与半导体管柱组40242的正极端连接，第二端与第三管脚40233连接。第二电极4024117，第一端与半导体管柱组40242的负极端连接，第二端与第四管脚40234连接。第一电极4024116和第二电极4024117用于给半导体管柱组40242供电，以使半导体管柱组40242根据输入电流控制TEC4024制冷或者制热。第五安装区域4024118位于第一电极4024116和第二电极4024117之间，第五安装区域4024118用于放置光探测器4028。第五安装区域4024118与第一电极4024116及第二电极4024117均不连接。第五安装区域4024118焊接于管座4021的顶面，光探测器4028的负极端与第五安装区域4024118连接，第五安装区域4024118与管座4021的顶面打线连接，该光探测器4028的正极端与第六管脚40236连接。由于管座4021为地，则光探测器4028的负极端与第五安装区域4024118连接，即光探测器4028的负极端接地。

支撑板402411的第九连接面4024111上如果设置金属层，设置于第九连接面4024111上的第一电极4024116和第二电极4024117可能会发生短路，因此，第九连接面4024111上没有设置金属层。支撑板402411虽然也可以散热，但主要是用于给第一电极4024116、第二电极4024117和第五安装区域4024118提供支撑面，也为散热板402412提供支撑面。

传统光模块中，第一基板固定于管座上，第一基板与第二基板之间由半导体管柱组连接，陶瓷基板与第二基板相接触，半导体管柱组与管座垂直设置。由于半导体管柱组受光发射器件封装结构的限制，导致半导体制冷器的尺寸有限，使得半导体制冷器的控温能力。为了解决这个问题，在一些实施例中，支撑板固定于管座的顶面，散热板与支撑板连接，散热板和第二基板通过半导体管柱组连接。

支撑板固定于管座的顶面，散热板与支撑板连接，散热板和第二基板通过半导体管柱组连接，说明半导体管柱组与管座不再垂直设置。半导体管柱组与管座不再垂直设置，使得半导体管柱组包括的半导体管柱的数量及第二基板与第一基板的面积不再受限于光发射器件的封装结构，提高半导体管柱组包括的半导体管柱的数量及第二基板与第一基板的面积，进而提高半导体制冷器的控温能力。

本申请提供了一种光模块，包括光发射器件。光发射器件包括管座。管座顶面设置有半导体制冷器。半导体制冷器包括第二基板和第一基板。第一基板固定于管座的顶面。第一基板包括支撑板和散热板。支撑板，固定于管座的顶面，上设置有第一电极和第二电极。散热板，与支撑板连接，与支撑板呈预设角度设置，与第二基板通过半导体管柱组连接。第二基板，与支撑板不接触。第二基板与第一基板仅通过半导体管柱组连接，避免了第一基板与第二基板直接接触造成热短路的情况。第一电极与半导体管柱组的正极端连接。第二电极与半导体管柱组的负极端连接。第一电极和第二电极给半导体管柱组供电，以使半导体制冷器制热或者制冷。支撑板固定于管座的顶面，散热板与支撑板连接，支撑板与散热板呈预设角度设置，第二基板与散热板通过半导体管柱组连接，说明半导体管柱组与管座的顶面不再是垂直设置。半导体管柱组与管座的顶面不再是垂直设置，使得导体管柱的数量及第二基板与第一基板的面积不再受限于光发射器件的封装结构，提高半导体管柱组的数量及第二基板与第一基板的面积，进而提高半导体制冷器的控温能力。本申请中，支撑板固定于管座的顶面，散热板与支撑板连接，支撑板与散热板呈预设角度设置，第二基板与散热板通过半导体管柱组连接，说明半导体管柱组与管座的顶面不再垂直平行设置，而半导体管柱组与管座的顶面不再是垂直设置，使得半导体管柱组的数量及第二基板与第一基板的面积不再受限于光发射器件的封装结构，提高半导体管柱组的数量及第二基板与第一基板的面积，进而提高半导体制冷器的控温能力。

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：

光发射器件，包括管座，

所述管座，顶面设置有半导体制冷器；

所述半导体制冷器，包括第一基板和第二基板；

所述第一基板，包括支撑板和散热板；

所述支撑板，固定于所述管座的顶面，上设置有第一电极和第二电极；

所述散热板，与所述支撑板连接，与所述支撑板呈预设角度设置，与所述第二基板通过半导体管柱组连接；

所述第二基板，与所述支撑板不接触；

所述第一电极，与所述半导体管柱组的正极端连接；

所述第二电极，与所述半导体管柱组的负极端连接。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述预设角度为直角。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述支撑板上还设置有第五安装区域；

所述第五安装区域，位于所述第一电极与所述第二电极之间，与所述第一电极及所述第二电极均不连接，用于放置光探测器。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述支撑板，为陶瓷支撑板，包括第九连接面、第十连接面、第十一连接面、第十二连接面、第十三连接面和第十四连接面，其中，所述第九连接面、所述第十连接面、所述第十一连接面和所述第十二连接面依次连接；

所述第九连接面，没有设置金属层，上设置有所述第一电极、所述第二电极和所述第五安装区域；

所述第十一连接面，与所述管座的顶面相接触，与所述第九连接面相对设置；

所述十三连接面，和所述第十四连接面分别与所述第九连接面、所述第十连接面、所述第十一连接面及所述第十二连接面连接。

5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述散热板，为陶瓷散热板，包括第十五连接面、第十六连接面、第十七连接面、第十八连接面、第十九连接面和第二十连接面，其中，所述第十五连接面、所述第十六连接面、所述第十七连接面和所述第十八连接面依次连接；

所述第十五连接面，设置有金属层，与所述支撑板的第九连接面连接，与所述第二基板通过半导体管柱组连接；

所述第十六连接面，与所述管座的顶面相接触；

所述第十九连接面，和第二十连接面分别与所述第十五连接面、所述第十六连接面、所述第十七连接面及所述第十八连接面连接。

6.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述第二基板，为陶瓷基板，与所述半导体管柱组连接的一面设置有金属层。

7.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第二基板上设置有热敏电阻；

所述热敏电阻，正极端与第五管脚连接，负极端接地。

8.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光发射器件还包括第三基板；

所述第三基板，一面与所述第二基板的一面连接，与所述支撑板及所述管座的顶面均不接触，另一面上设置有激光芯片、第一信号线传输层和第二信号线传输层；

所述激光芯片，包括发光区和电吸收调制区，用于发射数据光；

所述第一信号线传输层，不间断，与所述电吸收调制区打线连接，用于传输第一高频信号，以使所述电吸收调制区调制光得到数据光；

所述第二信号线传输层，与所述发光区打线连接，用于传输第二高频信号，以使所述发光区发射光。

9.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述第三基板包括第一连接面、第二连接面、第三连接面、第四连接面、第五连接面、第六连接面、第七连接面和第八连接面；

所述第一连接面，分别与所述第二连接面、所述第三连接面及所述第四连接面相连接，与所述第二基板相接触；

所述第二连接面，和所述第三连接面均与所述支撑板相邻，但与所述支撑板不接触；

所述第四连接面，与所述管座的顶面不接触；

所述第五连接面，与所述第一连接面相对设置，上设置有所述激光芯片、所述第一信号线传输层和所述第二信号线传输层；

所述第六连接面，与所述第一连接面及所述第五连接面相连接；

所述第七连接面，与所述第一连接面、所述第四连接面、所述第五连接面及所述第六连接面相连接；

所述第八连接面，与所述第一连接面、所述第二连接面、所述第五连接面及所述第六连接面相连接。

10.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括：

圆方管体，设置有第一管口和第二管口，所述光发射器件镶嵌于所述第一管口；

光接收器件，镶嵌于所述第二管口；

光学组件，设置于所述圆方管体的内腔，用于调整光发射器件发射的数据光以及调整入射至光接收器件的数据光。

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