CN220543163U - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供的光模块包括设有安装通孔的电路板与光发射组件，光发射组件包括第一发射壳体、激光器、第一光路平移棱镜、光准直器与发射盖板，第一发射壳体罩扣于电路板的正侧，与电路板的正面密封连接；第一发射壳体内的激光器通过安装通孔位于电路板的背侧，第一发射壳体内第一光路平移棱镜的一端通过安装通孔位于电路板的背侧、另一端位于电路板的正侧；光准直器的一端插入第一发射壳体内、另一端与光纤密封连接，其与第一发射壳体的外侧壁密封连接；发射盖板设于电路板的背侧，罩设于安装通孔上，与电路板背面密封连接。本申请通过独特的光发射组件的结构设计，实现了对光模块中光路的完全密闭封装，极大改善了光模块的散热效果。

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

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。

随着通信速率的提高，虽然单位带宽的功耗在下降，但光模块的总体功耗还是在进一步增加，客户端设备中采用的散热方式大多为空气制冷，对于高速传输系统，其散热能力已经达到极限。为摆脱空气制冷的困境，人们开始研究各种液冷方式，其中一种液冷方法是将交换机浸入制冷液如氟化液(FC-40)中。

但是，部署在数据中心的光模块由于低成本的要求，其光发射和接收部件多采用非密封设计结构，其关键光路均处于开放状态，当光模块随交换机进入制冷液中时，这些关键光路和部件也会进入制冷液中，从而造成光学机制的改变和光学表面的污染，严重影响光模块的正常工作。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种光模块，以实现对光模块中的光学光路的完全密闭封装，进而实现光模块在液冷环境中长期、可靠的工作，改善光模块的散热效果。

本申请提供的一种光模块，包括：

电路板，其上设置有安装通孔；

光发射组件，与所述电路板电连接，用于发射光信号；

光纤适配器，与所述光发射组件通过光纤连接；

其中，所述光发射组件包括：

第一发射壳体，罩扣于所述电路板的正侧，与所述电路板的正面密封连接；包括安装内腔，所述安装内腔朝向所述电路板正面的一端设置有开口，所述安装内腔通过所述开口与所述安装通孔相连通；朝向所述光纤适配器的一端设置有通孔，所述通孔与所述安装内腔相连通；

发射盖板，设置于所述电路板的背侧，罩设于所述安装通孔上，与所述电路板的背面密封连接；

激光器，设置在所述安装内腔内，通过所述安装通孔位于所述电路板的背侧，用于产生激光光束；

第一光路平移棱镜，设置在所述安装内腔内，其一端通过所述安装通孔位于所述电路板的背侧、另一端位于所述电路板的正侧，用于将位于电路板背侧的激光光束反射至所述电路板的正侧；

光准直器，一端通过所述通孔插入所述第一发射壳体，另一端与所述光纤密封连接；与所述第一发射壳体的外侧壁密封连接。

本申请提供的光模块包括电路板、与电路板电连接的光发射组件及通过光纤与光发射组件连接的光纤适配器，电路板上设置有安装通孔；光发射组件包括第一发射壳体、激光器、第一光路平移棱镜、光准直器与发射盖板，第一发射壳体罩扣于电路板的正侧，与电路板的正面密封连接；第一发射壳体包括安装内腔，安装内腔朝向电路板正面的一端设置有开口，安装内腔通过开口与安装通孔相连通，如此第一发射壳体翻转固定在电路板的正面上，使得第一发射壳体的安装内腔与电路板上的安装通孔相连通；发射盖板设置于电路板的背侧，罩设于安装通孔上，与电路板的背面密封连接，如此第一发射壳体的安装内腔、电路板的安装通孔与发射盖板形成密闭腔体；激光器设置在安装内腔内，通过安装通孔位于电路板的背侧，使得在装配时激光器的打线表面高度与电路板的背面相同，从而使二者的连接打线最短；第一光路平移棱镜设置在安装内腔内，其一端通过安装通孔位于电路板的背侧、另一端位于电路板的正侧，用于将位于电路板背侧的激光光束反射至电路板的正侧，使得整个光路移至电路板的上方，如此能够减小电路板上安装通孔的面积；第一发射壳体朝向光纤适配器的一端设置有通孔，通孔与安装内腔相连通，光准直器的一端通过通孔插入第一发射壳体内、另一端与光纤密封连接，且光准直器与第一发射壳体的外侧壁密封连接。如此，第一发射壳体、电路板与发射盖板形成三明治包夹结构，再配合光准直器能够形成完整的封闭腔体结构，以将光发射组件设计成一个完全密闭的结构。本申请通过独特的光发射组件的结构设计和安排，能够实现对光模块中自由光学光路的完全密闭封装，进而能够实现光模块在液冷环境中长期和可靠的工作，极大改善光模块的散热效果。

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为根据一些实施例的一种光通信系统的连接关系图；

图2为根据一些实施例的一种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的结构图；

图4为根据一些实施例的一种光模块的分解图；

图5为本申请实施例提供的一种光模块中一种光发射组件、光接收组件、电路板与光纤的装配示意图；

图6为本申请实施例提供的一种光模块中一种电路板的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种光模块中一种光发射组件与电路板的局部装配示意图；

图8为本申请实施例提供的一种光模块中一种光发射组件的翻转结构示意图；

图9为本申请实施例提供的光模块中一种光发射组件与电路板的另一角度局部装配示意图；

图10为本申请实施例提供的一种光模块中一种发射壳体的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的一种光模块中一种发射壳体的另一角度结构示意图；

图12为本申请实施例提供的一种光模块中一种光发射组件与电路板的局部装配剖视图；

图13为本申请实施例提供的一种光模块中一种光发射组件与电路板的另一局部装配示意图；

图14为本申请实施例提供的一种光模块中一种光接收组件的翻转结构示意图；

图15为本申请实施例提供的一种光模块中一种光接收组件的另一角度结构示意图；

图16为本申请实施例提供的一种光模块中一种光接收组件与电路板的局部装配剖视图；

图17为本申请实施例提供的一种光模块中另一种光发射组件、光接收组件、电路板与光纤的装配示意图；

图18为本申请实施例提供的一种光模块中另一种光发射组件与电路板的局部装配示意图；

图19为本申请实施例提供的一种光模块中另一种电路板的结构示意图；

图20为本申请实施例提供的一种光模块中另一种光发射组件的结构示意图；

图21为本申请实施例提供的一种光模块中另一种发射壳体的结构示意图；

图22为本申请实施例提供的一种光模块中另一种发射壳体的另一角度结构示意图；

图23为本申请实施例提供的一种光模块中另一种光发射组件的分解结构示意图；

图24为本申请实施例提供的一种光模块中另一种发射壳体的第三角度结构示意图；

图25为本申请实施例提供的一种光模块中另一种发射壳体的第四角度结构示意图；

图26为本申请实施例提供的一种光模块中另一种光发射组件的局部结构示意图；

图27为本申请实施例提供的一种光模块中另一种光发射组件的剖视图；

图28为本申请实施例提供的一种光模块中另一种光发射组件与电路板的局部装配剖视图；

图29为本申请实施例提供的一种光模块中另一种电路板与光接收组件的装配示意图；

图30为本申请实施例提供的一种光模块中光纤与壳体的局部装配示意图。

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。

除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括(comprise)”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括(comprises)”和现在分词形式“包括(comprising)”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一个实施例(one embodiment)”、“一些实施例(some embodiments)”、“示例性实施例(exemplary embodiments)”、“示例(example)”、“特定示例(specific example)”或“一些示例(some examples)”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在描述一些实施例时，可能使用了“耦接”和“连接”及其衍伸的表达。例如，描述一些实施例时可能使用了术语“连接”以表明两个或两个以上部件彼此间有直接物理接触或电接触。又如，描述一些实施例时可能使用了术语“耦接”以表明两个或两个以上部件有直接物理接触或电接触。然而，术语“耦接”或“通信耦合(communicatively coupled)”也可能指两个或两个以上部件彼此间并无直接接触，但仍彼此协作或相互作用。这里所公开的实施例并不必然限制于本文内容。

“A、B和C中的至少一个”与“A、B或C中的至少一个”具有相同含义，均包括以下A、B和C的组合：仅A，仅B，仅C，A和B的组合，A和C的组合，B和C的组合，及A、B和C的组合。

“A和/或B”，包括以下三种组合：仅A，仅B，及A和B的组合。

本文中“适用于”或“被配置为”的使用意味着开放和包容性的语言，其不排除适用于或被配置为执行额外任务或步骤的设备。

如本文所使用的那样，“约”、“大致”或“近似”包括所阐述的值以及处于特定值的可接受偏差范围内的平均值，其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)所确定。

光通信技术中，使用光携带待传输的信息，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。由于光信号通过光纤或光波导中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。

光模块在光纤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，电连接主要用于实现供电、I2C信号传输、数据信号传输以及接地等；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为根据一些实施例的一种光通信系统的连接关系图。如图1所示，光通信系统主要包括远端服务器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，则理论上可以实现超长距离传输。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。光口被配置为与光纤101连接，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之间建立连接。示例的，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。

光网络终端100包括大致呈长方体的壳体(housing)，以及设置于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。示例的，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(OpticalLine 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为根据一些实施例的一种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中还包括设置于壳体内的PCB电路板105，设置于PCB电路板105的表面的笼子106，以及设置于笼子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建立双向的电信号连接。

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一种光模块的分解图。如图3和图4所示，光模块200包括壳体、设置于壳体中的电路板300及光收发器件；

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204和205的上述壳体；壳体的外轮廓一般呈现方形体。

在本公开一些实施例中，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，由两个侧壁与两个侧板结合，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。示例地，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。其中，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(如光网络终端100)中；开口205为光口，配置为接入外部的光纤101，以使光纤101连接光模块200内部的光收发器件。

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

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壁的解锁部件，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的两个下侧板的外壁，包括与上位机的笼子(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。电子元件例如可以包括电容、电阻、三极管、金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)。芯片例如可以包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、跨阻放大器(Transimpedance Amplifier，TIA)、时钟数据恢复芯片(Clock and DataRecovery，CDR)、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的承载芯片；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。金手指可以仅设置于电路板300一侧的表面(例如图4所示的上表面)，也可以设置于电路板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。

光收发器件包括光发射组件400及光接收组件500，分别用于实现光信号的发射与光信号的接收。光发射组件400一般包括光发射器、透镜与光探测器，且透镜与光探测器分别位于光发射器的不同侧，光发射器的正反两侧分别发射光束，透镜用于汇聚光发射器正面发射的光束，使得光发射器射出的光束成为平行光或汇聚光，以方便通过合适的步骤和方式耦合至外部光纤。

光接收组件500一般包括接收芯片与跨阻放大器，接收芯片用于将接收的外部光信号转换为电信号，电信号经由跨阻放大器进行放大后传输至电路板300上的金手指，经由金手指将电信号传输至上位机。

部署在数据中心的光模块由于低成本的要求，其光发射组件400与光接收组件500多采用非密封结构设计，其关键光路均处于开放状态。当光模块随交换机进入制冷液中时，这些关键光路和部件也会浸入制冷液中，从而造成光学机制的改变和光学表面的污染，严重影响光模块的正常工作。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种光模块，该光模块采用创新的结构设计，实现了光模块内部所有光路的全部密闭封装，进而实现了光模块在液冷环境中长期、可靠的工作，极大改善了光模块中光发射组件400、光接收组件500的散热效果。

图5为本申请实施例提供的光模块中一种电路板、光发射组件、光接收组件与光纤的装配示意图。如图5所示，本申请实施例提供的光模块包括光发射组件400、光接收组件500与光纤600，光发射组件400采用底面向上(倒装)的光发射器结构，使得光发射组件400的底面与上壳体201相接触，极大地改善了光发射组件400的散热；一束光纤600与光发射组件400连接，光发射组件400射出的发射光束通过光纤600传输出去，以实现光的发射。

光接收组件500与光发射组件400可设置在电路板300的同一侧，另一束光纤600与光接收组件500连接，外部光信号通过光纤600传输至光接收组件500，通过光接收组件500进行光电转换，以实现光的接收。

在一般的设计中，光发射组件400的主光路位于单一平面，所以电路板300需要挖出很大的面积以避让光发射组件400和光纤需要的位置，这造成电路板300很大的挖孔，而且挖孔的形状复杂，不仅极大的减小了电子元器件的排布空间，也给上胶密封造成困难。

本申请在电路板300上挖孔，将光发射组件400中的激光器设置在电路板300的背侧，在激光器的出光方向上增加一个光路平移棱镜，使得整个光路移至电路板的正侧，如此能够减小电路板300上的挖孔面积，也便于在电路板300的背面对光发射组件400进行密封。

图6为本申请实施例提供的光模块中一种电路板的结构示意图，图7为本申请实施例提供的光模块中一种电路板与光发射组件的局部装配示意图。如图6、图7所示，电路板300上设置有安装通孔320，光发射组件400的激光器组件嵌在该安装通孔320内，以将激光器组件靠近电路板300的下表面(背面)，如此将光发射组件400反向装配至电路板300上，使得在装配时激光器组件的打线表面高度与电路板300的背面相同，从而使电路板300背面与激光器组件的连接打线最短，以保证优良的高频传输性能。

光发射组件400可包括第一发射壳体401与发射盖板402，激光器组件设置在第一发射壳体401内，第一发射壳体401罩扣于电路板300的正侧，与电路板300的正面密封连接；发射盖板402设置于电路板300的背侧，发射盖板402罩设于安装通孔320上，与电路板300的背面密封连接，如此第一发射壳体401、电路板300与发射盖板402形成三明治包夹结构。

图8为本申请实施例提供的光模块中一种光发射组件的翻转结构示意图，图9为本申请实施例提供的光模块中一种电路板与光发射组件的另一角度局部装配示意图。如图8、图9所示，光发射组件400可包括第一发射壳体401及设置在第一发射壳体401内的激光器410、准直透镜420、第一光路平移棱镜430、光隔离器450与光准直器460，该第一发射壳体401的底面(背向电路板300正面的表面)朝向上壳体201，第一发射壳体401包括安装内腔，激光器410、准直透镜420、第一光路平移棱镜430、光隔离器450与光准直器460均安装在第一发射壳体401内的安装内腔，且激光器410、准直透镜420与第一光路平移棱镜430的安装高度高于光隔离器450、光准直器460的安装高度，使得激光器410、准直透镜420与第一光路平移棱镜430通过电路板300上的安装通孔320位于电路板300的背侧，光隔离器450与光准直器460位于电路板300的正侧。

在一些实施例中，第一发射壳体401内的安装内腔朝向电路板正面的一端设置有开口，安装内腔通过开口与电路板300上的安装通孔320相连通，如此设置于安装内腔的激光器410可通过开口嵌入安装通孔320内，使得激光器410的打线安装高度与电路板300的背面相同。

激光器410发射的一路激光光束经由准直透镜420转换为准直光束，准直光束经由第一光路平移棱镜430将位于电路板300背侧的准直光束反射至电路板300的正侧，第一光路平移棱镜430反射的激光光束直接透过光隔离器450射入光准直器460，经由光准直器460射入光纤600内，再经由光纤600传输至光纤适配器700，实现一路光信号的发射。

在一些实施例中，通过在准直透镜420后方增加一光路平移棱镜，使整个光路移至电路板300的正侧，能够减小电路板300的挖孔面积，也便于在电路板300的背面对光发射组件400进行密封。

对于高传输速率的光模块，如4006，为实现4006光模块的传输速率，需要集成4路光发射器和4路光接收器，因此光发射组件400包括4个光发射器，以实现4路发射光束的发射；光接收组件500包括4个光接收器，以实现4路接收光束的接收。

基于此，光发射组件400包括设置在第一发射壳体401内的多个激光器410、多个准直透镜420、第一光路平移棱镜430、光合波器440、光隔离器450与光准直器460，多个激光器410、多个准直透镜420、第一光路平移棱镜430、光合波器440、光隔离器450与光准直器460均安装在第一发射壳体401的安装内腔内，且激光器410、准直透镜420与第一光路平移棱镜430的安装高度高于光合波器440、光隔离器450的安装高度。

多个激光器410、多个准直透镜420通过安装通孔320位于电路板300的背侧，第一光路平移棱镜430的一端通过安装通孔320位于电路板300的背侧、另一端位于电路板300的正侧，光合波器440、光隔离器450与光准直器460均位于电路板300的正侧。

多个激光器410分别发射激光光束，该激光光束平行于电路板300的背面；多个准直透镜420将激光器410发射的激光光束转换为准直光束，多个准直光束传输至第一光路平移棱镜430，第一光路平移棱镜430将位于电路板300背侧的激光光束反射至电路板300正侧。

第一光路平移棱镜430的作用是将多路光束向上平移一定距离，使得后续所有的光器件位置均位于电路板300的正侧，并与电路板300保持适当间隙。这样就避免了光学器件与电路板300之间的位置冲突，从而可以尽可能的减小电路板300的挖孔面积，增加了电路板300上电子器件的排布面积，使得电路板300的布线更加容易。

光合波器440的右侧可包括四个用于入射多种波长信号光的入光口，每一入光口用于入射一种波长的信号光；光合波器440的左侧包括一个用于出射光的出光口。以光合波器440入射λ1、λ2、λ3和λ4的4种波长为例，λ1信号光通过第一入光口进入光合波器440，经过光合波器440内六个不同位置进行了六次不同的反射到达出光口；λ2信号光通过第二入光口进入光合波器440，经过光合波器440内四个不同位置进行了四次不同的反射到达出光口；λ3信号光通过第三入光口进入光合波器440，经过光合波器440内两个不同位置进行了两次不同的反射到达出光口；λ4信号光通过第四入光口进入光合波器440，直接传输到达出光口。如此，通过光合波器440实现不同波长的信号光经不同入光口输入、经同一出光口输出，进而实现不同波长信号光的合光。

光准直器460的一端插入第一发射壳体401的安装内腔内，另一端与光纤600密封连接，即光纤600的一端插入光准直器460内，并通过胶水实现光纤600与光准直器460的密封连接。如此光合波器440输出的复合光束经由光准直器460耦合至光纤600内，实现了一路光束的发射。

在一些实施例中，光合波器440与光准直器460的入光面之间存在间隙，光合波器440输出的复合光束传输至光准直器460的入光面时，因光在不同介质的界面传播会发生反射，复合光束传输至光准直器460的入光面时发生反射，反射光束可能会按照原路返回至激光器410，影响激光器410的高频性能。

为了避免这一问题，光隔离器450设置在光合波器440与光准直器460之间，光合波器440射出的复合光束在光准直器460的入光面发生反射时，光隔离器450用于将反射光束隔离出去，防止反射光束沿原路返回激光器410。

光准直器460可包括套管、聚焦透镜与单模光纤法兰，套管套在聚焦透镜与单模光纤法兰的外侧，光纤600插在单模光纤法兰内，聚焦透镜的入光面朝向光隔离器、出光面朝向单模光纤法兰，光合波器输出的复合光束经过光隔离器传输至聚焦透镜，聚焦透镜将复合光束汇聚至单模光纤法兰内的光纤600。

聚焦透镜可为圆柱形透镜，圆柱形透镜与单模光纤法兰的外径尺寸可略小于套管的内径尺寸，以保证聚焦透镜与单模光纤法兰的耦合度。将聚焦透镜与单模光纤法兰插在套管内时，为提高聚焦透镜与单模光纤法兰的耦合度，可只轴向移动聚焦透镜与单模光纤法兰。

为方便透过光隔离器450的复合光束射入聚焦透镜内，聚焦透镜突出于套管外，减小了聚焦透镜的入光面与光隔离器450的出光面之间的距离，使得结构更紧凑。

在另外一些实施例中，也可以将圆柱形透镜与单模光纤法兰分开放置，这时圆柱形透镜将改为矩形透镜以方便安装，而且透镜的位置需要进行单独调整以达到耦合的目的。

在一些实施例中，光发射组件400包括4个激光器、4个准直透镜与一个光路平移棱镜，激光器410与准直透镜420一一对应设置，每个激光器410发射一路激光光束，每个准直透镜420将一路激光光束转换为准直光束，每个准直透镜420射出的准直光束传输至第一光路平移棱镜430，通过第一光路平移棱镜430对准直光束进行反射，以改变激光光束的传输方向及位置。

通过第一光路平移棱镜430将位于电路板300背侧的多束激光光束反射至电路板300的正侧后，多束激光光束通过光合波器440合成一路复合光束，复合光束通过光准直器460、光纤600耦合至光纤适配器700，实现多路光信号的发射。

图10为本申请实施例提供的光模块中第一发射壳体的结构示意图，图11为本申请实施例提供的光模块中第一发射壳体的另一角度结构示意图。如图10、图11所示，为支撑固定激光器410、准直透镜420、第一光路平移棱镜430、光合波器440与光隔离器450，第一发射壳体401包括第一接触面4011，第一接触面4011与电路板300的正面密封连接，以实现第一发射壳体401与电路板300正面的密封连接；由第一接触面4011向上壳体201的方向设置有安装内腔，该安装内腔包括第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130，第三安装面4130凹陷于第二安装面4120，第二安装面4120凹陷于第一安装面4110，第一安装面4110凹陷于第一接触面4011。即第三安装面4130与电路板300正面的距离大于第二安装面4120与电路板300正面的距离，第二安装面4120与电路板300正面的距离大于第一安装面4110与电路板300正面的距离，第一安装面4110不与电路板300的正面接触，使得第一安装面4110、第二安装面4120、第三安装面4130与第一接触面4011形成台阶面。

在一些实施例中，形成第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130的安装内腔只有朝向电路板300正面的一端设置有开口，第一安装面4110上设置有半导体制冷器470，半导体制冷器470通过该开口嵌入电路板300上的安装通孔320内。每个激光器410设置在激光器基板上，每个激光器基板与准直透镜420均设置在半导体制冷器470的制冷面上，且准直透镜420设置在激光器410的出光方向上，如此激光器410与准直透镜420均通过安装通孔320位于电路板300的背侧。

第一光路平移棱镜430设置在凹陷于第一安装面4110的第二安装面4120上，该第一光路平移棱镜430垂直固定于第二安装面4120上，即第一光路平移棱镜430的一端固定在第二安装面4120上、另一端位于电路板300的背侧，如此通过第一光路平移棱镜430将位于电路板300背侧的激光光束反射至电路板300的正侧。

光合波器440设置在第二安装面4120上，光合波器440位于第一光路平移棱镜430的反射光出射方向上，使得经第一光路平移棱镜430反射的多路激光光束射入光合波器440内。

光隔离器450设置在凹陷于第二安装面4120的第三安装面4130上，光隔离器450位于光合波器440的出光方向上，使得光合波器440输出的复合光束透过光隔离器450。

第一发射壳体401内背向激光器410的一端设置有通孔4140，该通孔4140与第一发射壳体401的安装内腔相连通，如此光准直器460通过该通孔4140插入第一发射壳体401的安装内腔内，并使得光准直器460的入光面与光隔离器450的出光面对应设置，如此透过光隔离器450的复合光束射入光准直器460内，以将复合光束射至光纤600内。

在一些实施例中，将光准直器460通过通孔4140插入第一发射壳体401的安装内腔时，光准直器460与第一发射壳体401的外侧壁密封连接，使得光准直器460与通孔4140之间密封连接，如此，第一发射壳体401罩扣于电路板300的正面后，配合光准直器460能够实现第一发射壳体401内安装内腔的密封性。

在一些实施例中，粘接密封使用胶水采用的UV固化胶和结构固化胶均采用环氧树脂类胶水，此类胶水具有流动性好，可靠性高，可以满足长期在氟化液中稳定工作的要求。

在一些实施例中，通过呈台阶设置的第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130将半导体制冷器、激光器410、准直透镜420、第一光路平移棱镜430、光合波器440与光隔离器450固定在第一发射壳体401内腔的安装面上，以形成激光器410、准直透镜420、第一光路平移棱镜430、光合波器440、光隔离器450之间的安装高度差，并将安装高度相对较高的激光器410与准直透镜420通过电路板300上的安装通孔320设置在电路板300的背侧，将安装高度相对较低的第一光路平移棱镜430、光合波器440与光隔离器450设置在电路板300的正侧，如此可减小光发射组件400与电路板300在空间上的重叠区域。

在一些实施例中，第一发射壳体401还包括与第一接触面4011相对设置的第一顶面4014，该第一顶面4014朝向上壳体201，第一顶面4014上设置有向第一接触面4011延伸的第一放气孔4013，第一放气孔4013与第一发射壳体401内的第三安装面4130相连通，且该第一放气孔4013为锥形孔，由第一顶面4014向第三安装面4130方向上，该锥形孔的直径尺寸逐渐减小，如此第一发射壳体401可通过该第一放气孔4013与外界连通。

图12为本申请实施例提供的光模块中一种光发射组件与电路板的局部装配剖视图。如图12所示，将半导体制冷器470固定在第一发射壳体401的第一安装面4110上，使得半导体制冷器470的制冷面背向第一安装面4110，然后将安装有激光器410的激光器基板设置在半导体制冷器470的制冷面上，然后将准直透镜420设置在半导体制冷器470的制冷面上，且准直透镜420位于激光器410的出光方向上；然后将第一光路平移棱镜430固定在第二安装面4120上，使得第一光路平移棱镜430的一端设置在激光器410的出光方向上；然后将光合波器440固定在第二安装面4120上，使得第一光路平移棱镜430反射的激光光束射入光合波器440内；然后将光隔离器450固定在第三安装面4130，该光隔离器450的入光面与光合波器440的出光面对应设置，光隔离器450的出光面与光准直器460的入光面对应设置。

然后将第一发射壳体401翻转，将第一安装面4110上的激光器410、准直透镜420与第二安装面4120上的第一光路平移棱镜430嵌入电路板300上的安装通孔320内，使得激光器410的打线表面高度与电路板300的背面相同，然后将第一发射壳体401的第一接触面4011与电路板300的正面粘接在一些，使得第二安装面4120上的光合波器440、第三安装面4130上的光隔离器450处于第一发射壳体401与电路板300正面形成的腔体内。

然后将发射盖板402的内腔与安装通孔320对应设置，将发射盖板402朝向电路板300背面的接触面粘接至电路板300的背面上，使得位于电路板300背面的激光器410、准直透镜420与第一光路平移棱镜430置于发射盖板402与电路板300背面形成的腔体内。

在一些实施例中，将第一接触面4011与电路板300的正面通过UV固化胶和结构固化胶粘接在一起，以实现第一发射壳体401的第一接触面4011与电路板300正面的密封粘接。将发射盖板402朝向电路板300背面的接触面与电路板300的背面通过UV固化胶和结构固化胶粘接在一起，以实现发射盖板402与电路板300背面的密封粘接。如此，将第一发射壳体401粘接于电路板300的正面，将发射盖板402粘接于电路板300的背面，实现了第一发射壳体401、电路板300与发射盖板402的密封装配。

在一些实施例中，第一发射壳体401为相对完整的壳体结构，可以容纳所有光学及电学部件，并形成完整的密封截面。位于电路板300背面的发射盖板402设计为简单的空腔结构，也形成完整的密封截面。在装配时，第一发射壳体401、电路板300与发射盖板402形成三明治包夹结构，在第一发射壳体401与电路板300正面的接触界面上胶密封，发射盖板402与电路板300背面的接触界面上胶密封，再配合光准直器460形成完整的密闭腔体结构。

将第一发射壳体401、电路板300与发射盖板402形成密封腔体，并在所有密封操作完成之后将第一发射壳体401上的第一放气孔4013进行封闭，以保证在第一发射壳体401、电路板300、发射盖板402的密封过程中所有密封区域不会由于空气膨胀导致出现漏气孔。

将光发射组件400的第一发射壳体401、电路板300与发射盖板402密封装配好后，激光器410在电路板300传送的驱动电流作用下发射激光光束，激光光束经由准直透镜420转换为准直光束，准直光束经由第一光路平移棱镜430进行反射，使得位于电路板300背侧的准直光束反射至电路板300正侧，反射后的多路准直光束经由光合波器440转换为一路复合光束，复合光束直接透过光隔离器450射入光准直器460，经由光准直器460传输至光纤600内，实现光的发射。

在一些实施例中，电路板300的正面上设置有芯片处理芯片(Digital SignalProcess，DSP)310，该DSP芯片310用于高频信号的处理，并将高频信号传输至激光器410，为激光器410发射激光光束提供信号，使得激光器410产生信号光。

具体地，电路板300的正面上设置有从DSP芯片310到留给光发射组件400的插孔端的高频信号连接线，如此将从金手指端传过来的高频信号，经过DSP芯片310处理后再经由高频信号线传输给光发射组件400。

为了将DSP芯片310的高频信号传输至激光器410，在DSP芯片310的Tx输出焊盘下面设置有高频信号过孔，该高频信号过孔贯穿电路板300的正面与背面，高频信号过孔的上端与DSP芯片310的Tx输出焊盘电连接，高频信号过孔的下端与布设在电路板300背面的高频信号线电连接，该高频信号线通过打线与激光器410电连接。如此位于电路板300正面的DSP芯片310通过连接在其Tx输出焊盘的高频信号线将电路板300上的高频信号从电路板300的正面传输到电路板300的反面，以将高频信号传输至位于电路板300背侧的激光器410，以实现光发射组件400与电路板300的高频信号连接，使得激光器410发射信号光。

在一些实施例中，电路板300上设置有多个高频信号过孔，多个高频信号过孔设置在安装通孔320的右侧，每个高频信号过孔与激光器410一一对应连接，使得连接每个高频信号过孔的高频信号线与激光器410连接，将电路板300传输的高频信号传送至激光器410，以满足光发射组件400所需要的高频信号。

在一些实施例中，电路板300的背面上还布设有直流信号线，该直流信号线与激光器410电连接，以通过直流信号线传输的偏置电流驱动激光器410发光。传输偏置电流的直流信号线可从电路板300上安装通孔320的右侧通过打线的方式引过来，激光器410接收到直流信号线传输的偏置电流后能够发光，而高频信号线传输到激光器410后，激光器410将高频信号调制至光束中，使得激光器410产生信号光。

传输偏置电流的直流信号线还可从安装通孔320的上侧、下侧连接至激光器410，即连接激光器410的直流信号线与高频信号线位于安装通孔320的不同侧，这样既避免了高频信号与直流信号之间的干扰，也使直流信号的走线更短，避免电路板300中布线过度拥挤。

图13为本申请实施例提供的光模块中一种光发射组件与电路板的另一局部装配示意图。如图13所示，第一光路平移棱镜430包括第一反射镜4310与第二反射镜4320，第一反射镜4310位于激光器410的出光方向上，准直透镜420输出的准直光束射至第一反射镜4310，准直光束在第一反射镜4310处进行反射，反射后的准直光束在第二反射镜4320处再次反射，再次反射后的准直光束位于电路板300的正侧。

激光器410在电路板300传输的偏置电流、高频信号的驱动下发射激光信号，为检测激光器410的发射光功率，电路板300的背面设置有光探测器330，光探测器330设置在电路板300上安装通孔320的左侧边缘，且该光探测器330的光敏面朝向激光器410的出光方向，用于采集激光器410发射的前向光，并将采集到的数据发送至电路板300上的相关器件，以实现对激光器410前向出光功率的监控。

在一些实施例中，光探测器330位于发射盖板402的内腔内，以将光探测器330置于发射盖板402与电路板300背面形成的密封腔体内，以保证光发射组件400的密封性。

在一些实施例中，利用第一反射镜4310反射面的透光特性，使少部分准直光束漏过第一反射镜4310，并射入光探测器330的光敏面上，使得光探测器330能够接收到部分光束，从而得到激光器410的发射光功率。

具体地，第一光路平移棱镜430的第一反射镜4310朝向激光器410的出光方向上，用于将激光器410产生的激光光束分为两束光，一束光(通常占95％的总功率)被第一反射镜4310反射至第二反射镜4320，以将激光光束由电路板300的背侧反射至电路板300的正侧，另一束光直接透过第一反射镜4310射入光探测器330的光敏面，通过该光敏面接收激光器410出光面发射的激光光束。

将光探测器330贴装在安装通孔320的左侧时，可将光探测器330的光敏面与安装通孔320的内侧壁相平齐，以方便对光探测器330进行定位。

将光探测器330设置在电路板300的背面上时，可将光探测器330中光敏面的中心轴线与激光器410的中心轴线相重合，并将光探测器330朝向电路板300背面的侧面通过表面组装技术(SMT)安装于电路板300的背面，使得透过第一反射镜4310的光束尽可能地射入光探测器330内。

在一些实施例中，电路板300的背面设置有4个光探测器330，每个光探测器330与每个激光器410对应设置，如此每个光探测器330采集每个激光器410发射的激光光束透过第一反射镜4310的部分光束，并通过与光探测器330电连接的器件测得相应激光器410的前向出光功率。

由于光探测器330接收的是有一定面积的平行光，光探测器330的装配位置精度要求低，装配更加容易，只要将第一光路平移棱镜430中第一反射镜4310的透光范围与光探测器330的光敏面相对齐即可，使得光探测器330能够采集到透过第一反射镜4310的激光光束。

将光探测器330固定在电路板300的背面上时，光探测器330与电路板300背面连接的侧面上设置有阳极，阳极可以直接焊接或者通过导电胶等方式固定在电路板300上的接地金属层上；光探测器330背向电路板300背面的侧面上设置有阴极，阴极通过打线与电路板300电连接，进而实现光探测器330与电路板300的电连接。

将光发射组件400反向安装至电路板300的正面后，光发射组件400中第一发射壳体401的第一顶面4014与上壳体201接触；将光发射组件400中激光器410通过高频信号线与电路板300正面的DSP芯片310信号连接后，激光器410在电路板300传输的直流和高频信号驱动下产生激光光束，如此激光器410会产生热量从而温度升高，而激光器410的发光性能受到温度的影响，因此激光器410需工作在某一固定温度范围，所以需要将激光器410放置在半导体制冷器470上，以保证激光器410的工作温度，而半导体制冷器470在制冷过程中会产生大量热量，需要将这些热量传播出去，以保证半导体制冷器470的制冷效率。

由于激光器410固定在第一发射壳体401的第一安装面4110上的半导体制冷器470上，激光器410产生的热量会通过半导体制冷器470传输至第一发射壳体401上，以保持激光器410的温度。为提高光模块的散热性能，第一发射壳体401可采用钨铜或其他具有良好导热性的金属材料，并适当增加第一发射壳体401的质量以及第一顶面4014的面积，如此激光器410及半导体制冷器470工作产生的热量可通过第一发射壳体401传输至上壳体201，有效改善激光器410的散热效果。

在一些实施例中，第一发射壳体401需要选用钨铜或其他具有良好导热性的金属材料，并适当增加第一发射壳体401的质量及底面的面积，从而增加第一发射壳体401与上壳体201的接触面积，进而提高光发射组件400的散热效率。

在一些实施例中，为方便将第一发射壳体401的热量传输至上壳体201，可在第一发射壳体401的第一顶面4014与上壳体201内侧面之间设置第一导热垫片，如此第一发射壳体401的热量传输至第一导热垫片，第一导热垫片将热量传输至上壳体201，以有效改善散热效果。

在一些实施例中，第一导热垫片可为导热胶，既能通过导热胶将第一发射壳体401的第一顶面4014粘贴于上壳体201的内侧面，又能将第一发射壳体401的热量传导至上壳体201。

在一些实施例中，光模块的最主要热源除了激光器410与半导体制冷器470外，还有DSP芯片310，该DSP芯片310背向电路板300的侧面与上壳体201相接触，如此DSP芯片310工作产生的热量传输至上壳体201上，以将DSP芯片310产生的热量传输至光模块外侧。

为方便将DSP芯片310的热量传输至上壳体201，可在DSP芯片310与上壳体201内侧面之间设置第二导热垫片，如此DSP芯片310产生的热量传输至第二导热垫片，第二导热垫片将热量传输至上壳体201，以有效改善散热效果。

在一些实施例中，光接收组件500与光发射组件400可并排设置在电路板300上，光接收组件500与电路板300形成封闭腔体结构，以实现光接收组件500的密封装配。

图14为本申请实施例提供的光模块中一种光接收组件的翻转结构示意图，图15为本申请实施例提供的光模块中一种光接收组件的另一角度结构示意图。如图14、图15所示，本申请实施例提供的光接收组件500包括接收壳体510，该接收壳体510罩扣于电路板300的正侧，与电路板300的正面密封连接；该接收壳体510包括朝向电路板300的第二接触面5110与背向电路板300的第二顶面5140，第二接触面5110上设置有安装槽5120，该安装槽5120朝向电路板300正面的一端设置有开口，且安装槽5120由第二接触面5110向第二顶面5140方向延伸。

接收壳体510的安装槽5120内设置有分波器520、透镜阵列530、反射棱镜540与接收光准直器550，接收光准直器550的一端插入接收壳体510的安装槽5120内、另一端与光纤600密封连接，光纤600的另一端与光纤适配器700连接，如此外部光信号通过光纤适配器700射入光纤600，通过光纤600传输至接收光准直器550，通过接收光准直器550传输至安装槽5120内。

在一些实施例中，将接收光准直器550插入接收壳体510的安装槽5120时，接收光准直器550的外侧面与接收壳体510的外侧壁之间的连接处通过密封胶密封，以保证接收光准直器550与接收壳体510的密封连接。

在安装槽5120内，接收光准直器550的出光面与分波器520的入光面对应设置，分波器520的出光面与透镜阵列530的入光面对应设置，透镜阵列530的出光面与反射棱镜540对应设置。如此经由光纤600传输至接收光准直器550的接收光传送至分波器520，通过分波器520将一路接收光解复用为多路分光束，多路分光束分别射至透镜阵列530，通过透镜阵列530分别将多路分光束传输至反射棱镜540，反射棱镜540将多路分光束反射至电路板300上的接收芯片上，以实现光的接收。

在一些实施例中，将分波器520、透镜阵列530、反射棱镜540与接收光准直器550分别安装至接收壳体510内后，将接收壳体510的第二接触面5110粘接固定至电路板300的正面上。将第二接触面5110通过UV固化胶和结构固化胶与电路板300的正面粘接在一起，实现了接收壳体510与电路板300正面的密封装配。

在粘接第二接触面5110与电路板300时，接收壳体510通过开口将电路板300正面上的接收芯片、跨阻放大器及打线所需安全区域均置于安装槽5120内，并使得接收芯片位于反射棱镜540的下方，如此保证了反射棱镜540反射的分光束射至接收芯片，实现光电转换。

在一些实施例中，接收壳体510的第二顶面5140朝向上壳体201，第二顶面5140上设置有向第二接触面5110延伸的第二放气孔5130，该第二放气孔5130与接收壳体510的安装槽5120相连通，且该第二放气孔5130为锥形孔，由第二顶面5140向第二接触面5110方向上，该锥形孔的直径尺寸逐渐减小，如此接收壳体510可通过该第二放气孔5130与外界连通。

图16为本申请实施例提供的光模块中一种光接收组件与电路板的局部装配剖视图。如图16所示，将接收光准直器550插入接收壳体510内，然后将分波器520安装至接收壳体510的安装槽5120内，使得分波器520的入光面与接收光准直器550的出光面对应设置；然后将透镜阵列530安装至接收壳体510的安装槽5120内，使得透镜阵列530的入光面与分波器520的出光面对应设置；然后将反射棱镜540安装至透镜阵列530的出光面处；然后将接收壳体510反向安装至电路板300的正面，将接收壳体510的第二接触面5110与电路板300的正面粘接在一起，使得接收壳体510罩设电路板300上的接收芯片、TIA，并使得反射棱镜540位于接收芯片的正上方。

如此，光纤传输的外部光信号传输至接收光准直器550，光信号经由接收光准直器550射入分波器520，经由分波器520将一路光束解复用为多路分光束，多路分光束经由透镜阵列530转换为多路汇聚光束，多路汇聚光束经由反射棱镜540进行反射，反射后的多路汇聚光束分别射入电路板300上的接收芯片，通过接收芯片将光信号转换为电信号，转换后的电信号经由TIA进行放大，放大后的电信号传输至DSP芯片310内，电信号经由DSP芯片310处理后通过金手指传送至上位机，实现了光的接收。

在一些实施例中，对光发射组件400与光接收组件500进行密封封装的方式并不仅限于上述实施例所述的封装方式，还可将光发射组件400的发射壳体形成独立的壳体，将电路板300伸入发射壳体的缺口中，使得电路板300与光发射组件400共同组成封闭壳体的一部分。

图17为本申请实施例提供的光模块中另一种光发射组件、光接收组件、电路板与光纤的装配示意图，图18为本申请实施例提供的光模块中另一种光发射组件与电路板的局部装配示意图。如图17、图18所示，光发射组件400采用正面向上(正装)的光发射器结构，使得光发射组件400的正面与上壳体201相接触；一束光纤600与光发射组件400连接，光发射组件400射出的发射光束通过光纤600传输出去，以实现光的发射。

光接收组件500与光发射组件400设置在电路板300的同一侧，另一束光纤600与光接收组件500连接，外部光信号通过光纤600传输至光接收组件500，通过光接收组件500进行光电转换，以实现光的接收。

图19为本申请实施例提供的光模块中另一种电路板的结构示意图。如图19所示，本申请在电路板300上挖孔，将光发射组件400嵌在电路板300上的孔内，并将电路板300伸入光发射组件400的缺口中，电路板300与光发射组件400共同组成封闭壳体的一部分。

具体地，电路板300上设置有插孔340，该插孔340贯穿电路板300，且插孔340的一侧(图19所示的上侧)设置有开口，使得该插孔340形成一U型孔。光发射组件400的外边缘设置有卡槽，光发射组件400通过卡槽插入该插孔340内，即插孔340的左侧边缘伸入光发射组件400的左侧卡槽中，插孔340的右侧边缘伸入光发射组件400的右侧卡槽中，插孔340的下侧(图19所示)边缘伸入光发射组件400的前侧(图18所示)卡槽中，且从电路板300的上侧(如图19所示)观察，能够看到光发射组件400的后侧(图18所示)侧壁。

图20为本申请实施例提供的光模块中另一种光发射组件的结构示意图。如图20所示，光发射组件400包括第二发射壳体404，第二发射壳体404包括朝向上壳体201的顶面4041；第二发射壳体404的内腔包括安装槽，安装槽的顶面设置有开口，开口所在的顶面与第二发射壳体404的顶面4041为同一表面。即第二发射壳体404的顶面4041上设置有开口，该开口与第二发射壳体404内腔的安装槽相连通。

第二发射壳体404还包括上盖板403，该上盖板403盖合于安装槽的开口侧，使得上盖板403与第二发射壳体404形成腔体结构。在一些实施例中，该上盖板403盖合于第二发射壳体404时，可使用UV固化胶和结构固化胶将上盖板403与第二发射壳体404粘接密封。

第二发射壳体404的外侧壁上还设置有卡槽406，第二发射壳体404通过该卡槽406插入电路板300的插孔340内，且卡槽406的上侧位于电路板300的正侧，卡槽406的下侧位于电路板300的背侧。如此，第二发射壳体404通过卡槽406卡固于电路板300上，以实现第二发射壳体404与电路板300的固定。

在一些实施例中，卡槽406上侧部分在左右方向的长度尺寸大于卡槽406的下侧部分在左右方向的长度尺寸，卡槽406在左右方向的长度尺寸可等于或小于卡槽406的下侧部分在左右方向的长度尺寸，使得第二发射壳体404形成中间部分窄、两侧部分宽的形状，以方便将第二发射壳体404插入插孔340。

在一些实施例中，将第二发射壳体404通过卡槽406插入电路板300的插孔340内，在第二发射壳体404内腔的安装槽内设置光发射组件400的光学器件，然后将上盖板403盖合在一体结构上，使得上盖板403、第二发射壳体404和电路板300形成完整的密封腔体。

在一些实施例中，上盖板403上设置有第三放气孔4031，该第三放气孔4031与第二发射壳体404的安装槽相连通。第三放气孔4031的封闭是在所有密封操作完成之后再进行，以保证在密封过程中所有密封区域不会由于空气膨胀导致出现漏气孔。第三放气孔4031可为锥形孔，由上盖板403的顶面向底面方向上，锥形孔的直径尺寸逐渐减小，如此第二发射壳体404可通过该第三放气孔4031与外界连通。

图21为本申请实施例提供的光模块中另一种发射壳体的结构示意图，图22为本申请实施例提供的光模块中另一种发射壳体的另一角度结构示意图。如图21、图22所示，第二发射壳体404下侧的外侧壁包括第一侧面4051、第二侧面4052、第三侧面4053与第四侧面4054，第一侧面4051与第四侧面4054相对设置，第二侧面4052与第三侧面4053相对设置，且第一侧面4051与插孔340的下侧(图19所示的下侧)对应设置，第二侧面4052与插孔340的左侧电路板对应设置，第三侧面4053与插孔340的右侧电路板对应设置，第四侧面4054与插孔340的开口对应设置。

在一些实施例中，卡槽406包括第一凹槽4061、第二凹槽4062与第三凹槽4063，第一凹槽4061设置于第一侧面4051上，第二凹槽4062设置于第二侧面4052上，第三凹槽4063设置于第三侧面4053上。第一凹槽4061、第二凹槽4062与第三凹槽4063均朝向第二发射壳体404的外侧开口，且第一凹槽4061的一端与第二凹槽4062连通、另一端与第三凹槽4063相连通。如此，卡槽406为第一凹槽4061、第二凹槽4062与第三凹槽4063形成的一U型凹槽。

在一些实施例中，第二发射壳体404通过卡槽406插入电路板300的插孔340时，插孔340的三侧面分别插入第一凹槽4061、第二凹槽4062与第三凹槽4063内，以通过电路板300支撑固定第二发射壳体404。

将光发射组件400插入插孔340时，首先将第二发射壳体404的第一侧面4051朝向插孔340的开口，然后向内移动第二发射壳体404，使得插孔340下侧的电路板伸入第一凹槽4061内，插孔340的左侧电路板伸入第二凹槽4062内，插孔340的右侧电路板伸入第三凹槽4063内，第四侧面4054通过插孔340的上侧开口显露出来。

在一些实施例中，将插孔340侧边的电路板伸入第一凹槽4061、第二凹槽4062与第三凹槽4063时，电路板300的正面与第一凹槽4061、第二凹槽4062、第三凹槽4063的上侧壁粘接，以实现电路板300与第二发射壳体404的固定。

将电路板300的正面与第一凹槽4061、第二凹槽4062、第三凹槽4063的上侧壁相粘接后，电路板300的背面与第一凹槽4061、第二凹槽4062、第三凹槽4063的下侧壁之间可粘接在一起，即电路板300的厚度与第一凹槽4061、第二凹槽4062、第三凹槽4063在上下方向的尺寸一致，以保证电路板300与第二发射壳体404的安装密封性。

在一些实施例中，电路板300的背面与第一凹槽4061、第二凹槽4062、第三凹槽4063的下侧壁之间也可存在间隙，但该间隙与第二发射壳体404内的安装槽不连通，不影响电路板300与第二发射壳体404的安装密封性。

图23为本申请实施例提供的光模块中另一种光发射组件的分解结构示意图。如图23所示，第二发射壳体404内安装槽的一端设置有缺口4042，该缺口4042背向光纤适配器700，插孔340右侧(图19所示)的电路板300伸入该缺口4042内，且电路板300与缺口4042密封连接，使得电路板300与第二发射壳体404内的光发射器件电连接。

具体地，安装槽内设置有缺口4042的一端设置有半导体制冷器470，半导体制冷器470的制冷面上设置有激光器410与准直透镜420，准直透镜420设置在激光器410的出光方向上，激光器410通过打线与伸入缺口4042的电路板300电连接，激光器410的打线表面高度与电路板300的正面处于同一高度上，如此连接电路板300与激光器410的连接打线最短，以保证优良的高频传输性能。

在一些实施例中，激光器410的出光高度与电路板300的正面大致相同，可通过光束平移棱镜将激光光束上移至电路板300上方，以减小电路板300上的挖孔区域，也使挖孔的结构呈矩形，方便在光发射组件400与电路板300接触位置做上胶密封处理。

具体地，第二发射壳体404的安装槽内还设置有第二光路平移棱镜480，第二光路平移棱镜480设置在激光器410的出光方向上，激光器410发射的激光光束经由准直透镜420转换为准直光束，准直光束经由第二光路平移棱镜480将位于电路板300正面的准直光束反射至电路板300正面的上方。

第二光路平移棱镜480的作用是将激光光束向上平移一定距离，使得后续所有的光器件位置均位于电路板300正面的上侧，并与电路板300保持适当间隙。这样就避免了光学器件与电路板300之间的位置冲突，从而可以尽可能的减小电路板300的挖孔面积，增加了电路板300上电气器件的排布面积，使得电路板300的布线更加容易。

在一些实施例中，光发射组件400还包括光准直器460，光准直器460的入光面与第二光路平移棱镜480的出光面对应设置。光准直器460的一端插入第二发射壳体404的安装槽内、另一端与光纤600密封连接，通过光准直器460实现了光纤600与第二发射壳体404的密封连接。如此，经第二光路平移棱镜480反射上移的激光光束射入光准直器460内，再经由光准直器460耦合进入光纤600内。

在一些实施例中，光发射组件400还包括光隔离器450，光隔离器450的入光面与第二光路平移棱镜480的出光面对应设置，光隔离器450的出光面与光准直器460的入光面对应设置，如此，经第二光路平移棱镜480反射上移的激光光束直接透过光隔离器450射入光准直器460内；反射的激光光束在光准直器460的入光面发生反射时，光隔离器450用于将反射光束隔离出去，防止反射光束沿原路返回激光器410。

在一些实施例中，第二发射壳体404通过卡槽406插入电路板300的插孔340时，第二发射壳体404内的一部分安装槽位于电路板300的背侧，另一部分安装槽位于电路板300的正侧。

在一些实施例中，为提高光模块的传输速率，需要集成多路光发射器，因此光发射组件400可包括多个激光器410，以实现多路发射光束的发射。基于此，光发射组件400包括设置在安装槽内的多个激光器410、多个准直透镜420、光合波器440、第二光路平移棱镜480、光隔离器450与光准直器460，多个激光器410与多个准直透镜420安装在位于电路板300背侧的安装槽内，光合波器440、第二光路平移棱镜480、光隔离器450安装在位于电路板300正侧的安装槽内，以通过第二光路平移棱镜480将位于电路板300正面的激光光束上移。

图24为本申请实施例提供的另一种发射壳体的结构示意图，图25为本申请实施例提供的另一种发射壳体的另一角度结构示意图。如图24、图25所示，为支撑固定激光器410、准直透镜420、光合波器440、第二光路平移棱镜480与光隔离器450，第二发射壳体404内的安装槽包括第四安装面4045、第五安装面4044与第六安装面4043，第四安装面4045与缺口4042相连通，第四安装面4045凹陷于第五安装面4044，第五安装面4044凹陷于第六安装面4043，使得第四安装面4045、第五安装面4044与第六安装面4043形成台阶面。

在一些实施例中，第四安装面4045位于电路板300的背侧，第五安装面4044与第六安装面4043均位于电路板300的正侧。

在一些实施例中，第四安装面4045与第三凹槽4063的下侧壁可为同一平面，使得第三凹槽4063相对的两侧壁均设置有缺口，电路板300通过该缺口伸入第二发射壳体404的安装槽内。

在一些实施例中，第三凹槽4063的上侧壁上可设置有通孔，该通孔与缺口4042上下连通，如此电路板300伸入缺口4042后，伸入的电路板300可通过通孔显露出来，方便在显露部分的电路板300上设置电器件、打线等，以方便对电路板300与激光器410进行打线连接。

在一些实施例中，第四安装面4045可与电路板300的背面相平齐，电路板300伸入缺口4042时，第四安装面4045可与电路板300的背面粘接固定；第四安装面4045也可凹陷于电路板300的背面，使得电路板300的背面与第四安装面4045之间存在间隙。

在第四安装面4045上设置有向下凹陷的第七安装面4046，该第七安装面4046由第四安装面4045向下壳体202的方向凹陷，且第七安装面4046在左右方向的尺寸小于第四安装面4045在左右方向的尺寸，使得第七安装面4046也位于电路板300的背侧。

半导体制冷器470设置在第七安装面4046上，且半导体制冷器470朝向缺口4042一侧的侧壁可与第四安装面4045、第七安装面4046之间的连接面相抵接，以减小半导体制冷器470与伸入缺口4042的电路板300之间的距离。

将激光器410与准直透镜420依次设置在半导体制冷器470的制冷面上，由于第七安装面4046凹陷于第四安装面4045，因此将半导体制冷器470、激光器410与准直透镜420设于第七安装面4046后，可使得激光器410的打线表面高度与电路板300的正面相同。

光合波器440设置在第五安装面4044上，且光合波器440的入光面与准直透镜420的出光面对应设置，如此准直透镜420输出的准直光束可射入光合波器440内，如此，准直光束在光合波器440内进行合波处理。

第二光路平移棱镜480的一端设置在第五安装面4044上、另一端突出于第六安装面4043，如此光合波器440输出的复合光束在第二光路平移棱镜480的一反射镜作用下向上反射，反射后的复合光束在另一反射镜的作用下向左反射，如此将与电路板300正面平齐的复合光束反射上移至电路板300正面的上方。

第二发射壳体404背向缺口4042的一端设置有透光孔4047，光准直器460的入光面通过该透光孔4047插入第二发射壳体404内，且光准直器460的安装高度高于第六安装面4043。光隔离器450设置在第六安装面4043上，如此第二光路平移棱镜480输出的反射光束直接透过光隔离器450射入光准直器460内。

在第一实施例中，光准直器460通过透光孔4047插入第二发射壳体404的安装槽后，光准直器460与第二发射壳体404的外侧壁密封连接，以通过光准直器460实现第二发射壳体404内安装槽的密封性。

图26为本申请实施例提供的光模块中另一种光发射组件的局部结构示意图，图27为本申请实施例提供的光模块中另一种光发射组件的剖视图。如图26、图27所示，将半导体制冷器470固定在第二发射壳体404的第七安装面4046上，然后将安装有激光器410的激光器基板设置在半导体制冷器470的制冷面上，使得激光器410的打线表面高度与电路板300的正面相同；然后将准直透镜420设置在半导体制冷器470的制冷面上，且准直透镜420位于激光器410的出光方向上；然后将光合波器440固定在第五安装面4044上，使得多个激光器410发射的多路激光光束在光合波器440内进行合波；然后将第二光路平移棱镜480固定在第五安装面4044上，使得第二光路平移棱镜480的一端设置在光合波器440的出光方向上；然后将光隔离器450安装在第六安装面4043上，使得第二光路平移棱镜480另一端反射的复合光束透过光隔离器450，透过光隔离器450的复合光束通过光准直器460射入光纤600内；然后将上盖板403粘接盖合于第二发射壳体404内安装槽顶面的开口侧，使得上盖板403、第二发射壳体404共同组成封闭壳体的一部分。

图28为本申请实施例提供的光模块中另一种光发射组件与电路板的局部装配剖视图。如图28所示，将第二发射壳体404通过卡槽406插入电路板300的插孔340内，使得插孔340的左侧电路板(如图18所示)插入第二发射壳体404的缺口4042内，插入缺口4042的电路板300背面可与第二发射壳体404的第四安装面4045相平齐；插孔340的右侧、前侧插入卡槽406的第二凹槽4062、第一凹槽4061内，以通过卡槽406实现电路板300与第二发射壳体404的固定连接。

将第二发射壳体404通过卡槽406与电路板300粘接固定后，将半导体制冷器470固定在第七安装面4046上，将激光器410、准直透镜420固定在半导体制冷器470的制冷面上，然后将光合波器440、第二光路平移棱镜480固定在第五安装面4044上，然后将光隔离器450固定在第六安装面4043上。

如此金手指端传过来的高频信号经过DSP芯片310处理后，经由布设在电路板300正面的高频信号线、打线传送至激光器410，驱动多个激光器410发射多路激光光束，多路激光光束经由多个准直透镜420转换为多路准直光束；多路准直光束经由光合波器440复合为一路复合光束，复合光束经第二光路平移棱镜480反射上移至电路板300正面的上侧，反射后的复合光束直接透过光隔离器450射入光准直器460，经由光准直器460射入光纤600内，实现了多路光束经一束光纤的发射。

在一些实施例中，DSP芯片310设置在电路板300的正面，而激光器410的打线表面高度与电路板300的正面相同，因此在电路板300的正面由DSP芯片310至插孔340布设有高频信号连接线，这一面的电路设计只要是为了将从金手指端传过来的高频信号，经过DSP芯片310处理后再经由高频信号线传送给激光器410。

本申请实施例所示的光发射组件400由光发射器组件、上盖板403、第二发射壳体404组成，上盖板403、第二发射壳体404共同组成一端设有缺口的壳体，电路板300伸入壳体的缺口中，使得电路板300与上盖板403、第二发射壳体404共同组成封闭壳体的一部分，再配合光准直器460形成完整的封闭腔体结构。

在一些实施例中，上盖板403、第二发射壳体404需要选用钨铜或其他具有良好导热性的金属材料，并适当增加第二发射壳体404的质量及上盖板403的面积，从而增加上盖板403与上壳体201的接触面积，进而提高光发射组件400的散热效率。

在一些实施例中，为方便将第二发射壳体404的热量传输至上壳体201，可在第二发射壳体404的顶面4041、上盖板403的顶面与上壳体201的内侧面之间设置导热垫片，如此第二发射壳体404的热量传输至导热垫片，导热垫片将热量传输至上壳体201，以有效改善散热效果。

在一些实施例中，光接收组件500与光发射组件400可并排设置在电路板300的同一面上，即光接收组件500设置在电路板300的正面，位于插孔340的一侧；光接收组件500与光发射组件400也可设置在电路板300的不同面上，即光接收组件500设置在电路板300的背面。

图29为本申请实施例提供的光模块中另一种光接收组件的翻转结构示意图。如图29所示，光接收组件500包括接收壳体，接收壳体罩扣于电路板300的正侧，与电路板300的正面密封连接；接收壳体内包括安装腔，安装腔内设置有光接收器组件，且安装腔朝向电路板300正面的一端设置有开口，光接收器件通过该开口与电路板300的正面连通。如此由接收壳体和电路板300形成封闭腔体结构，光接收器组件置于该封闭腔体结构内。

在一些实施例中，接收壳体承载所有无源光学部件，包括光接收准直器、分波器、聚焦镜和转角棱镜等，同时接收壳体在电路板300上覆盖探测器PD和TIA，及打线所需安全区域。如此，将光接收器组件固定安装在接收壳体的内腔内，然后将接收壳体翻转罩设在电路板300的正面上，以实现光接收组件500的密封装配。

接收壳体背向电路板300正面的一表面上设置有放气孔，放气孔与接收壳体的内腔相连通，接收壳体上的放气孔的封闭是在所有密封操作完成之后在进行，以保证在密封过程中所有密封区域不会由于空气膨胀导致出现漏气孔。

由于在传统光模块设计中，外部光纤与光模块的连接是通过外部光纤适配器插入光模块的光适配器中实现光纤的对接，这时适配器中的光纤法兰与光纤适配器存在端面的物理接触。当光模块进入制冷液中，接触面会受到制冷液的污染，造成额外损耗。而且在这种场景中，无法对被污染的端面进行清洁，形成永久损伤。

图30为本申请实施例提供的一种光模块中光纤与壳体的局部装配示意图。如图30所示，为了避免光模块进入制冷液时，制冷液对光纤与光纤适配器的接触面造成污染，本申请在光模块的光口205处采用光纤尾纤的连接方式，直接将光纤600导出，使得光纤600穿过光口205。

在一些实施例中，为了保护光纤600，在光口205处设置有光纤保护件610，该光纤保护件610插入光口205内，且光纤600嵌在光纤保护件610内，能够根除光纤600与光模块连接时的端口污染风险，保证光模块长期稳定工作。

本申请实施例提供的光模块应用于高度光通信模块结构设计，包括光学，结构，高频信号传输和散热等方面的创新考虑，将光发射组件设计成一个完全密闭的结构，从而解决了发射光路密封的问题；将光接收组件设计成完全密闭的结构，从而解决了接收光路密封的问题；光接口采用尾纤方式，取消光纤适配器至光模块的光接口、光适配器的接触连接，消除了光接口处的污染和密封问题；采用环氧体系胶水进行光组件以及光组件与电路板之间的密封连接，既起到结构连接和加固的作用，又起到密封作用，保证冷却液不会渗透进光发射组件和光接收组件内部；合理设计粘接界面，使上胶和粘接工艺简化，从而解决了部件装配粘接处的密封问题；结构设计简单，适合批量生产。

本申请通过独特的结构设计和安排，实现了对光模块中的自由光学光路的完全密闭封装，进而实现了光模块在液冷环境中长期和可靠的工作，极大改善了光发射组件和光接收组件的散热效果。

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：

电路板，其上设置有安装通孔；

光发射组件，与所述电路板电连接，用于发射光信号；

光纤适配器，与所述光发射组件通过光纤连接；

其中，所述光发射组件包括：

第一发射壳体，罩扣于所述电路板的正侧，与所述电路板的正面密封连接；包括安装内腔，所述安装内腔朝向所述电路板正面的一端设置有开口，所述安装内腔通过所述开口与所述安装通孔相连通；朝向所述光纤适配器的一端设置有通孔，所述通孔与所述安装内腔相连通；

发射盖板，设置于所述电路板的背侧，罩设于所述安装通孔上，与所述电路板的背面密封连接；

激光器，设置在所述安装内腔内，通过所述安装通孔位于所述电路板的背侧，用于产生激光光束；

第一光路平移棱镜，设置在所述安装内腔内，其一端通过所述安装通孔位于所述电路板的背侧、另一端位于所述电路板的正侧，用于将位于电路板背侧的激光光束反射至所述电路板的正侧；

光准直器，一端通过所述通孔插入所述第一发射壳体，另一端与所述光纤密封连接；与所述第一发射壳体的外侧壁密封连接。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述第一发射壳体的安装内腔包括第一安装面、第二安装面与第三安装面，所述通孔与所述第三安装面相连通，所述第三安装面与所述电路板正面的距离大于所述第二安装面与所述电路板正面的距离，所述第二安装面与所述电路板正面的距离大于所述第一安装面与所述电路板正面的距离；

所述激光器设置于所述第一安装面上，所述第一光路平移棱镜设置于所述第二安装面上。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述第一发射壳体背向所述电路板正面的表面上设置有第一放气孔，所述第一放气孔与所述安装内腔相连通。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述第一放气孔为锥形孔，所述锥形孔的直径尺寸由所述第一发射壳体的侧面向所述电路板正面的方向逐渐减小。

5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述第一放气孔与所述第三安装面相连通。

6.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述光发射组件还包括：

光合波器，设置于所述第二安装面上，用于将所述第一光路平移棱镜反射的激光光束复合为一路复合光束；

光隔离器，设置于所述第三安装面上，用于将所述光合波器输出的复合光束直接传输至所述光准直器。

7.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括：

光探测器，设置于所述电路板的背面上，位于所述发射盖板的内腔内，与所述电路板电连接，其光敏面朝向所述激光器的出光方向，用于采集透过所述第一光路平移棱镜的激光光束。

8.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括光接收组件，所述光接收组件与所述电路板电连接，用于接收光信号；

其中，所述光接收组件包括：

接收壳体，罩扣于所述电路板的正侧，与所述电路板的正面密封连接；包括安装槽，所述安装槽朝向所述电路板正面的一端设置有开口；

接收准直器，一端插入所述安装槽内，另一端通过光纤与所述光纤适配器连接；其与所述接收壳体的外侧壁密封连接。

9.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述电路板上设置有探测器与跨阻放大器，所述接收壳体通过所述开口将所述探测器、所述跨阻放大器置于所述安装槽内。

10.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述接收壳体背向所述电路板正面的表面上设置有第二放气孔，所述第二放气孔与所述安装槽相连通。