CN112346181A - 一种光模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种八路信号传输的光收发模块，包括：两个四路光发射器和两个四路光接收器，每个光发射器均包括四路激光器，四路耦合透镜，平面光波导合波器，每个光接收器均包括一个平面光波导分波器，一个跨导放大器和四路探测器。激光器与电路板实现电连接，其发出的激光信号通过透镜，耦合进对应的平面光波导合波器端口，经合波后进入光纤组件输出到外界光纤中。光接收器件则将探测器，跨阻放大器直接放置在电路板上，然后焊接于电路板，输入光信号通过光接口进入光纤组件，经平面光波导分波器分光后，进入对应的光探测器。本发明通过采用平面光波导器件，可以减少封装采用的元件，减小体积，简化光路，提高光路稳定性，提高良率，降低成本。
Description
技术领域
本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种八路信号并行传输的光模块。
背景技术
近年来，由于接入网及数据中心的发展应用，需要寻求更加经济有效的扩展带宽方式，增加网络容量。按照传统方案大规模连接点分配和光纤光缆密集化正在发生。而每一个节点均需要一根光纤进行互联，因此光纤的需求量呈螺旋式上升，而铺设这些光纤的空间和物理路径是有限的。
波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)是一种面向城域网接入层的低成本传输技术。从原理上讲，WDM就是利用光复用器将不同波长的光信号复用至单根光纤进行传输，在链路的接收端，借助光解复用器将光纤中的混合信号分解为不同波长的信号，连接到相应的接收设备。WDM***可以显著提高光纤的传输容量，提高对光纤资源的利用率。因而基于光纤复用的高速率波分复用***成为关键。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种光模块，通过采用平面光波导器件，可以减少封装采用的元件，减小体积，简化光路，提高光路稳定性，提高良率，降低成本。
为实现上述目的，本发明提供了一种光模块，包括：位于同一侧的两个四路光发射器件和两个四路光接收器件；
其中，两个四路光发射器件均包括：四个激光器、四个耦合透镜、合波器、光纤连接器及LC输出端口；
两个四路光接收器件均包括：LC输入端口、光纤连接器、分波器及四路光电探测器；
其中，对于每个四路光发射器件，各激光器发射的激光光束分别经由与每个激光器对应的耦合透镜耦合后，进入合波器，由合波器将四路耦合激光光束汇聚成一束合波光束后，通过四路光发射器件中的光纤连接器进入LC输出端口；
对于每个四路光接收器件，由LC输入端口接收激光光束后，通过四路光接收器件中的光纤连接器进入分波器，由分波器分波为四路分波光束后进入对应的光电探测器。
在一些可选的实施方案中，两个四路光发射器件并行排列，两个四路光接收器件并行排列于两个四路光发射器件的后方靠近PCBA金手指的方向。
在一些可选的实施方案中，各光发射器件中还包括驱动放大器；
八路电信号通过PCBA金手指进入到PCBA中，分别给到各光发射器件对应的驱动放大器，由各光发射器件对应的驱动放大器分别将电信号调制到对应的激光器上，从而将电信号转化成光信号。
在一些可选的实施方案中，两个四路光发射器中的激光器、耦合透镜和合波器均放置在位于PCBA上的金属基座上。
在一些可选的实施方案中，各激光器输出的激光波长不同。
在一些可选的实施方案中，各耦合透镜可以是单个的分立透镜，也可以是4个透镜的阵列。
在一些可选的实施方案中，对于每个四路光发射器件，激光器与合波器的耦合通过透镜将激光器发出来的光进行整形汇聚后耦合进合波器，通过透镜的选型和调节合波器与激光器之间的间距能够调节光耦合效率，将最后输出的光功率控制在需要的范围之内。
在一些可选的实施方案中，各四路光接收器件还包括：跨阻抗放大器；
对于每个四路光接收器件，由分波器分波的四路分波光束分别经过四个波导端口后，进入与每个波导端口对应的光电探测模块，然后经过跨阻抗放大器放大后通过PCBA金手指输出。
在一些可选的实施方案中，两个四路光发射器件共同采用封装盖板进行密封，两个四路光接收器件分别采用一个封装盖板进行密封。
在一些可选的实施方案中，两个四路光发射器件整体封装在一个金属基板上。
在一些可选的实施方案中，各四路光发射器件和各四路光接收器件均采用直出光纤的形式。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明的收发模块包括：两个四路光发射器和两个四路光接收器，每个光发射器均包括四路激光器，四路耦合透镜，平面光波导合波器，每个光接收器均包括一个平面光波导分波器，一个跨导放大器和四路探测器。激光器通过金丝焊接与电路板实现电连接，激光器发出的激光信号通过位于平面光波导芯片和激光器之间的透镜，耦合进对应的平面光波导复用器端口，经合波后进入光纤组件输出到外界光纤中。多路光接收器件则将探测器，跨阻放大器直接放置在电路板上，然后使用金丝焊接与电路板，输入光信号通过光接口进入光纤组件，经平面光波导解复用器分光后，进入对应的光探测器，实现光信号到电信号的转换。本发明通过采用平面光波导器件，可以减少封装采用的元件，减小体积，简化光路，提高光路稳定性，提高良率，降低成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种打开光器件外盖后的俯视图；
图2是本发明实施例提供的一种封装上光器件外盖后的俯视图；
图3是本发明实施例提供的一种光器件背部散热面视图；
其中，1为第一光发射器件的输出端，2为第二光发射器件的输出端，3为金属载体，4为第一光发射器件的PLCMUX芯片，5为第二光发射器件的PLCMUX芯片，6为第一光发射器件的耦合透镜，7为第二光发射器件的耦合透镜，8为第一光发射器件的激光器，9为第二光发射器件的激光器，10为第一光发射器件对应的驱动放大器，11为第二光发射器件对应的驱动放大器，12为PCBA，13为PCBA上金手指，14为第一光接收器对应的跨导放大器，15为第二光接收器对应的跨导放大器，16为第二光接收器对应的探测器，17第一光接收器对应的探测器，18为第一光接收器的PLC DEMUX芯片，19为第二光接收器的PLC DEMUX芯片，20第一光接收器的输入端口，21第二光接收器的输入端口，22发射端光器件封装盖板，23第一接收光器件封装盖板，24第二接收光器件封装盖板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供的一种光模块，具体的是一种八路信号并行传输的光模块，包括：位于同一侧的两个四路光发射器件和两个四路光接收器件；
其中，两个四路光发射器件均包括：四个激光器、四个耦合透镜、合波器、光纤连接器及LC输出端口；
两个四路光接收器件均包括：LC输入端口、光纤连接器、分波器及四路光电探测器；
其中，对于每个四路光发射器件，各激光器发射的激光光束分别经由与每个激光器对应的耦合透镜耦合后，进入合波器，由合波器将四路耦合激光光束汇聚成一束合波光束后，通过四路光发射器件中的光纤连接器进入LC输出端口；
对于每个四路光接收器件，由LC输入端口接收激光光束后，通过四路光接收器件中的光纤连接器进入分波器，由分波器分波为四路分波光束后进入对应的光电探测器。
如图1所示为本发明实施例提供的一种光模块打开外盖后的俯视图，如图1所示，本发明实施例提供的光模块主要特征为：在PCBA同一表面放置两个四路光发射器和两个四路光接收器，可实现八路并行信号传输。具体地：
PCBA金手指13提供光模块和外部单板信号和电源的连接；
八路电信号通过PCBA金手指13进入到PCBA 12中，分别给到第一光发射器件对应的驱动放大器10和第二光发射器件对应的驱动放大器11，第一光发射器件对应的驱动放大器10和第二光发射器件对应的驱动放大器11分别将电信号调制到第一光发射器件的激光器8和第二光发射器件的激光器9上，从而将电信号转化成光信号，通过位于第一光发射器件的激光器8、第二光发射器件的激光器9，和第一光发射器件的PLCMUX芯片4、第二光发射器件的PLCMUX芯片5之间的对应第一光发射器件的耦合透镜6、第二光发射器件的耦合透镜7将光信号输出到第一光发射器件的输出端1、第二光发射器件的输出端2；两个光发射器的主要器件激光器、耦合透镜和PLC芯片放置在金属基座3上。
其中，激光器通常具有不同的波长，在本发明实施例中的第一光发射器件的激光器8、第二光发射器件的激光器9，第一光发射器件的耦合透镜6、第二光发射器件的耦合透镜7，第一光发射器件的PLCMUX芯片4、第二光发射器件的PLCMUX芯片5的对应通道是一对一对应的。
在一些可选的实施方案中，耦合透镜可以是单个的分立透镜，也可以是4个透镜的阵列。
在本发明实施例中，激光器与PLC芯片的耦合通过透镜将激光器发出来的光进行整形汇聚后耦合进PLC芯片，通过透镜的选型和调节PLC与激光器之间的间距可以调节光耦合效率，将最后输出的光功率控制在需要的范围之内。可以提高封装密度，减少封装采用的元件，减小体积，降低成本。
两个四路光接收器件将光输入信号经过第一光接收器的输入端口20、第二光接收器的输入端口21，通过第一光接收器的PLC DEMUX芯片18、第二光接收器的PLC DEMUX芯片19将接收到的多路光信号分开，输入到对应的波导端口内，传输到第二光接收器对应的探测器16、第一光接收器对应的探测器17的光敏面，探测器将每一路光信号转化为电信号，经过跨阻抗放大器(trans-impedance amplifier，TIA)第一光接收器对应的跨导放大器14、第二光接收器对应的跨导放大器15放大后，通过PCBA金手指13输出给外部单板。
如图2所示发射端光器件采用封装盖板22将发射端器件密封起来，可以起到防尘、防水的效果，同时可以屏蔽EMI的影响，提高模块的抗干扰能力。接收端器件采用第一接收光器件封装盖板23、第二接收光器件封装盖板24将接收端器件密封起来，可以起到防尘、防水的效果，同时可以屏蔽EMI的影响，提高模块的抗干扰能力。
如图3所示，发射端器件整体封装在一个大的金属基板3上，不但起到稳定光路支撑的作用，同时又可以提供良好的散热环境，快速的将发射器件产生的热迅速的散到外部，提高模块性能。
本发明实施实例中，所有元件的设计均考虑了生产效率和自动化生产的需求，采用贴片设计，可以直接采用自动化贴装设备全自动化生产，降低人工依赖，提高生产效率。
在本发明实施例中，四路光发射器件和四路光接收器件采用直出光纤的形式，避免了复杂的盘纤工序，同样的可以提高生产效率。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光模块，其特征在于，包括：位于同一侧的两个四路光发射器件和两个四路光接收器件；
其中，两个四路光发射器件均包括：四个激光器、四个耦合透镜、合波器、光纤连接器及LC输出端口；
两个四路光接收器件均包括：LC输入端口、光纤连接器、分波器及四路光电探测器；
对于每个四路光发射器件，各激光器发射的激光光束分别经由与每个激光器对应的耦合透镜耦合后，进入合波器，由合波器将四路耦合激光光束汇聚成一束合波光束后，通过四路光发射器件中的光纤连接器进入LC输出端口；
对于每个四路光接收器件，由LC输入端口接收激光光束后，通过四路光接收器件中的光纤连接器进入分波器，由分波器分波为四路分波光束后进入对应的光电探测器。
2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，两个四路光发射器件并行排列，两个四路光接收器件并行排列于两个四路光发射器件的后方靠近PCBA金手指的方向。
3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，各光发射器件中还包括驱动放大器；
八路电信号通过PCBA金手指进入到PCBA中，分别给到各光发射器件对应的驱动放大器，由各光发射器件对应的驱动放大器分别将电信号调制到对应的激光器上，从而将电信号转化成光信号。
4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，两个四路光发射器中的激光器、耦合透镜和合波器均放置在位于PCBA上的金属基座上。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的光模块，其特征在于，各激光器输出的激光波长不同；
各耦合透镜可以是单个的分立透镜，也可以是4个透镜的阵列。
6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，对于每个四路光发射器件，激光器与合波器的耦合通过透镜将激光器发出来的光进行整形汇聚后耦合进合波器，通过透镜的选型和调节合波器与激光器之间的间距能够调节光耦合效率，将最后输出的光功率控制在需要的范围之内。
7.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，各四路光接收器件还包括：跨阻抗放大器；
对于每个四路光接收器件，由分波器分波的四路分波光束分别经过四个波导端口后，进入与每个波导端口对应的光电探测模块，然后经过跨阻抗放大器放大后通过PCBA金手指输出。
8.根据权利要求7所述的光模块，其特征在于，两个四路光发射器件共同采用封装盖板进行密封，两个四路光接收器件分别采用一个封装盖板进行密封。
9.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，两个四路光发射器件整体封装在一个金属基板上。
10.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，各四路光发射器件和各四路光接收器件均采用直出光纤的形式。
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