CN220543166U - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光模块，光模块包括上壳体和散热器，散热器固定于上壳体上。散热器包括散热器本体，散热器本体的内壁上设置有散热凸起，散热凸起的下表面与光模块的壳体连接。散热器本体的外壁上设置有多个散热柱，散热柱包括迎风面和背风面，迎风面为窄面，背风面为宽面，以使散热柱的形状趋于流线形，通过减少压差阻力减少流阻，进而增大空气流的流动速度，提高散热效率。散热柱包括多个迎风面，以接收多个来风方向的空气流，使得光模块适用于多个来风方向的应用场景。本申请中，散热柱包括多个迎风面，使得光模块适用于多个来风方向的应用场景；迎风面为窄面，背风面为宽面，减少流阻，增大空气流的流动速度，提高散热效率。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及光纤通信领域，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。

由于光模块的集成度越来越高，光模块的功率密度也不断增大，当芯片功率密度过大时，芯片处热量集中，无法扩散除去，产生局部高温区，将严重影响光模块在高温下的光电性能。随着光模块的速率越来越高，功耗也越来越高，光模块的散热设计变得非常重要。

实用新型内容

本申请提供了一种光模块，提高散热效率。

一种光模块，包括：

上壳体；

散热器，固定于上壳体上；散热器包括散热器本体，散热器本体的内壁上设置有散热凸起，散热凸起的上表面的散热面积大于散热凸起的下表面的散热面积；散热凸起的下表面与上壳体的外壁连接；散热器本体的外壁上设置有多个散热柱，散热柱包括多个迎风面，散热柱的迎风面为窄面，散热柱的背风面为宽面。

一种光模块，包括：

上壳体；

散热器，设置于上壳体上；散热器包括散热器本体，散热器本体的内壁上设置有散热凸起，散热凸起的上表面的散热面积大于散热凸起的下表面的散热面积；散热凸起的下表面与上壳体的外壁连接；散热器本体的外壁上设置有多个散热柱，散热柱包括多个迎风面，散热柱的迎风面为窄面，散热柱的背风面为宽面；散热柱中与迎风面连接的一面弯折；散热柱中与迎风面连接的一面包括两个连接面，两个连接面连接。

有益效果：本申请提供了一种光模块，包括上壳体和散热器，散热器固定于上壳体上。散热器包括散热器本体，散热器本体的内壁上设置有散热凸起，散热凸起的下表面与光模块的壳体连接，散热凸起的上表面的散热面积大于散热凸起的下表面的散热面积，以使散热凸起为梯形凸起，增大横向散热面积，提高散热效率。散热器本体的外壁上设置有多个散热柱，散热柱包括多个迎风面，以接收多个来风方向的空气流，使得光模块适用于多个来风方向的应用场景。散热柱包括迎风面和背风面，迎风面为窄面，背风面为宽面，以使散热柱的形状趋于流线形，通过减少压差阻力减少流阻，进而增大空气流的流动速度，进一步提高散热效率。本申请中，散热柱包括多个迎风面，以接收多个来风方向的空气流，使得光模块适用于多个来风方向的应用场景；迎风面为窄面，背风面为宽面，减少流阻，增大空气流的流动速度，进一步提高散热效率。

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为根据一些实施例提供的一种光通信系统局部架构图；

图2为根据一些实施例提供的一种上位机的局部结构图；

图3为根据一些实施例提供的一种光模块的结构图；

图4为根据一些实施例提供的一种光模块的分解图；

图5为根据一些实施例提供的上壳体与散热器的分解图；

图6为根据一些实施例提供的一种散热器的结构图；

图7为根据一些实施例提供的另一种散热器的结构图；

图8为根据一些实施例提供的另一种散热器在另一视角下的结构图；

图9为根据一些实施例提供的一种散热柱的结构图；

图10为根据一些实施例提供的另一种散热柱的结构图。

具体实施方式

光通信技术在信息处理设备之间建立信息传递，光通信技术将信息加载到光上，利用光的传播实现信息的传递，加载有信息的光就是光信号。光信号在信息传输设备中传播，可以减少光功率的损耗，实现高速度、远距离、低成本的信息传递。信息处理设备能够处理的信息以电信号的形态存在，光网络终端/网关、路由器、交换机、手机、计算机、服务器、平板电脑、电视机是常见的信息处理设备，光纤及光波导是常见的信息传输设备。

信息处理设备与信息传输设备之间的光信号、电信号相互转换，是通过光模块实现的。例如，在光模块的光信号输入端和/或光信号输出端连接有光纤，在光模块的电信号输入端和/或电信号输出端连接有光网络终端；来自光纤的第一光信号传输进光模块，光模块将第一光信号转换为第一电信号，光模块将第一电信号传输进光网络终端；来自光网络终端的第二电信号传输进光模块，光模块将第二电信号转换为第二光信号，光模块将第二光信号传输进光纤。由于信息处理设备之间可以通过电信号网络相互连接，所以至少需要一类信息处理设备直接与光模块连接，并不需要所有类型的信息处理设备均直接与光模块连接，直接连接光模块的信息处理设备被称为光模块的上位机。

图1为根据一些实施例提供的一种光通信系统局部架构图。如图1所示，光通信系统的局部呈现为远端信息处理设备1000、本地信息处理设备2000、上位机100、光模块200、光纤101以及网线103。

光纤101的一端向远端信息处理设备1000方向延伸，另一端接入光模块200的光接口。光信号可以在光纤101中发生全反射，光信号在全反射方向上的传播几乎可以维持原有光功率，光信号在光纤101中发生多次的全反射，将来自远端信息处理设备1000方向的光信号传输进光模块200中，或将来自光模块200的光向远端信息处理设备1000方向传播，实现远距离、功率损耗低的信息传递。

光纤101的数量可以是一根，也可以是多根(两根及以上)；光纤101与光模块200采用可插拔式的活动连接，也可采用固定连接。

上位机100具有光模块接口102，光模块接口102被配置为接入光模块200，从而使得上位机100与光模块200建立单向/双向的电信号连接；上位机100被配置为向光模块200提供数据信号，或从光模块200接收数据信号，或对光模块200的工作状态进行监测、控制。

上位机100具有对外电接口，如通用串行总线接口(Universal Serial Bus，USB)、网线接口104，对外电接口可以接入电信号网络。示例地，网线接口104被配置为接入网线103，从而使得上位机100与网线103建立单向/双向的电信号连接。

光网络终端(ONU，Optical Network Unit)、光线路终端(OLT，Optical LineTerminal)、光网络设备(ONT，Optical Network Terminal)及数据中心服务器为常见的上位机。

网线103的一端连接本地信息处理设备2000，另一端连接上位机100，网线103在本地信息处理设备2000与上位机100之间建立电信号连接。

示例地，本地信息处理设备2000发出的第三电信号通过网线103传入上位机100，上位机100基于第三电信号生成第二电信号，来自上位机100的第二电信号传输进光模块200，光模块200将第二电信号转换为第二光信号，光模块200将第二光信号传输进光纤101，第二光信号在光纤101中传向远端信息处理设备1000。

示例地，来自远端信息处理设备1000方向的第一光信号通过光纤101传播，来自光纤101的第一光信号传输进光模块200，光模块200将第一光信号转换为第一电信号，光模块200将第一电信号传输进上位机100，上位机100基于第一电信号生成第四电信号，上位机100将第四电信号传入本地信息处理设备2000。

光模块是实现光信号与电信号相互转换的工具，在上述光信号与电信号的转换过程中，信息并未发生变化，信息的编解码方式可以发生变化。

图2为根据一些实施例提供的一种上位机的局部结构图。为了清楚地显示光模块200与上位机100的连接关系，图2仅示出了上位机100与光模块200相关的结构。如图2所示，上位机100还包括设置于壳体内的PCB电路板105、设置在PCB电路板105的表面的笼子106、设置于笼子106上的散热器107、以及设置于笼子106内部的电连接器(图中未示出)，散热器107具有增大散热面积的凸起结构，翅片状结构是常见的凸起结构。

光模块200插入上位机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的电接口与笼子106内部的电连接器连接。

图3为根据一些实施例提供的一种光模块的结构图。图4为根据一些实施例提供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(shell)、设置于壳体内的电路板300、光发射部件400和光接收部件500。但本公开并不局限于此，在一些实施例中，光模块200包括光发射部件400和光接收部件500之一。

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为电接口，电路板300的金手指从电接口伸出，插入测试主机的电连接器中；开口205为光口，被配置为接入光纤101，以使光纤101连接光模块200中的光发射部件400和/或光接收部件500。

采用上壳体201、下壳体202结合的装配方式，便于将电路板300、光发射部件400、光接收部件500等组件安装到上述壳体中，由上壳体201、下壳体202可以对这些组件形状封装保护。此外，在装配电路板300、光发射部件400与光接收部件500等组件时，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600。解锁部件600被配置为实现光模块200与测试主机之间的固定连接，或解除光模块200与测试主机之间的固定连接。

例如，解锁部件600位于下壳体202的两个下侧板2022的外侧，包括与测试主机的笼子106匹配的卡合部件。当光模块200插入笼子106里时，由解锁部件600的卡合部件将光模块200固定在笼子106里；拉动解锁部件600时，解锁部件600的卡合部件随之移动，进而改变卡合部件与测试主机的连接关系，以解除光模块200与测试主机的卡合固定连接，从而可以将光模块200从笼子106里抽出。

电路板300包括电路走线、电子元件及芯片等，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)、激光驱动芯片、跨阻放大器(Transimpedance Amplifier，TIA)、限幅放大器(limiting amplifier)、时钟数据恢复芯片(Clock and Data Recovery，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上述电子元件和芯片；硬性电路板还便于插入测试主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。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，以提供更多的引脚。金手指被配置为与测试主机建立电连接，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。

光发射部件400和/或光接收部件500位于电路板300的远离金手指的一侧；在一些实施例中，光发射部件400及光接收部件500分别与电路板300物理分离，然后分别通过相应的柔性电路板或电连接件与电路板300电连接；在一些实施例中，光发射部件和/或光接收部件可以直接设置在电路板300上，可以设置在电路板的表面，也可以设置在电路板的侧边。

光发射部件400和光接收部件500分别用于实现光信号的发射和光信号的接收。对于光信号发射，电路板300上的金手指上输入的高频差分信号经数字信号处理(DigitalSignal Processing，DSP)芯片301进行信号处理后，通过电路板300上的信号走线连接到光发射部件400形成光信号。对于光信号接收，光纤插座输入的光信号，依次经光纤传输给光接收部件500，光接收部件500将该光信号转换为电信号后，经电路板300上的信号走线发送至DSP芯片301，经DSP芯片301处理后，输出高频差分信号到电路板300上的金手指。

由于DSP芯片301本质就是一个集成电路，所以随着光模块通信速率的提高以及光模块集成度的提高，其热量密度也越来越大。当其散热不好时，尤其对于产品结构尺寸较大的产品，如OSFP产品，将产生局部高温区，进而会影响光模块在高温下的光电性能。针对上述问题，本申请实施例中采用散热柱的迎风面为窄面，背风面为宽面对光模块200进行散热。

图5为根据一些实施例提供的上壳体与散热器的分解图。图6为根据一些实施例提供的一种散热器的结构图。如图5和图6所示，在一些实施例中，上壳体201上设置有散热器203，即散热器203位于上壳体201的外壁上，散热器203包括散热器本体231，散热器本体231的外壁上设置有多个散热柱232，散热柱232具有多个侧面，多个侧面均可作为迎风面，以接收来自多个来风方向的空气流，使得光模块不仅适用于左右来风方向的应用场景，还适用于多个来风方向的应用场景，以满足光模块的兼容性。其中，该上壳体201的外壁为盖板2011的外壁。

在多个来风方向的应用场景下，具有多个迎风面的光模块，可以接收来自多个来风方向的空气流，以提高散热效率。

在一些实施例中，散热柱232的多个迎风面与其对应的背风面的尺寸相同，以使散热柱232的形状为立方体。

图7为根据一些实施例提供的另一种散热器的结构图。图8为根据一些实施例提供的另一种散热器在另一视角下的结构图。如图7和图8所示，为了提高散热效率，在一些实施例中，散热器203包括散热器本体231，散热器本体231的内壁设置有散热凸起233，散热凸起233与上壳体201的盖板2011连接，以便于散热凸起233将光模块200产生的热量传递至散热器本体231。

散热凸起233的上表面与散热器本体231的内壁接触连接，散热凸起233的下表面与光模块200的上壳体201的盖板2011的外壁(即上壳体201的外壁)连接，散热凸起233的上表面的散热面积大于散热凸起233的下表面的散热面积，以使散热凸起233为梯形凸起，即散热凸起233有拔模斜度。梯形凸起增大散热凸起233的横向散热面积，提高散热效率。

拔模斜度太小，散热凸起233的加工难度大，且散热凸起233与盖板2011的接触面的散热面积小，拔模斜度太大，用料更多成本更高。因此，在一些实施例中，散热凸起233的拔模斜度为60°，增大了横向散热面积，提高散热效率。

在一些实施例中，散热凸起233与散热器本体231具有相同的导热系数，散热凸起233与散热器本体231的内壁为一体成型结构，便于加工。

在一些实施例中，散热凸起233与散热器本体231具有相同的导热系数，散热凸起233固定于散热器本体231的内壁，便于根据具体情形调整散热器本体231上散热凸起233的数量。

在一些实施例中，散热凸起233的导热系数大于散热器本体231的导热系数，散热凸起233固定于散热器本体231的内壁，提高散热效率。

在一些实施例中，散热凸起233与光模块200的盖板2011的外壁直接硬接触，或者，散热凸起233与光模块200的盖板2011的外壁通过导热介质接触，便于散热。

如图7所示，为了进一步提高散热效率，在一些实施例中，散热柱232包括至少四个迎风面和对应迎风面的背风面，以接收至少四个来风方向的空气流，使得光模块适应于多个来风方向的应用场景，进而提高散热效率；散热柱232的迎风面为窄面，散热柱232的背风面为宽面，以使散热柱232的形状趋于流线形，通过减少压差阻力减少流阻，进而增大空气流的流动速度，进一步提高散热效率。其中，迎风面为最先迎风的一面，背风面为避风的一面。

在一些实施例中，散热柱232中与迎风面连接的一面弯折，以增加散热柱232的散热面积，提高散热效率。

在一些实施例中，散热柱232中与迎风面连接的一面包括两个连接面，两个连接面连接，以使两个连接面之间的夹角为预设夹角。其中，预设夹角可以为直角，也可以是锐角。

图9为根据一些实施例提供的一种散热柱的结构图。如图9所示，在一些实施例中，散热柱232中与迎风面连接的一侧为任意两个迎风面之间的连接区域，该连接区域包括两个连接面，两个连接面之间的夹角为直角，以使散热柱232的形状为十字架形。

如图9所示，散热柱232的a面、b面、c面和d面均可作为迎风面，a面与b面之间的连接区域包括连接面a₁和连接面a₂，连接面a₁和连接面a₂相互垂直。散热柱232的迎风面为a面，b₁、b₂、c、c₁和c₂组成与迎风面a面对应设置的背风面。

十字架形的散热柱相对于立方体的散热柱具有相同的散热面积，迎风面具有相同的迎风方向，以接收吹向四个迎风面的空气流，不仅满足光模块的兼容性，还能提高散热效率。

十字架形的散热柱的迎风面为窄面，十字架形的散热柱的背风面为宽面，相对于立方体的散热柱，该十字架形的散热柱的更趋向于流线形，通过减少压差阻力减少流阻，进而增大空气流的流动速度，进一步提高散热效率。

图10为根据一些实施例提供的另一种散热柱的结构图。如图10所示，在一些实施例中，散热柱232中与迎风面连接的一侧为任意两个迎风面之间的连接区域，该连接区域包括两个连接面，两个连接面之间的夹角为锐角，以使散热柱232的形状为米字形。

如图10所示，散热柱232的a面、b面、c面、d面、e面、f面、g面和h面均可作为迎风面。

相对于立方体的散热柱，米字形的散热柱不仅增加了散热柱的散热面积，还增加了多个迎风方向以接收吹向八个迎风面的空气流，不仅满足光模块的兼容性，还能提高散热效率。

米字形的散热柱的迎风面为窄面，米字形的散热柱的背风面为宽面，相对于立方体的散热柱，该米字形的散热柱的更趋向于流线形，通过减少压差阻力减少流阻，进而增大空气流的流动速度，进一步提高散热效率。

笼子106的散热器107也可采用上述散热器的设计，以提高笼子106的散热效率。

在一些实施例中，包括上壳体和散热器，散热器固定于上壳体上。散热器包括散热器本体，散热器本体的内壁上设置有散热凸起，散热凸起的下表面与光模块的壳体连接，散热凸起的上表面的散热面积大于散热凸起的下表面的散热面积，以使散热凸起为梯形凸起，增大横向散热面积，提高散热效率。散热器本体的外壁上设置有多个散热柱，散热柱包括多个迎风面，以接收多个来风方向的空气流，使得光模块适用于多个来风方向的应用场景。散热柱包括迎风面和背风面，迎风面为窄面，背风面为宽面，以使散热柱的形状趋于流线形，通过减少压差阻力减少流阻，进而增大空气流的流动速度，进一步提高散热效率。在一些实施例中，散热柱包括多个迎风面，以接收多个来风方向的空气流，使得光模块适用于多个来风方向的应用场景；迎风面为窄面，背风面为宽面，减少流阻，增大空气流的流动速度，进一步提高散热效率。

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 (8)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

上壳体；

散热器，固定于所述上壳体上；所述散热器包括散热器本体，所述散热器本体的内壁上设置有散热凸起，所述散热凸起的上表面的散热面积大于所述散热凸起的下表面的散热面积；所述散热凸起的下表面与所述上壳体的外壁连接；所述散热器本体的外壁上设置有多个散热柱，所述散热柱包括多个迎风面，所述散热柱的迎风面为窄面，所述散热柱的背风面为宽面。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述散热柱中与所述迎风面连接的一面弯折。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述散热柱中与所述迎风面连接的一面包括两个连接面，两个所述连接面之间的夹角为直角。

4.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述散热柱中与所述迎风面连接的一面包括两个连接面，两个所述连接面之间的夹角为锐角。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述散热凸起为梯形凸起，所述梯形凸起的拔模斜度为60°。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括下壳体；

所述下壳体，与所述上壳体围成壳体；其中，所述上壳体包括盖板，所述散热凸起设置于所述盖板上；

电路板，位于所述壳体内；

光发射部件，位于所述壳体内，与所述电路板连接，用于发射光信号；

光接收部件，位于所述壳体内，与所述电路板连接，用于接收光信号。

7.一种光模块，其特征在于，包括：

上壳体；

散热器，设置于所述上壳体上；所述散热器包括散热器本体，所述散热器本体的内壁上设置有散热凸起，所述散热凸起的上表面的散热面积大于所述散热凸起的下表面的散热面积；所述散热凸起的下表面与所述上壳体的外壁连接；所述散热器本体的外壁上设置有多个散热柱，所述散热柱包括多个迎风面，所述散热柱的迎风面为窄面，所述散热柱的背风面为宽面；所述散热柱中与所述迎风面连接的一面弯折；所述散热柱中与所述迎风面连接的一面包括两个连接面，两个所述连接面连接。

8.根据权利要求7所述的光模块，其特征在于，两个所述连接面之间的夹角为预设夹角。