CN209879078U - 光模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光模块，所述光模块包括壳体、设于所述壳体内的基板、光学组件、光发射器、光接收器和印刷电路板以及设于所述印刷电路板上的电子元件。光学组件和光发射器固定于基板上；基板为金属材质，基板与所述导热连接，光发射器产生的热量经过基板散热至壳体；光发射器发出的光经光学组件后传输至光模块外，从光模块外入射的光经光学组件后入射到光接收器。该光模块组装时可以参考同一个基准，从而方便各元件的耦合，降低组装成本。

Description

光模块

技术领域

本实用新型涉及光通信元件制造技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

随着5G通信的飞速发展和云计算需求的日益旺盛，市场对高速光模块的需求与日俱增。为响应市场对高带宽高速率数据传输的需求，模块设计越来越往小型化高密度的方向发展。中国专利申请CN 201710591780.5提出了一种光模块，其将发射端和接收端分开设置，并将激光器阵列放置在热沉上进行散热。光学系统和光纤连接器固定在一起，光学系统里会设置光学组件。然后将整个光学系统与热沉组装在一起。该光模块在的激光器和光电探测器进行组装时是以热沉上作为基准进行组装，光学系统中的光学组件在组装时会以光学系统为基准进行组装。最终光学系统和热沉还要组装在一起，光学系统中的光学元件也要与激光器和光电探测器进行耦合。光模块的耦合难度就会增加，组装成本也会增加。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光模块，该光模块耦合更加方便，组装成本更低。

为实现上述实用新型目的之一，本申请一实施方式提供一种光模块，所述光模块包括壳体、设于所述壳体内的基板、光学组件、光发射器、光接收器和印刷电路板以及设于所述印刷电路板上的电子元件，

所述光学组件和光发射器固定于所述基板上；

所述基板为金属材质，所述基板与所述壳体导热连接，所述光发射器产生的热量经过所述基板散热至所述壳体；

所述光发射器发出的光经所述光学组件后传输至光模块外，从光模块外入射的光经所述光学组件后入射到所述光接收器。

作为本申请的一个实施方式，所述基板上设有对所述光学组件中的至少部分元件进行限位的限位部。

作为本申请的一个实施方式，所述光发射器包括多个激光器，所述光接收器包括多个光电探测器，所述光学组件包括波分复用器，所述波分复用器对光发射器发出的光进行合束处理，对传输至光电探测器的光进行分束处理。

作为本申请的一个实施方式，所述基板包括上表面和与所述上表面对应的下表面，所述光发射器和与所述光发射器对应的光学组件设置于所述基板的上表面上，所述光接收器和与所述光接收器对应的光学组件设置于所述基板的下表面上。

作为本申请的一个实施方式，所述基板包括上表面和与所述上表面对应的下表面；所述光发射器和与所述光发射器对应的光学组件中的其中一部分设置于所述基板的上表面上，另一部分设置于所述基板的下表面上；所述光接收器和与所述光接收器对应的光学组件中的一部分设置于所述基板的下表面上，另一部分设置于所述基板的上表面上。

作为本申请的一个实施方式，所述基板上设有光纤连接器，所述光纤连接器与所述波分复用器相光耦合。

作为本申请的一个实施方式，所述电路板为硬质电路板，所述硬质电路板的一端固定于所述基板上，所述硬质电路板的另一端设有与光模块外部连接的电性接口。

作为本申请的一个实施方式，所述光接收器固定于所述硬质电路板上。

作为本申请的一个实施方式，所述基板上设有对位标记。

作为本申请的一个实施方式，所述对位标记为贯穿所述基板的通孔。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：本申请在组装光学组件、激光器和光电探测器时可以参考同一个基准，从而方便各元件的耦合，降低组装成本。

附图说明

图1是本申请实施例1的光模块结构示意图；

图2是图1所示光模块的爆炸图；

图3是图2所示光模块去掉壳体后的结构示意图；

图4是图3所示光模块另一视角的结构示意图；

图5是实施例2的光模块结构示意图；

图6是图5所示光模块去掉壳体后的结构示意图；

图7是图6所示光模块另一视角的结构示意图；

图8是实施例3的光模块内部结构示意图。

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。

另外，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

再者，应当理解的是尽管术语第一、第二等在本文中可以被用于描述各种元件或结构，但是这些被描述对象不应受到上述术语的限制。上述术语仅用于将这些描述对象彼此区分开。例如，第一表面可以被称作第二表面，同样，第二表面也可以被称作第一表面，这并不背离该申请的保护范围。

本申请提供一种光模块。该光模块用于光信号的收发传输。其可以是 QSFP封装、OSFP封装，也可以是SFP封装等封装形式，可用于数据中心或者电信市场。该光模块包括壳体、设于壳体内的基板、光学组件、光发射器、光接收器和印刷电路板以及设于印刷电路板上的电子元件。光学组件、光发射器和光接收器固定于基板上；基板为金属材质，基板与壳体导热连接，光发射器产生的热量经过基板散热至所述壳体；光发射器发出的光经所述光学组件后传输至光模块外，从光模块外入射的光经所述光学组件后入射到所述光接收器。该光模块的光学组件、激光器和光电探测器在组装时可以参考基板作为同一个基准，具有耦合方便，组装成本低得优点。下面将结合两个实施例具体介绍一下本申请的光模块。

实施例1

请参考图1，该实施例的光模块100包括壳体110和拉环112。壳体110 由上壳体和下壳体组成。拉环112固定在壳体110上。壳体110的左右两端分别是光接口114和电接口116。

请参考图2，上壳体和下壳体通过螺丝118固定在一起。壳体110内设有电路板120，电路板120为硬质电路板，其上设有多个电子元件122。电子元件122可以是电容、电阻、电子芯片等。电路板120靠近电接口116的一端设有金手指124，金手指124主要用于与外部元件(例如，交换机)进行电性连接，从而实现信号的交换。电路板120上与金手指124相对的另一端固定有基板130。基板130上固定有盖板136。基板130和盖板136形成一个盒子，它们中间设置有光学组件、光发射器和光接收器。基板130和盖板136所形成的盒子可以是气密盒子也可以是非气密盒子。基板130和电路板120固定在壳体110中时，基板130与壳体110相导热连接，基板130与壳体110之间可以设置导热垫以更好的散热。

此处基板130靠近光接口114的位置设有光学连接器134。该实施例中，光学连接器的数量为两个，其中一个光学连接器用于发射光学信号，另一个用于接收光学信号。基板130为L形，光学连接器134固定在L形基板130 的侧壁上。

请参考图3和图4，在该实施例中，电路板120部分固定于基板130。基板130为金属材料制成。此处是采用可伐制成，在热量比较集中的地方，可以嵌入钨铜以加强散热。基板130包括一个底面和三个侧壁。三个侧壁的其中一个侧壁上固定有光纤连接器134。基板130上与光纤连接器134相对的位置固定电路板120，电路板120胶黏固定于基板130上。基板130上设有光学组件、对位标记132、限位部138、光发射器150和光接收器160。

其中，光学组件包括波分复用器142、耦合透镜144和折光棱镜146。对位标记132为贯穿基板130的通孔，在其它实施例中，对比表格也可以是画在基板上的标线、基板上的凸起、凹槽或者固定在基板的元件等。限位部 138的数量和位置可以根据需要进行设计，其存在可以方便基板130上光学组件的固定。光发射器150包括多个激光器，激光器采用阵列排列。光接收器160包括多个光电探测器，光电探测器采用阵列排列。激光器和与其对应的耦合透镜、波分复用器等组成光发射组件；光电探测器与其对应的耦合透镜、波分复用器等组成光接收器组件；光发射组件和光接收组件在基板130 的同一表面上，形成并排布置。在其它实施例中，其也可以分布在基板130 的不同平面上，形成层叠布置。激光器下面设置陶瓷块，陶瓷块下面可以设置散热胶然后固定在基板130上。这样激光器产生的热量能够通过基板130 散热到壳体110上，并进一步散热到壳体110外部。在该实施例中，光电探测器固定在电路板120上，电路板120为硬板并且固定在基板130上，这样光电探测器与激光器、光学组件等也是共基准进行贴装的。当然，在其它实施例中，光电探测器也可以固定在基板130上。

下面简单介绍一下该光模块100的光路。激光器发出的光经过耦合透镜 144准直，从耦合透镜144出来的光到达波分复用器142(此处为发射端波分复用器)，从波分复用器出来的光经过折光棱镜146后到达光纤连接器134 (此处为发射端光纤连接器)。光纤连接器134中科院集成有隔离器。从光纤连接器134(此处为接收端光纤连接器)进入光模块的光经过对应的折光棱镜后到达波分复用器142(此处为接收端波分复用器)，从波分复用器142出来的光最终到达光电探测器。需要说明的是，发射光路和接收光路中的部分元件可以增加、减少、替换或者共用。例如，折光棱镜可以根据实际需要省去，或者用光纤替代。

实施例2

请参考图5，该实施例提供一种光模块200。该光模块200包括壳体220 和拉环212。该实施例的光模块200与实施例1的光模块100结构相类似。不同之处在于，实施例1的光模块100具有两个光纤连接器，激光器数量为四个，光电探测器的数量也为四个，它们布置在基板的同一个表面上。该实施例的光模块200具有四个光纤连接器，激光器的数量为八个，光电探测器的数量也为八个，它们布置在基板相对的两个表面上。下面将进行详细说明。

请参考图6和图7，图6和图7为去掉壳体220后光模块的内部结构示意图，图6和图7分别展示了不同视角的光模块内部结构示意图。该光模块 200的基板230包括上表面231和下表面233。基板230的上表面231和下表面233相对设置。请参考图6，电路板220部分固定在上表面231上，电路板220上设有电子元件222。上表面231上还设有八个激光器组成的光发射器250，及与激光器相对应的八个耦合透镜244、两个波分复用器242、折光棱镜246及其中两个光纤连接器234。基板230上设有限位部238和对位标记232，限位部238用来限制波分复用器242的位置，对位标记232用来组装时以此为基准进行组装。八个激光器固定在基板230上，并位于电路板 220的端部。

请参考图7，基板230上开有通孔235，从而露出电路板220。通孔235 为长方形，光接收器260设置在通孔235中的电路板220上。光接收器260 包括8个光电探测器。基板230的下表面上设有两组波分复用器242、折光棱镜246和对位标记232。从其中另外两个光纤连接器234发出的光经过波分复用器242后到达光电探测器。

该光模块共用了四组波分复用器，四个光纤连接器以及多个耦合透镜、折光棱镜、光电探测器和激光器等。本领域技术人员可以理解的是，上述元件的数量和种类可以根据需要进行调整。例如，当该光模块为单纤双向光模块时，光纤连接器的数量可以减半，并相应增加环形器等元件。

另外，对位标记232的数量为两个，其采用通孔的形式，方便基板230 上表面231和下表面232采用相同的对位标记，从而统一对位基准，提高组装精度和便利性。本实施例的光发射组件和光接收组件分别布置在基板230 的上表面231和下表面233上，在其它实施例中，也可以是部分光发射组件和部分光接收组件布置在基板230的上表面231上，另一部分光发射组件和另一部分光接收组件布置在基板230的下表面233上。

实施例3

请参考图8，该实施例提供一种光模块。该实施例的光模块与实施例1 的光模块100结构相类似。不同之处在于，实施例1的光模块与本实施例的光模块实现波分复用功能的元件结构不同。实施例1中的波分复用器采用滤波片和反射镜组合的方式实现波分复用功能。本实施例采用AWG(Arrayed Waveguide Gratings，阵列波动光栅)实现波分复用的功能。

具体的，该实施例的光模块内部包括电路板320，固定在电路板320一端的基板330，基板330上远离电路板320的一端设有光接口314。基板330 上设有光发射器和与相应的光学组件，以将光发射器发出的光导至光接口 114。电路板320为硬质电路板，电路板320上设有光接收器和AWG，AWG 远离光接收器的一端与光纤370耦合。光纤的另一端与光接口114连接。从光接口114入射的光信号经过光纤370后到达AWG，然后再传输至光接收器。此处的光纤固定在基板330上，光纤可以通过环绕在固定块上以整理光纤，防止光纤损坏或造成信号不良，通过盘纤亦可以吸收光纤长度公差。

本实施例的光模块的发射端采用和实施例1的发射端相同的结构。当然，发射端也可以采用AWG的结构，或者其它合适的结构。

本申请的光学组件、激光器、光电探测器、电路板、甚至是光纤连接器均固定在同一块基板上。这样，各个元件在组装时可以参考同一个基准，无需在组装前参考不同的基准。这样，各个元件耦合起来会更加方便，组装成本也更低。

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，它们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 (10)

1.一种光模块，所述光模块包括壳体、设于所述壳体内的基板、光学组件、光发射器、光接收器和印刷电路板以及设于所述印刷电路板上的电子元件，其特征在于，

所述光学组件和光发射器固定于所述基板上；

所述基板为金属材质，所述基板与所述壳体导热连接，所述光发射器产生的热量经过所述基板散热至所述壳体；

所述光发射器发出的光经所述光学组件后传输至光模块外，从光模块外入射的光经所述光学组件后入射到所述光接收器。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述基板上设有对所述光学组件中的至少部分元件进行限位的限位部。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述光发射器包括多个激光器，所述光接收器包括多个光电探测器，所述光学组件包括波分复用器，所述波分复用器对光发射器发出的光进行合束处理，对传输至光电探测器的光进行分束处理。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述基板包括上表面和与所述上表面对应的下表面，所述光发射器和与所述光发射器对应的光学组件设置于所述基板的上表面上，所述光接收器和与所述光接收器对应的光学组件设置于所述基板的下表面上。

5.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述基板包括上表面和与所述上表面对应的下表面；所述光发射器和与所述光发射器对应的光学组件中的其中一部分设置于所述基板的上表面上，另一部分设置于所述基板的下表面上；所述光接收器和与所述光接收器对应的光学组件中的一部分设置于所述基板的下表面上，另一部分设置于所述基板的上表面上。

6.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述基板上设有光纤连接器，所述光纤连接器与所述波分复用器相光耦合。

7.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述电路板为硬质电路板，所述硬质电路板的一端固定于所述基板上，所述硬质电路板的另一端设有与光模块外部连接的电性接口。

8.根据权利要求7所述的光模块，其特征在于，所述光接收器固定于所述硬质电路板上。

9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的光模块，其特征在于，所述基板上设有对位标记。

10.根据权利要求9所述的光模块，其特征在于，所述对位标记为贯穿所述基板的通孔。