CN218350564U - 一种光模块及交换机 - Google Patents

Abstract

本申请提供的一种光模块及交换机，交换机包括：电路板；第二基板，设置在所述电路板上，与所述电路板电连接；集成芯片，贴装设置在所述第二基板上；光模块，包括第一基板、光电器件、光纤和光纤适配器；所述光电器件贴装设置在所述第一基板上，所述第一基板连接所述第二基板，所述光电器件与所述集成芯片之间的电信号通过所述第一基板所述第二基板传输；所述光纤的一端连接所述光电器件、另一端连接所述光纤适配器。本申请提供的光模块及交换机，有助于减少光电器件和集成芯片的之间电信号传输长度，有助于减少信号传输的阻抗不连续性，减少电信号传输损耗，便于大幅度提成高速光模块的性能。

Description

一种光模块及交换机

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及交换机。

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。

目前单只光模块的速率由传统的100G、200G向400G、800G发展，那么随着光通信技术的发展以及数据中心发展需求，光模块速率向1.6T发展将是必然趋势。当光模块速率越高对电信号的传输要求越高，而在传统的光模块使用中，光模块通过热插拔的形式连接交换机，即交换机的电路板上设置热插拔连接器，光模块通过热插拔连接器连接交换机的电路板，致使光模块与交换机之间电信号传输需要走相对较长信号走线，进而造成较大的信号损耗。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种光模块及交换机，用于控制电信号传输走线长度，以减少电信号传输损耗。

第一方面，本申请提供的一种交换机，其特征在于，包括：

电路板；

第二基板，设置在所述电路板上，与所述电路板电连接；

集成芯片，贴装设置在所述第二基板上；

光模块，包括第一基板、光电器件、光纤和光纤适配器；所述光电器件贴装设置在所述第一基板上，所述第一基板连接所述第二基板，所述光电器件与所述集成芯片之间的电信号通过所述第一基板所述第二基板传输；所述光纤的一端连接所述光电器件、另一端连接所述光纤适配器。

第二方面，本申请提供的一种光模块，用于交换机，所述交换机包括第二基板和贴装设置在所述第二基板上的集成芯片，所述光模块包括：

第一基板，用于连接所述第二基板；

光电器件，贴装设置在所述第一基板上，并电连接所述第一基板，使所述光电器件与所述集成芯片之间的电信号通过所述第一基板所述第二基板传输；

光纤适配器，通过光纤连接所述光纤适配器。

本申请提供的交换机和光模块中，集成芯片贴装设置在第二基板上，光电器件贴装设置在第一基板上，第一基板电连接第二基板，进而光电器件与集成芯片之间的电信号通过第一基板和第二基板传输。相较于传统光模块通过热插拔的形式连接交换机，本申请中光电器件与集成芯片之间的电信号直接通过二者直接封装的基板传输，有助于减少光电器件和集成芯片的之间电信号传输长度，有助于减少信号传输的阻抗不连续性，减少电信号传输损耗，便于大幅度提成高速光模块的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本公开中的技术方案，下面将对本公开一些实施例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公开的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，以下描述中的附图可以视作示意图，并非对本公开实施例所涉及的产品的实际尺寸、方法的实际流程、信号的实际时序等的限制。

图1为光通信系统的连接关系图；

图2为根据一些实施例提供的一种远端服务器的结构示意图；

图3为根据一些实施例提供的一种光模块的结构示意图；

图4为根据一些实施例提供的一种光模块的分解图示意；

图5为根据一些实施例的一种光模块的内部结构示意图；

图6为根据一些实施例提供的一种光电器件与第一基板的装配示意图；

图7为根据一些实施例提供的一种远端服务器的内部结构示意图；

图8为根据一些实施例提供的一种远端服务器的内部结构的局部示意图；

图9为根据一些实施例提供的一种光模块与远端服务器的连接原理结构图；

图10为采用传统连接形式连接光模块与远端服务器的原理结构图；

图11为根据一些实施例提供的另一种远端服务器的内部结构示意图；

图12为根据一些实施例提供的另一种远端服务器的内部结构分解示意图；

图13为根据一些实施例提供的另一种远端服务器的内部结构分解示意图一；

图14为根据一些实施例提供的另一种远端服务器的内部结构分解示意图二；

图15为根据一些实施例提供的一种连接器装配连接第一基板的结构示意图一；

图16为根据一些实施例提供的一种远端服务器的内部结构剖视图一；

图17为根据一些实施例提供的一种连接器装配连接第一基板的结构示意图二。

具体实施方式

下面将结合附图，对本公开一些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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

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(如交换机) 1000、本地信息处理设备2000、光网络终端100、光纤101及网线103。

远端服务器1000为数据中心的重要设备，光纤101的一端连接远端服务器1000，另一端光网络终端100连接，其中光纤101的两端分别连接光模块。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、计算机、手机、平板电脑、电视机等，光网络终端100可为智能网关等。

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和光网络终端100完成。

光模块包括光口和电口，光口被配置为接入光纤101，从而使得光模块与光纤101建立双向的光信号连接。用于光网络终端100的光模块，电口被配置为接入光网络终端100中，从而使得光模块与光网络终端100建立双向的电信号连接。光网络终端100的光模块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101中。由于光模块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，从而使得光网络终端100与光模块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，因此光网络终端100作为光模块的上位机，可以监控光模块的工作。光模块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、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为根据一些实施例提供的一种远端服务器的结构示意图，为了清楚地显示光模块与远端服务器1000的连接关系，图2仅示出了远端服务器1000内部的与光模块200相关的结构。如图2所示，远端服务器1000还包括设置于壳体内的电路板1100，设置在电路板1100 表面的笼子1200，以及设置在笼子1200内部的电连接器，电连接器被配置为接入光模块200 的电口。在一些实施例中，笼子1200上设置散热器，散热器具有增大散热面积的翅片等凸起部。

光模块200插入笼子1200中，由笼子1200固定光模块200，光模块200产生的热量传导给笼子1200，然后通过散热器进行扩散。光模块200插入笼子1200中后，光模块200的电口与笼子1200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建立双向的光信号连接。

图3为根据一些实施例提供的一种光模块的结构示意，图4为根据一些实施例提供的一种光模块的分解示意图。如图3、图4所示，光模块200包括壳体(shell)，设置于壳体内的电路板210及光电器件220。

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，盖板盖合在下壳体202的两个下侧板上，以形成上述壳体。

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，由两个上侧板与两个下侧板结合，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。开口204为电口，第一基板210的金手指从电口伸出，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。

采用上壳体201、下壳体202结合的装配方式，便于将第一基板210、光电器件220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，在装配第一基板210和光电器件220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上，具有与上位机笼子(例如，光网络终端100的笼子1200)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。

第一基板210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。

第一基板210一般为硬性第一基板，硬性第一基板由于其相对坚硬的材质，还可以实现承载作用，如硬性第一基板可以平稳地承载上述电子元件和芯片；当光电器件220位于第一基板上时，硬性第一基板也可以提供平稳地承载；硬性第一基板还可以插入上位机笼子中的电连接器中。

在一些实施例中，第一基板210还包括形成在其端部表面的金手指，金手指由相互独立的多个引脚组成。第一基板210插入笼子1200中，由金手指与笼子1200内的电连接器导通连接。金手指可以仅设置在第一基板210一侧的表面，也可以设置在第一基板210上下两侧的表面，以适应引脚数量需求大的场合。金手指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。柔性电路板一般与第一基板210配合使用，以作为第一基板210的补充。

在一些实施例中，光电器件220被配置为实现光信号的发射以及实现光信号的接收。

图5为根据一些实施例的一种光模块的内部结构示意图。如图5所示，在一些实施例中光模块中还包括第一光纤适配230和第二光纤适配器240，光电器件220通过第一光纤231 连接第一光纤适配器230、通过第二光纤241连接第二光纤适配器240，第一光纤适配230和第二光纤适配器240用于连接外部光纤，以传输光信号。示例地，第一光纤适配230传输光电器件220发射的光信号，第二光纤适配器240传输光电器件220待接收的光信号。

在本申请实施例中，光电器件220直接封装设置在第一基板210上，以使第一基板210 用作光电器件220的封装基板。图6为根据一些实施例提供的一种光电器件与第一基板的装配示意图。如图6所示，光电器件220与第一基板210之间设置第一焊球阵列211，光电器件220通过第一焊球阵列211电连接第一基板210。在一些实施例中，第一焊球阵列211包括若干焊球，焊球的材质为钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡或镍中的一种或多种混合。

图7为根据一些实施例提供的一种远端服务器的内部结构示意图，图8为根据一些实施例提供的一种远端服务器的内部结构的局部示意图。如图7和8所示，远端服务器1000内包括电路板1100、第二基板1300和集成芯片1400，集成芯片1400贴装设置在第二基板1300 上顶面上，第二基板1300的底面电连接电路板1100。示例地，集成芯片1400通过第二焊球阵列1120封装设置在第二基板1300上，第二基板1300通过第三焊球阵列1110电连接电路板1100。在一些实施例中，第二焊球阵列1120和第三焊球阵列1110分别包括若干焊球，焊球的材质为钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡或镍中的一种或多种混合。

在本申请实施例中，当光模块200装配至远端服务器1000上时，第二基板1300和第一基板210通过连接或通过电连接器电连接，以使光电器件220与集成芯片1400之间的电信号传输直接通过第一基板210和第二基板1300直接传输，而不再经过电路板1100。当然在本申请实施例中，第二基板1300和第一基板210可为同一基板，当第二基板1300和第一基板210为同一基板时，光模块200的形状需要适应性调整。

图9为根据一些实施例提供的一种光模块与远端服务器的连接原理结构图，图10为采用传统连接形式连接光模块与远端服务器的原理结构图，其中粗线分别示意出了其中光电器件 220与集成芯片1400之间电信号的传输路线。比较图9和图10所示结构中光电器件220与集成芯片1400之间电信号的传输路线可知，本申请实施例提供的光模块200与远端服务器 1000的连接形式有助于减少光电器件220和集成芯片1400的之间电信号传输长度，有助于减少信号传输的阻抗不连续性，减少电信号传输损耗，便于大幅度提成高速光模块的性能。

图11为根据一些实施例提供的另一种远端服务器的内部结构示意图。如图11所示，第二基板1300上设置连接器1500，连接器1500包括连接器本体1510，连接器本体内部设置有若干连接弹片；若干连接弹片的一端连接第二基板1300、另一端对应连接第一基板210，进而通过连接器1500实现第二基板1300和第一基板210的电连接。在一些实施例中，连接器本体1510连接电路板1100，通过电路板1100实现连接器1500在远端服务器1000中的固定，进而实现连接器1500与第二基板1300装配。

在一些实施中，第二基板1300上设置连接部1310，连接器1500设置在连接部1310的上方。示例地，连接器本体1510设置在连接部1310的上方，使连接弹片的一端电连接连接部1310。

图12为根据一些实施例提供的另一种远端服务器的内部结构分解示意图。如图12所示，远端服务器1000内还设置笼子1200，笼子1200的底部连接电路板1100，通过电路板1100 实现笼子1200在远端服务器1000中的固定；连接器1500固定设置在笼子1200内，通过笼子1200实现连接器1500与第二基板1300的装配固定；笼子1200还用于装配光模块200，以实现光模块200在远端服务器1000中装配固定，进而实现光模块200中第一基板210与连接器1500的电连接。

图13为根据一些实施例提供的另一种远端服务器的内部结构分解示意图一，图14为根据一些实施例提供的另一种远端服务器的内部结构分解示意图二。如图13和14所示，在一些实施例中，连接器本体1510为包括上、下两个壳体盖合形成的长方体结构，连接器本体 1510内腔中设置若干连接弹片1520，连接弹片1520中部固定连接连接器本体1510的内侧壁上，使连接弹片1520两端自由以能够对应连接第而基板1300和第一基板210，进而实现通过连接器1500电连接第二基板1300和第一基板210。

在一些实施例中，连接器本体1510内腔中两排连接弹片1520，每排连接弹片1520中包括若干个连接弹片1520。为了能够清晰展示连接器本体1510内腔中连接弹片1520的排布，在图14中，连接弹片1520被从中间打断，两排连接弹片1520并排设置在连接器本体1510的腔内，且使两排连接弹片1520一端左右并排排布、另一端上下并排设置；当然本申请实施例中不局限于设置两排连接弹片1520，连接弹片1520的排布也不局限于图中所示排布。

图15为根据一些实施例提供的一种连接器装配连接第一基板的结构示意图一，图16为根据一些实施例提供的一种远端服务器的内部结构剖视图一，图17为根据一些实施例提供的一种连接器装配连接第一基板的结构示意图二。如图15-17所示，当将连接器1500装配至远端服务器1000时，两排连接弹片1520的一端的下表面接触连接第二基板1300；当将光模块 200装配至远端服务器1000中时，光模块200的第一基板210的一端伸入连接器1500，使第一基板210的一端嵌设在两排连接弹片1520另一端，使上、下并排设置在两排连接弹片1520 能够挤压接触第一基板210一端的上、下两表面，保证第一基板210的一端与连接弹片1520 良好的接触。在本申请实施例中，连接弹片1520的材料使用具有弹性的良导体材料，以保证在连接第二基板1300和第一基板210时，使连接弹片1520能够与第二基板1300和第一基板 210充分接触。

在一些实施例中，为进一步便于第二基板1300和第一基板210与连接弹片1520电连接，第二基板1300和第一基板210相应的位置分别设置金手指。

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)

1.一种交换机，其特征在于，包括：

电路板；

第二基板，设置在所述电路板上，与所述电路板电连接；

集成芯片，贴装设置在所述第二基板上；

光模块，包括第一基板、光电器件、光纤和光纤适配器；所述光电器件贴装设置在所述第一基板上，所述第一基板连接所述第二基板，所述光电器件与所述集成芯片之间的电信号通过所述第一基板所述第二基板传输；所述光纤的一端连接所述光电器件、另一端连接所述光纤适配器。

2.根据权利要求1所述的交换机，其特征在于，还包括连接器，所述连接器包括连接器本体和连接弹片；所述连接器本体连接所述电路板，以通过所述电路板支撑固定，所述连接弹片设置在所述连接器本体的腔体中，一端电连接所述第二基板、另一端电连接所述第一基板。

3.根据权利要求2所述的交换机，其特征在于，还包括笼子，所述笼子连接所述电路板，以通过所述电路板支撑固定；所述连接器设置在所述笼子内，所述光模块的一端嵌设连接所述笼子。

4.根据权利要求1所述的交换机，其特征在于，所述光电器件通过第一焊球阵列电连接所述第一基板，所述集成芯片通过第二焊球阵列电连接所述第二基板，所述第二基板通过第三焊球阵列电连接所述电路板。

5.根据权利要求1所述的交换机，其特征在于，所述光模块还包括上壳体和下壳体，所述第一基板的一端伸出所述上壳体和所述下壳体形成的腔体外、以与所述第二基板电连接，所述第一基板的另一端位于所述上壳体和所述下壳体形成的腔体中。

6.根据权利要求2所述的交换机，其特征在于，所述第二基板上设置连接部，所述连接器设置在所述连接部的上方，所述连接弹片的一端电连接所述连接部。

7.根据权利要求1所述的交换机，其特征在于，所述光模块包括第一光纤、第一光纤适配器、第二光纤和第二光纤适配器；所述第一光纤适配器通过所述第一光纤连接所述光电器件，以向外传输所述光电器件发射的光信号；所述第二光纤适配器通过所述第二光纤连接所述光电器件，以向所述光电器件传输待接收的光信号。

8.根据权利要求1所述的交换机，其特征在于，所述第一基板通过金线键合连接所述第二基板。

9.一种光模块，其特征在于，用于交换机，所述交换机包括第二基板和贴装设置在所述第二基板上的集成芯片，所述光模块包括：

第一基板，用于连接所述第二基板；

光电器件，贴装设置在所述第一基板上，并电连接所述第一基板，使所述光电器件与所述集成芯片之间的电信号通过所述第一基板所述第二基板传输；

光纤适配器，通过光纤连接所述光纤适配器。

10.根据权利要求9所述的光模块，其特征在于，包括上壳体和下壳体，所述第一基板的一端伸出所述上壳体和所述下壳体形成的腔体外，所述第一基板的另一端位于所述上壳体和所述下壳体形成的腔体中。

Images