CN219496735U - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光模块，包括壳体，壳体内设有电路板、光发射部件和散热件。光发射部件与电路板连接，散热件包括第一、第二和第三散热板。第一散热板，与第二散热板及第三散热板依次连接，一面与下壳体连接，另一面与光发射部件连接。第二散热板设置有第一通孔。第一通孔用于电路板插入，以使光发射部件与电路板连接。第三散热板，一面与上壳体连接，另一面与光发射部件连接。第一散热板、第二散热板和第三散热板围成U形散热件包裹光发射部件，相对于传统光模块光发射部件与导热垫片连接来说，增加了散热件与光发射部件的接触面积，提高光发射部件的散热效率，以改善光发射部件内激光芯片表面温度，保证激光芯片工作带宽。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

在云计算，移动互联网，视频等新型业务和应用模式，均会用到光通信技术，光模块是光通信设备中的关键器件。光模块的速率也是越来越高，功耗也越来越高，光模块的散热设计变得非常重要。

传统光模块中，激光芯片焊接于光发射部件的底座上，光发射部件的底座与上壳体通过导热垫片连接，光发射部件的底座与下壳体通过导热垫片连接。

实用新型内容

本申请提供了一种光模块，提高光发射部件的散热效率。

一种光模块，包括：

下壳体，与上壳体形成壳体；

电路板，设置于壳体内；

光发射部件，设置于壳体内，与电路板连接，用于发射光信号；

散热件，包括第一散热板、第二散热板和第三散热板，用于散热；

第一散热板，与第二散热板及第三散热板依次连接，一面与下壳体连接，另一面与光发射部件连接；

第二散热板，设置有第一通孔；

第一通孔，用于电路板插入，以使光发射部件与电路板连接；

第三散热板，一面与上壳体连接，另一面与光发射部件连接。

有益效果：本申请提供了一种光模块，该光模块包括上壳体和下壳体，上壳体与下壳体形成壳体，壳体内设置有电路板、光发射部件和散热件。光发射部件，与电路板连接，用于发射光信号，散热件用于散热。散热件包括第一散热板、第二散热板和第三散热板。第一散热板，与第二散热板及第三散热板依次连接，一面与下壳体连接，另一面与光发射部件连接。第二散热板设置有第一通孔。第一通孔，用于电路板插入，以使光发射部件与电路板连接。第三散热板，一面与上壳体连接，另一面与光发射部件连接。第一散热板、第二散热板和第三散热板围城的U形散热件包裹光发射部件，相对于传统光模块光发射部件与导热垫片连接来说，增加了散热件与光发射部件的接触面积，提高光发射部件的散热效率，以改善光发射部件内激光芯片表面温度，保证激光芯片工作带宽。

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图；

图5为根据一些实施例的光模块剖视图；

图6为根据一些实施例的除去上壳体、下壳体和解锁部件的光模块分解图；

图7为根据一些实施例的光发射部件和散热件组合结构图；

图8为根据一些实施例的光发射部件和散热件组合结构分解图；

图9为根据一些实施例的光发射部件和散热件组合结构剖视图；

图10为根据一些实施例的散热件在第一视角下的结构图；

图11为根据一些实施例的散热件在第二视角下的结构图；

图12为根据一些实施例的散热件在第三视角下的结构图。

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结构图。图4为根据一些实施例的光模块分解图。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、光发射部件400及光接收部件500。

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内部的光收发部件。

采用上壳体201、下壳体202结合的装配方式，便于将电路板300、光收发部件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和光收发部件等器件时，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；当光收发部件位于电路板上时，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，金手指由相互独立的多个引脚组成。电路板300插入笼子106中，由金手指与笼子106内的电连接器导通连接。金手指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部件之间可以采用柔性电路板连接。

光发射部件400，与电路板300连接，用于发射光信号。在一些实施例中，光发射部件400内设置有激光芯片，激光芯片用于根据电信号发射光信号。

光接收部件500，与电路板300连接，用于接收光信号。在一些实施例中，光接收部件500内设置有光接收芯片，光接收芯片用于将接收到的光信号转化为电信号。

图5为根据一些实施例的光模块剖视图。图6为根据一些实施例的除去上壳体、下壳体和解锁部件的光模块分解图。如图5和图6可知，在一些实施例中，光发射部件400与电路板300通过第一柔性电路板301连接，光接收部件500与电路板300通过第二柔性电路板302连接。

在一些实施例中，第一柔性电路板301包括第一固定端3011、连接部3012和第二固定端3013，第一固定端3011与第二固定端3013通过连接部3012连接。第一固定端3011与光发射部件400连接，第二固定端3013与电路板300连接。

如图5可知，在一些实施例中，光发射部件400包括底座401和光纤适配器402。底座401设置有管脚，该管脚由底座401内部延伸到底座401外部，与第一柔性电路板301的第一固定端3011焊接。底座401内设置有激光芯片和透镜，激光芯片发生光信号，透镜将光信号汇聚耦合进入光纤适配器402。光纤适配器402内设置有光纤插芯，经透镜汇聚的光信号耦合至光纤插芯。

为了防止进入光纤适配器402的光信号再原路返回，在一些实施例中，光纤适配器402内设置有隔离器，该隔离器防止光信号经透镜再返回至激光芯片。

如图5和图6可知，在一些实施例中，光模块200还包括散热件600。

传统光模块中，激光芯片焊接于光发射部件的底座上，光发射部件的底座与上壳体通过导热垫片连接，光发射部件的底座与下壳体通过导热垫片连接。但导热垫片为导热胶组成的固态导热件。导热胶是以有机硅胶为主体，添加填充料、导热材料等高分子材料，混炼而成的硅胶。但是导热胶的导热系数小于金属的导热系数，为了提高光模块的散热效率，在一些实施例中，散热件600为金属散热件。

金属散热件的导热系数大于导热垫片的导热系数，金属散热件的散热效率远高于导热垫片的散热效率，设置有金属散热件的光模块的散热效率远大于设置有导热垫片的光模块的散热效率。

如图5可知，在一些实施例中，散热件600分别与壳体及光发射部件400的底座连接，用于散热。

散热件600分别与上壳体201、下壳体202及光发射部件400的底座连接，底座401内设置有激光芯片，激光芯片工作产生的热量经底座401传递给散热件600，散热件600将热量传递给上壳体201和下壳体202，进而将热量传递到光模块外部。

图7为根据一些实施例的光发射部件和散热件组合结构图。图8为根据一些实施例的光发射部件和散热件组合结构分解图。图9为根据一些实施例的光发射部件和散热件组合结构剖视图。如图7、图8和图9可知，在一些实施例中，散热件600包括第一通孔601，第一通孔601用于第一柔性电路板301的第一固定端3011插入，以使光发射部件400与第一柔性电路板301的第一固定端3011连接。

光发射部件400的底座设置有管脚，管脚与第一柔性电路板301的第一固定端3011焊接连接以实现电路板300与光发射部件400之间的电信号传输。为了实现电路板300与光发射部件400之间的电信号传输，需要在散热件600预留焊接区域，该焊接区域为第一通孔601。

如图7、图8和图9可知，在一些实施例中，散热件600还包括第二通孔602，第二通孔602与第一通孔601相对设置，第二通孔602用于光纤适配器402插入，以使光发射部件400的底座401与光纤适配器402连接。

由于光发射部件400的底座的激光芯片产生的光信号直接耦合至光纤适配器402内的光纤插芯中，因此需要在散热件600预留插入区域，该插入区域为第二通孔602。

第一通孔601与第二通孔602可以连通，也可以不连通。

图10为根据一些实施例的散热件在第一视角下的结构图。图11为根据一些实施例的散热件在第二视角下的结构图。图12为根据一些实施例的散热件在第三视角下的结构图。如图10、图11和图12可知，在一些实施例中，散热件600还包括卡接槽603。卡接槽603与第一通孔601连通，相对于第一通孔601更靠近下壳体，用于卡接第一柔性电路板301的连接部3012。

如图10、图11和图12可知，在一些实施例中，散热件600包括第一散热板604、第二散热板605和第三散热板606，第一散热板604、第二散热板605和第三散热板606依次连接，第二散热板605设置有第一通孔601和卡接槽603。卡接槽603由第二散热板605朝向电路板一面向内凹陷形成。此类型散热件600包括第一通孔601和卡接槽603，不包括第二通孔602。

第一散热板604一面与下壳体202连接，另一面与光发射部件400的底座401连接。

第二散热板605一面与上壳体201连接，另一面与光发射部件400的底座401连接。

如图10、图11和图12可知，在一些实施例中，散热件600除了包括第一散热板604、第二散热板605和第三散热板606外，还包括第四散热板607。第四散热板607与第二散热板605相对设置，分别与第一散热板604及第三散热板606连接，还设置有第二通孔602。此类型散热件600不仅包括第一通孔601和卡接槽603，还包括第二通孔602。

如图10、图11和图12可知，在一些实施例中，散热件600除了包括第一散热板604、第二散热板605、第三散热板606和第四散热板607外，还包括第五散热板608和第六散热板609。第五散热板608和第六散热板609相对设置，第五散热板608分别与第一散热板604、第二散热板605、第三散热板606和第四散热板607连接，第六散热板609分别与第一散热板604、第二散热板605、第三散热板606和第四散热板607连接。此类型散热件600不仅包括第一通孔601和卡接槽603，还包括第二通孔602。

第一散热板604、第二散热板605和第三散热板606围成U形散热件，第一散热板604、第二散热板605、第三散热板606和第四散热板607围成口形散热件，第一散热板604、第二散热板605、第三散热板606、第四散热板607、第五散热板608和第六散热板609围成空心四方体散热件。

第一散热板604、第二散热板605和第三散热板606围成的U形散热件，相对于导热垫片与光发射部件连接的传统光模块，增加了散热件600与光发射部件400的接触面积，提高光发射部件的散热效率，以改善光发射部件内激光芯片表面温度，保证激光芯片工作带宽。

第一散热板604、第二散热板605、第三散热板606和第四散热板607围成口形散热件，相对于U形散热件，进一步增加了散热件600与光发射部件400的接触面积，提高光发射部件的散热效率，以改善光发射部件内激光芯片表面温度，保证激光芯片工作带宽。

第一散热板604、第二散热板605、第三散热板606、第四散热板607、第五散热板608和第六散热板609围成空心四方体散热件，相对于口形散热件，进一步增加了散热件600与光发射部件400的接触面积，提高光发射部件的散热效率，以改善光发射部件内激光芯片表面温度，保证激光芯片工作带宽。

第一通孔601与第二通孔602连通时，第一通孔601与第二通孔602组合形成卡接孔，光发射部件400的底座401卡接于该卡接孔处。

第一通孔601与第二通孔602不连通时，第一通孔601与第二通孔602之间设置有置物腔，光发射部件400的底座一端(与电路板连接的一端)卡接于第一通孔601处，光发射部件400的底座另一端卡接于第二通孔602处，光发射部件400的中间卡接于置物腔内。

光发射部件400的底座为圆柱形，为了增加光发射部件400的底座与散热件600的接触面积，在一些实施例中，散热件600中与光发射部件400的底座连接的一面为弧面，且弧面的弧度与光发射部件400的底座的弧度相等。

为了增加散热件600与上、下壳体的接触面积，在一些实施例中，上壳体201的盖板2011与第三散热板606朝向上壳体201的一面平行设置，下壳体202的底板2021与第一散热板604朝向下壳体202的一面平行设置。

如果上壳体201的盖板2011与第三散热板606不平行设置，为了增加散热件600与上壳体的接触面积，在一些实施例中，上壳体201的盖板2011与第三散热板606之间设置有导热垫片。

如果下壳体202的底板2021与第一散热板604不平行设置，为了增加散热件600与下壳体的接触面积，在一些实施例中，下壳体202的底板2021与第一散热板604之间设置有导热垫片。

本申请提供了一种光模块，该光模块包括上壳体和下壳体，上壳体与下壳体形成壳体，壳体内设置有电路板、光发射部件和散热件。光发射部件，与电路板连接，用于发射光信号，散热件用于散热。散热件包括第一散热板、第二散热板和第三散热板。第一散热板，与第二散热板及第三散热板依次连接，一面与下壳体连接，另一面与光发射部件连接。第二散热板设置有第一通孔。第一通孔，用于电路板插入，以使光发射部件与电路板连接。第三散热板，一面与上壳体连接，另一面与光发射部件连接。第一散热板、第二散热板和第三散热板围城的U形散热件包裹光发射部件，相对于传统光模块光发射部件与导热垫片连接来说，增加了散热件与光发射部件的接触面积，提高光发射部件的散热效率，以改善光发射部件内激光芯片表面温度，保证激光芯片工作带宽。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (9)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

下壳体，与上壳体形成壳体；

电路板，设置于所述壳体内；

光发射部件，设置于所述壳体内，与所述电路板连接，用于发射光信号；

散热件，包括第一散热板、第二散热板和第三散热板，用于散热；

所述第一散热板，与所述第二散热板及所述第三散热板依次连接，一面与所述下壳体连接，另一面与所述光发射部件连接；

所述第二散热板，设置有第一通孔；

所述第一通孔，用于所述电路板插入，以使所述光发射部件与所述电路板连接；

所述第三散热板，一面与所述上壳体连接，另一面与所述光发射部件连接。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第二散热板还包括卡接槽；

所述卡接槽，由所述第二散热板向内凹陷形成，与所述第一通孔连通，相对于所述第一通孔更靠近所述下壳体。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述散热件还包括第四散热板；

所述第四散热板，与所述第二散热板相对设置，两端分别与所述第一散热板及所述第三散热板连接，设置有第二通孔；

所述第二通孔，用于光纤适配器插入，其中，所述光发射部件包括底座和光纤适配器，所述底座与所述光纤适配器连接。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述散热件还包括第五散热板和第六散热板；

所述第五散热板，分别与所述第一散热板、所述第二散热板、所述第三散热板及所述第四散热板连接；

所述第六散热板，与所述第五散热板相对设置，分别与所述第一散热板、所述第二散热板、所述第三散热板及所述第四散热板连接。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述散热件为金属散热件。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一散热板朝向所述下壳体的一面与所述下壳体的底板平行设置。

7.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第三散热板朝向所述上壳体的一面与所述上壳体的盖板平行设置。

8.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述散热件的形状为U形。

9.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括光接收部件；

所述光接收部件，与所述电路板连接，用于接收光信号。