CN220399688U - 光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光模块。所述光模块包括光学镜、支撑块、光探测器以及与所述光探测器电性连接的跨阻放大器，所述支撑块固设于所述跨阻放大器，所述光学镜固设于所述支撑块并延伸至所述光探测器的光入射路径上，所述光学镜包括位于所述光探测器的光入射路径上的耦合透镜，所述耦合透镜用于将光信号耦合至所述光探测器，所述光探测器用于将接收到的光信号转换成电信号传输至所述跨阻放大器。与常用技术相比，本申请通过将用于固定光学镜的支撑块固定在跨阻放大器上，支撑块与跨阻放大器层叠而非并排，可以大大减小占用面积，利于光模块产品的小型化。

Description

光模块

技术领域

本实用新型涉及光模块技术领域，具体地涉及一种光模块。

背景技术

随着近年来光通信及互联网络的高速发展，用户对网络需求也顺势猛增，这导致了电信骨干网的流量每年正以50％～80％的速度飞速增长。为了适应网络市场高速发展的趋势，光模块的传输速度也在迅速提高，从传统单通道的25G光模块到100G光模块，甚至未来也会出现单通道200G或更高的光模块。

这种速率的提升不止需要更高的带宽，对于模块的集成度也有更高的要求，小型化问题也成为了行业内一个极大的挑战。

对于具有光接收功能的光模块，其通常包括跨阻放大器、光探测器和光学镜，从外部所接收的光信号经过光学镜传导至光探测器，由光探测器转化为电信号，该电信号再经由跨阻放大器传递至电路板。该种光模块的常用组装方案为：设置与跨阻放大器并排布置的支撑块，所述光学镜固定安装于所述支撑块上、且其延伸至光探测器的上方，以便于与光探测器的入光面相适配。然而，这样的组装方案，所占面积大，不利于产品的小型化。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种光模块。

为实现上述目的，一实施方式提供了一种光模块，其包括光学镜、支撑块、光探测器以及与所述光探测器电性连接的跨阻放大器，所述支撑块固设于所述跨阻放大器，所述光学镜固设于所述支撑块并延伸至所述光探测器的光入射路径上，所述光学镜包括位于所述光探测器的光入射路径上的耦合透镜，所述耦合透镜用于将入射光耦合至所述光探测器，所述光探测器用于将接收到的入射光转换成电信号传输至所述跨阻放大器。

作为一实施方式的进一步改进，所述跨阻放大器具有相对设置的第一表面和第二表面，所述支撑块固设于所述跨阻放大器的第一表面；所述光探测器的入光面与所述跨阻放大器的第一表面同向布置。

作为一实施方式的进一步改进，所述支撑块固定在所述跨阻放大器的所述第一表面，所述光学镜固定在所述支撑块的背对所述跨阻放大器的一侧。

作为一实施方式的进一步改进，所述光探测器固定于所述跨阻放大器的第一表面。

作为一实施方式的进一步改进，所述跨阻放大器的第一表面设有用于倒装焊的电极，所述光探测器通过倒装焊固定于所述跨阻放大器的所述电极上，并通过所述电极电连接所述跨阻放大器。

作为一实施方式的进一步改进，所述光探测器设置为PN光电二极管、PIN光电二极管、雪崩光电二极管或者单光子雪崩光电二极管。

作为一实施方式的进一步改进，所述光学镜还包括具有反射镜面的光路转折器，所述光路转折器用于将入射光反射至所述耦合透镜上。

作为一实施方式的进一步改进，所述光路转折器固定于所述支撑块上，所述反射镜面悬空于所述光探测器的光入射路径上，所述耦合透镜固定在所述光路转折器的出射面，入射光经所述反射镜面反射后经所述光路转折器的出射面出射至所述耦合透镜上。

作为一实施方式的进一步改进，所述光模块还包括具有光口的壳体，以及位于所述光口和所述光学镜之间光传播路径中的光纤、光纤插口、光衰减元件、光增强元件、准直透镜、潜望镜、波分解复用器、聚焦透镜、耦合透镜的任一种或多种。

作为一实施方式的进一步改进，所述光学镜具有相连接的固定区和悬空区，所述固定区固定于所述支撑块上，所述悬空区侧向延伸出所述支撑块并悬空于所述光探测器的光入射路径上，所述耦合透镜位于所述悬空区。

作为一实施方式的进一步改进，所述光模块还包括电路板，所述跨阻放大器与所述电路板电性连接。

作为一实施方式的进一步改进，所述电路板设置为硬质电路板、柔性电路板、软硬结合板的任一种。

作为一实施方式的进一步改进，所述跨阻放大器通过键合引线电连接于所述电路板，或者，所述跨阻放大器通过倒装焊固定安装于所述电路板的表面并电连接所述电路板。

作为一实施方式的进一步改进，所述光模块包括并排布置的两个以上所述光探测器，任意两个所述光探测器与所述支撑块之间的间距相等，所述支撑块与并排布置的两个以上的所述光探测器沿远离所述光口的方向上并排布置；所述光学镜包括与两个以上所述光探测器一一对应的两个以上所述耦合透镜，各所述耦合透镜分别位于相对应的所述光探测器的光入射路径上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过将用于固定光学镜的支撑块固定在跨阻放大器上，支撑块与跨阻放大器层叠而非并排，可以大大减小占用面积，利于光模块产品的小型化，利于提高光模块的集成度，尤其适合超高带宽的应用场合。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的光模块的部分结构的分解示意图；

图2是本实用新型一实施例的光模块的部分结构的再一分解示意图，其示意角度与图1不同；

图3是本实用新型一实施例的光模块的部分光传播路径的示意图；

图4是本实用新型一实施例的光模块的部分结构示意图，其中同示出了A区的放大图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。

在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。

参图1至图4，本实施例提供了一种光模块。

该光模块至少具有光接收功能，具体地，参图1，其包括具有光口的壳体，以及包括容纳于所述壳体内的光探测器30、光学镜40和跨阻放大器20。其中，光学镜40位于光探测器30的光入射路径上，具体地，如图2所示，光学镜40包括耦合透镜41；光探测器30与跨阻放大器20电性连接。所述光模块通过所述光口从外部接收入射光，该光信号经过耦合透镜41耦合至光探测器30，光探测器30将所接收到的光信号转化为电信号，之后，光探测器30将所述电信号传输至跨阻放大器20。

所述光模块还包括用于固定支撑光学镜40的支撑块50，在本申请中，支撑块50固设于跨阻放大器20，光学镜40固设于支撑块50并延伸至光探测器30的光入射路径上，以使得耦合透镜41位于光探测器30的光入射路径上。如此，相较于如背景技术所提到的支撑块与跨阻放大器并排设置的常用方案，本申请通过将用于固定光学镜40的支撑块50固定在跨阻放大器20上，也即支撑块50与跨阻放大器20层叠而非并排，且光学镜40的另一端悬置，只需在其一端设置支撑块50，可以大大减小占用面积，利于光模块产品的小型化，利于提高光模块的集成度，从而有助于在标准限定的光模块尺寸下进一步提高光模块速率，实现超高速率的光模块。

如前所述，耦合透镜41用于将光信号耦合至光探测器30，更详细地，耦合透镜41可以和光探测器30的入光面31正对设置，其焦点可以位于光探测器30的入光面31上或者附近(例如略微偏移出入光面31)，以使入射光的光斑尽可能地完全落入光探测器30的入光面31内。

参图1和图2，跨阻放大器20具有相对设置的第一表面21和第二表面22，支撑块50固设于第一表面21。光探测器30的入光面31与跨阻放大器20的第一表面21同向布置。

例如，若本申请以跨阻放大器20的第一表面21相对于第二表面22的位置来定义方位“上”，以第二表面22相对于第一表面21的位置来定义方位“下”，则，第一表面21又可以看作跨阻放大器20的上表面，第二表面22又可以看作跨阻放大器20的下表面。

光探测器30的入光面31与跨阻放大器20的第一表面21同向布置，也即，二者的朝向相同，均为朝上布置。相应的，耦合透镜41位于光探测器30的入光面31的正上方。

此处需要说明的是，本申请中对于方位“上”、“下”的描述，均是基于上述跨阻放大器20的第一表面21与第二表面22的相对位置予以界定，是为了表述清楚和便于理解而采用的一种相对概念，这些方位“上”、“下”并非与重力学概念中的“上”、“下”相一致。例如，模块或组件可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，以使得跨阻放大器20的第一表面21与第二表面22在重力学概念中左右相对。

进一步地，参图2，光学镜40具有固定区401和悬空区402。固定区401贴合固定于支撑块50上，也即该固定区401为重叠于支撑块50的正上方；悬空区402侧向延伸出支撑块50并悬空，也即该悬空区402的正下方不具有支撑块50，耦合透镜41位于悬空区402。

进一步地，支撑块50的下表面通过粘接胶贴合固定在跨阻放大器20的第一表面21，光学镜40通过粘接胶贴合固定在支撑块50的上表面，也即支撑块50的背对跨阻放大器20的一侧。这种安装固定方式，光学镜40、支撑块50、跨阻放大器20上下层叠布置，结构更紧凑，安装简单方便。

另外，本实施例中，参图3，光探测器30采用的是面接收型器件，其入光面31的收光方向与所述光模块中的光传播路径的主轴相垂直，相应的，所述光模块还包括具有反射镜面61的光路转折器60，如此，在所述光模块的光传播路径上，主轴垂直于上下方向的光信号进入光路转折器60后，在反射镜面61处发生反射而转变为主轴平行于上下方向(或者说主轴垂直于光探测器30的入光面31)的光信号，而后由耦合透镜41耦合至光探测器30。

以上介绍了附图中示例的包括耦合透镜41的光学镜40固设于支撑块50上，光路转折器60和耦合透镜41分体设置；当然，在一变化实施例中，例如所述光学镜也可以包括由具有反射镜面的光路转折器(例如附图中的光路转折器60)和焦点位于光探测器30的入光面31的耦合透镜(例如附图中的耦合透镜41)构成的一体的集成机构(例如附图中耦合透镜41直接固定在光路转折器60上)，该集成机构固定设置于支撑块50上(例如附图中的光路转折器60固定在支撑块50上，同时，该光路转折器60的反射镜面61悬空于光探测器30的光入射路径上，耦合透镜41固定在光路转折器61的出射面，光信号经反射镜面61反射后经光路转折器60的出射面出射至耦合透镜61上)。以上，关于光学镜40的变化实施方式均未脱离本申请的技艺宗旨。

进一步地，所述光模块还包括位于所述光口和所述光学镜之间光传播路径中的光纤、光纤插口、光衰减元件、光增强元件、准直透镜、潜望镜、波分解复用器、聚焦透镜、耦合透镜的任一种或多种。

参附图1和2，所述光模块包括并排布置的两个以上光探测器30，任意两个光探测器30与支撑块50之间的间距相等，图中示例为4个光探测器30且并排在支撑块50的一侧，光学镜40延伸至每个光探测器30的光入射路径上，并且光学镜40与所述的两个以上光探测器30一一对应的两个以上耦合透镜41，各耦合透镜41分别位于相对应的光探测器30的光入射路径上。如此，基于同一个支撑块50所支撑的光学镜40的多个耦合透镜41，同时匹配至少两个以上光探测器30，从而进一步降低组装工艺复杂度，节约组装面积，利于实现光模块的小型化和高速化。

而优选地，由所述光口至所述光探测器30的方向限定所述光模块的入射光的传输方向，支撑块50与各个光探测器30沿所述光模块的入射光的传输方向并排布置。也即，支撑块50和各个光探测器30在远离所述光口的方向上并排设置，例如是，支撑块50位于各个光探测器30与所述光口之间，或者例如是，各个光探测器30位于支撑块50与所述光口之间(如图所示)。

每个光探测器30对应于所述光模块的一个接收端通道，在附图中，所述光模块设置为具有4个接收端通道的光模块。当然，若光探测器30的数目也可以设置为一个、两个或八个其它数目，分别相对应的，所述光模块设置为接收端单通道光模块、双通道光模块或八通道光模块。

进一步地，本实施例中，光探测器30固定于跨阻放大器20的第一表面21，也即光探测器30和支撑块50安装于跨阻放大器20的同一侧的表面上。如此，一方面可以进一步缩小占用面积，利于光模块的尺寸小型化，另一方面可以有效减小光探测器30与跨阻放大器20之间的电感，提高整个封装链路的带宽，增强光模块的抗干扰能力。

光探测器30具体可以通过倒装焊固定于跨阻放大器20的电极上。具体地，在跨阻放大器20的第一表面21设有用于倒装焊的电极，光探测器30可以通过焊锡、铜柱的倒装焊结构电连接于跨阻放大器20的所述电极，同时基于倒装焊来实现固定。如此，可以大大减小电感，优化了高频链路的阻抗，有利于提升带宽/速率。

再者，光探测器30具体可以设置为PN光电二极管、PIN光电二极管、雪崩光电二极管或者单光子雪崩光电二极管；从另一个角度而言，光探测器30可以是波导二极管或硅光二极管；再一个角度而言，光探测器30可以是单个二极管、也可以集成二极管。光探测器30的具体选择，以本领域已知技术均可适用。

进一步地，参图4，所述光模块还包括容纳于所述壳体内的电路板10，跨阻放大器20与电路板10电性连接。优选地，在本实施例中，跨阻放大器20固定安装于电路板10的表面，例如采用倒装焊方式固定在电路板10表面并与电路板10电连接。如此，在这种情况下，本申请通过将支撑块50固设于跨阻放大器20、又或者通过将光探测器30固设于跨阻放大器20上，而不是如常用技术一样将支撑块50或光探测器30与跨阻放大器20并排设置，除了前文所述的可以大大减小占用面积、利于产品小型化的有益效果之外，还可以节约电路板10的表面空间布局，提升电路板10的布线紧凑性，进一步提升产品小型化的可能，有助于提高光模块的集成度，从而利于实现超高速率光模块。

除了倒装焊的电连接方式之外，可选地，跨阻放大器20也可以通过键合引线电连接于电路板10。在跨阻放大器20从光探测器30接收到电信号时，跨阻放大器20将该电信号放大后传导至电路板10。

其中，本申请中所提到的键合引线可以设置为金线、银线、铜线等金属导电引线。

再者，电路板10具体可以设置为电路板30可以是柔性电路板，也可以是硬质电路板，亦或是多层硬质电路板和柔性电路板压制成一体的软硬结合板。

以上，如前文所述，本申请的光模块至少具有光接收功能，而可知的，在一实施例中，所述光模块可以是仅具有光接收功能的光接收机；而在另一实施例中，所述光模块也可以是兼具光接收功能和光发射功能的光收发机，如此，所述光模块还包括与电路板10电连接的光发射器，该光发射器用于从电路板10接收电信号并将该电信号转化为光信号，该光信号由所述光模块发射至外部器件。其中，所述光发射器可以是激光二极管，具体例如是边缘发射激光二极管、法布里-珀罗(Fabry-perot，FP)激光器、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、分布式反馈(DFB)激光器或其它适合的光源。

综上所述，本实用新型的有益效果至少在于：通过将用于固定光学镜40的支撑块50固定在跨阻放大器20上，也即支撑块50与跨阻放大器20层叠而非并排，可以大大减小占用面积，利于光模块产品的小型化。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种光模块，其包括光学镜、支撑块、光探测器以及与所述光探测器电性连接的跨阻放大器，其特征在于，所述支撑块固设于所述跨阻放大器，所述光学镜固设于所述支撑块并延伸至所述光探测器的光入射路径上，所述光学镜包括位于所述光探测器的光入射路径上的耦合透镜，所述耦合透镜用于将入射光耦合至所述光探测器，所述光探测器用于将接收到的入射光转换成电信号传输至所述跨阻放大器。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述跨阻放大器具有相对设置的第一表面和第二表面，所述支撑块固设于所述跨阻放大器的第一表面；所述光探测器的入光面与所述跨阻放大器的第一表面同向布置。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述支撑块固定在所述跨阻放大器的所述第一表面，所述光学镜固定在所述支撑块的背对所述跨阻放大器的一侧。

4.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述光探测器固定于所述跨阻放大器的第一表面。

5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述跨阻放大器的第一表面设有用于倒装焊的电极，所述光探测器通过倒装焊固定于所述跨阻放大器的所述电极上，并通过所述电极电连接所述跨阻放大器。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光探测器设置为PN光电二极管、PIN光电二极管、雪崩光电二极管或者单光子雪崩光电二极管。

7.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光学镜还包括具有反射镜面的光路转折器，所述光路转折器用于将入射光反射至所述耦合透镜上。

8.根据权利要求7所述的光模块，其特征在于，所述光路转折器固定于所述支撑块上，所述反射镜面悬空于所述光探测器的光入射路径上，所述耦合透镜固定在所述光路转折器的出射面，入射光经所述反射镜面反射后经所述光路转折器的出射面出射至所述耦合透镜上。

9.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括具有光口的壳体，以及位于所述光口和所述光学镜之间光传播路径中的光纤、光纤插口、光衰减元件、光增强元件、准直透镜、潜望镜、波分解复用器、聚焦透镜、耦合透镜的任一种或多种。

10.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光学镜具有相连接的固定区和悬空区，所述固定区固定于所述支撑块上，所述悬空区侧向延伸出所述支撑块并悬空于所述光探测器的光入射路径上，所述耦合透镜位于所述悬空区。

11.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括电路板，所述跨阻放大器通过键合引线电连接于所述电路板，或者，所述跨阻放大器通过倒装焊固定安装于所述电路板的表面并电连接所述电路板。

12.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光模块包括从外部接收入射光的光口以及并排布置的两个以上所述光探测器，任意两个所述光探测器与所述支撑块之间的间距相等，所述支撑块与并排布置的两个以上的所述光探测器沿远离所述光口的方向上并排布置；所述光学镜包括与两个以上所述光探测器一一对应的两个以上所述耦合透镜，各所述耦合透镜分别位于相对应的所述光探测器的光入射路径上。