CN116184586B - 一种光电集成基板400g硅光集成光模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光电集成基板400G硅光集成光模块，涉及光模块领域。该硅光集成光模块包括PCB基板、以及贴装于PCB基板表面的光纤阵列、探测器组件和激光器组件；PCB基板的表面开设有沉槽，硅基板贴合设置于沉槽中，光纤阵列位于沉槽的一侧，探测器组件和激光器组件位于沉槽的另一侧；硅基板的内部平行设有多个光波导，光波导由沉槽的一侧朝另一侧延伸布置，硅基板的上侧还贴装有表层电路板；沉槽中还安装有第一微透镜和第二微透镜，光纤阵列的光纤端口设有光反射面，第一微透镜位于光反射面的正下方，第二微透镜位于探测器组件或激光器组件的正下方；光纤阵列的光纤端口、第一微透镜、光波导、第二微透镜和探测器组件或激光器组件之间形成传输光路。
Description
技术领域
本发明涉及光模块技术领域，特别是涉及一种光电集成基板400G硅光集成光模块。
背景技术
随着光通信技术的快速发展，广泛地应用光纤介质来实现数据高速传输的目的。其中，光模块是光纤通信***的核心器件，工作原理为将光信号转换为电信号，以及将电信号转换为光信号。
如申请公布号为CN110764202A、申请公布日为2020.02.07的中国发明专利申请公开了一种400G光模块的结构，具体包括主散热壳体、副散热壳体、PCB电路板，PCB电路板上设置有控制芯片，PCB电路板连接有激光器，激光器的前侧顺序设置有光学组件、光纤阵列，光线阵列连接有光纤；还包括TEC制冷器，激光器和光纤阵列的下端分别紧贴TEC制冷器设置；还包括屏蔽盖，屏蔽盖能够将激光器、光学组件和光纤阵列封闭在屏蔽盖下，金属热沉包括延伸到光纤阵列的后侧的延伸部，延伸部上对应每一根光纤设置有光纤槽，金属热沉的下端、光纤槽以及光纤槽上端分别设置有导热垫片，导热垫片分别紧贴主散热壳体、副散热壳体设置。
现有技术中的400G光模块的结构在激光器的前侧设有光学组件和光纤阵列，光纤阵列的光纤布置在金属热沉的延伸部的光纤槽中。但是，由于光纤设置在PCB电路板的上部并延伸至激光器的前侧，光纤在壳体内部延伸的长度较大，造成了光纤物料的浪费，占据了PCB电路板的板面空间，无法将其他电子元件合理地布局在PCB电路板上。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种光电集成基板400G硅光集成光模块，以解决光纤在壳体内部延伸的长度较大，造成了光纤物料的浪费，占据了PCB电路板的板面空间，无法将其他电子元件合理地布局在PCB电路板上的问题。
本发明的光电集成基板400G硅光集成光模块的技术方案为：
光电集成基板400G硅光集成光模块包括PCB基板、光纤阵列、探测器组件、激光器组件和硅基板，所述光纤阵列、所述探测器组件和所述激光器组件均贴装于所述PCB基板的表面；
所述PCB基板的表面开设有沉槽，所述硅基板贴合设置于所述沉槽中，所述光纤阵列位于所述沉槽的一侧，所述探测器组件和激光器组件位于所述沉槽的另一侧；
所述硅基板的内部平行设有多个光波导，所述光波导的延伸方向由所述沉槽的一侧朝所述沉槽的另一侧布置，所述硅基板的上侧还贴装有表层电路板，所述表层电路板与所述PCB基板的平齐设置；
所述沉槽中还安装有第一微透镜和第二微透镜，所述光纤阵列的光纤端口设有光反射面，所述第一微透镜位于所述光反射面的正下方，所述第二微透镜位于所述探测器组件或所述激光器组件的正下方；
所述光纤阵列的光纤端口、所述第一微透镜、所述光波导、所述第二微透镜和所述探测器组件或所述激光器组件之间形成传输光路。
进一步的，所述光反射面相对于所述PCB基板呈45°角倾斜设置，所述第一微透镜具有第一反射面，所述第二微透镜具有第二反射面，所述第一反射面、所述第二反射面分别相对于所述PCB基板呈45°角倾斜设置，且所述第一反射面和所述第二反射面的倾斜方向相反。
进一步的，所述第一微透镜的形状为长条形，所述第一微透镜的长度方向平行于所述光纤阵列的宽度方向设置，且所述第一微透镜的下部开设有第一斜切口，所述第一斜切口与所述硅基板的一侧边缘凹凸配合，所述第一斜切口的斜面构成所述第一反射面。
进一步的，所述第一微透镜和所述第二微透镜的结构相同，所述第二微透镜的下部开设有第二斜切口，所述第二斜切口与所述硅基板的另一侧边缘凹凸配合，所述第二斜切口的斜面构成所述第二反射面。
进一步的，所述第一微透镜的上侧固定连接有定位块，所述定位块朝向所述光纤阵列的一侧开设有定位槽，所述定位槽的槽底设置有挡止斜面，所述挡止斜面与所述光纤阵列的光纤端口凹凸配合。
进一步的，所述定位槽设有多个，多个所述定位槽沿所述光纤阵列的宽度方向间隔分布，所述定位槽与对应的所述光波导相对设置，所述定位槽的上槽壁与所述光纤阵列的光纤端口的上部轮廓相配合。
进一步的，所述PCB基板由多个层电路板堆叠而成，其包括底层电路板、表层电路板，以及夹设在所述底层电路板和所述表层电路板之间的中间层电路板，所述中间层电路板上预留有空位区域，所述空位区域构成所述沉槽。
进一步的，所述探测器组件和所述激光器组件沿所述光纤阵列的宽度方向间隔设置，所述探测器组件的光感面朝下倒装于所述PCB基板上，所述激光器组件的光感面朝下倒装于所述PCB基板上。
进一步的，所述PCB基板上还倒装设有驱动器和跨组放大器，所述跨组放大器的下侧面与所述PCB基板的表面之间、所述驱动器的下侧面与所述PCB基板的表面之间均焊接有锡球，所述探测器组件通过微锡球焊接于所述跨组放大器的下侧面，所述激光器组件通过微锡球焊接于所述驱动器的下侧面。
进一步的，所述PCB基板上还贴装有数字信号处理器和电子元件，所述光纤阵列的一端连接有MPO光口，所述PCB基板远离所述光纤阵列的一端设置有金手指电口。
有益效果：该光电集成基板400G硅光集成光模块采用了PCB基板、光纤阵列、探测器组件、激光器组件和硅基板的结构设计，光纤阵列、探测器组件和激光器组件均贴装于PCB基板的表面，其中，光纤阵列位于PCB基板的沉槽的一侧，探测器组件和激光器组件位于PCB基板的沉槽的另一侧，即光纤阵列与探测器组件、激光器组件在沉槽的两侧相对分布。
由于硅基板的内部平行设有多个光波导，硅基板的上侧还贴装有表层电路板，光波导从沉槽的一侧朝另一侧形成了隐藏式光路，在不影响表层电路板贴装其他电子元件的情况下，实现了光信号经PCB基板的内部进行传输的目的。
而且，沉槽中还安装有第一微透镜和第二微透镜，光纤阵列的光纤端口设有光反射面，对于接收光路而言，光信号从光纤端口发出，经过光反射面进入第一微透镜，再经过第一微透镜传输至光波导中，最后经过第二微透镜将光信号传递至探测器组件；对于发射管路而言，光信号从激光器组件发出，经过第二微透镜进入光波导中，再经过第一微透镜传输至光反射面，最后将光信号传递至光纤端口。
该硅光集成光模块在PCB基板中埋入具有光波导的硅基板，并结合第一微透镜和第二微透镜，使得光信号可在PCB基板中进行隐藏式传输，既保证了光信号传输的准确性和高速率，缩短了所需光纤物料的长度，空余出PCB基板更大的板面空间，便于将其他电子元件合理地布局在PCB基板上。
附图说明
图1为本发明的光电集成基板400G硅光集成光模块的具体实施例中硅光集成光模块的立体示意图；
图2为图1中硅光集成光模块的俯视示意图；
图3为本发明的光电集成基板400G硅光集成光模块的具体实施例中探测器组件的传输光路的示意图；
图4为本发明的光电集成基板400G硅光集成光模块的具体实施例中激光器组件的传输光路的示意图；
图5为本发明的光电集成基板400G硅光集成光模块的具体实施例中定位块的截面示意图；
图6为本发明的光电集成基板400G硅光集成光模块的具体实施例中探测器组件和跨组放大器的主视示意图；
图7为图6中探测器组件和跨组放大器的俯视示意图。
图中：1－PCB基板、10－表层电路板、2－光纤阵列、20－MPO光口、200－光反射面；
3－探测器组件、4－激光器组件、5－硅基板、50－光波导、51－第一微透镜、510－第一反射面、52－第二微透镜、520－第二反射面、53－定位块、54－定位槽；
6－跨组放大器、7－驱动器、8－数字信号处理器、9－金手指电口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的光电集成基板400G硅光集成光模块的具体实施例1，如图1至图7所示，光电集成基板400G硅光集成光模块包括PCB基板1、光纤阵列2、探测器组件3、激光器组件4和硅基板5，光纤阵列2、探测器组件3和激光器组件4均贴装于PCB基板1的表面；PCB基板1的表面开设有沉槽，硅基板5贴合设置于沉槽中，光纤阵列2位于沉槽的一侧，探测器组件3和激光器组件4位于沉槽的另一侧。
硅基板5的内部平行设有多个光波导50，光波导50的延伸方向由沉槽的一侧朝沉槽的另一侧布置，硅基板5的上侧还贴装有表层电路板10，表层电路板10与PCB基板2的平齐设置；沉槽中还安装有第一微透镜51和第二微透镜52，光纤阵列2的光纤端口设有光反射面200，第一微透镜51位于光反射面的正下方，第二微透镜52位于探测器组件3或激光器组件4的正下方；光纤阵列2的光纤端口、第一微透镜51、光波导50、第二微透镜52和探测器组件3或激光器组件4之间形成传输光路。
该光电集成基板400G硅光集成光模块采用了PCB基板1、光纤阵列2、探测器组件3、激光器组件4和硅基板5的结构设计，光纤阵列2、探测器组件3和激光器组件4均贴装于PCB基板1的表面，其中，光纤阵列2位于PCB基板1的沉槽的一侧，探测器组件3和激光器组件4位于PCB基板1的沉槽的另一侧，即光纤阵列2与探测器组件3、激光器组件4在沉槽的两侧相对分布。
由于硅基板5的内部平行设有多个光波导50，硅基板5的上侧还贴装有表层电路板10，光波导50从沉槽的一侧朝另一侧形成了隐藏式光路，在不影响表层电路板10贴装其他电子元件的情况下，实现了光信号经PCB基板1的内部进行传输的目的。
而且，沉槽中还安装有第一微透镜51和第二微透镜52，光纤阵列2的光纤端口设有光反射面200，对于接收光路而言，光信号从光纤端口发出，经过光反射面200进入第一微透镜51，再经过第一微透镜51传输至光波导50中，最后经过第二微透镜52将光信号传递至探测器组件3；对于发射管路而言，光信号从激光器组件4发出，经过第二微透镜52进入光波导50中，再经过第一微透镜51传输至光反射面200，最后将光信号传递至光纤端口。
该硅光集成光模块在PCB基板1中埋入具有光波导50的硅基板5，并结合第一微透镜51和第二微透镜52，使得光信号可在PCB基板1中进行隐藏式传输，既保证了光信号传输的准确性和高速率，缩短了所需光纤物料的长度，空余出PCB基板1更大的板面空间，便于将其他电子元件合理地布局在PCB基板1上。
在本实施例中，光反射面200相对于PCB基板1呈45°角倾斜设置，第一微透镜51具有第一反射面510，第二微透镜52具有第二反射面520，第一微透镜51的第一反射面510、第二微透镜52的第二反射面520分别相对于PCB基板1呈45°角倾斜设置，且第一反射面510和第二反射面520的倾斜方向相反，保证了光信号经过光反射面200、第一反射面510和第二反射面520可准确地传输至相应元件，提高了传输管路的精确性和可靠性。
作为进一步的优选方案，第一微透镜51的形状为长条形，第一微透镜51的长度方向平行于光纤阵列2的宽度方向设置，且第一微透镜51的下部开设有第一斜切口，第一斜切口与硅基板5的一侧边缘凹凸配合，第一斜切口的斜面构成第一反射面510。相应的，第一微透镜51和第二微透镜52的结构相同，第二微透镜52的下部开设有第二斜切口，第二斜切口与硅基板5的另一侧边缘凹凸配合，第二斜切口的斜面构成第二反射面520。
并且，第一微透镜51的上侧固定连接有定位块53，如图5所示，定位块53朝向光纤阵列2的一侧开设有定位槽54，定位槽54的槽底设置有挡止斜面，定位槽54的挡止斜面与光纤阵列2的光纤端口凹凸配合。定位槽54设有多个，多个定位槽54沿光纤阵列2的宽度方向间隔分布，定位槽54与对应的光波导50相对设置，定位槽54的上槽壁与光纤阵列2的光纤端口的上部轮廓相配合。
其中，定位槽54的内轮廓为拱门形，定位槽54远离光纤阵列2的槽底设有挡止斜面，利用挡止斜面能够限定光纤的插接位置，并保证了光纤端口的光反射面呈45°角倾斜设置，使得光信号能够精确地反射至第一微透镜51或光纤中；定位槽54的上槽壁为圆弧形壁，能够与光纤端口的上部轮廓良好配合，保证了光纤接入位置的准确性。
在本实施例中，PCB基板1由多个层电路板堆叠而成，其包括底层电路板、表层电路板10，以及夹设在底层电路板和表层电路板10之间的中间层电路板，中间层电路板上预留有空位区域，空位区域构成沉槽。作为进一步的优选方案，探测器组件3和激光器组件4沿光纤阵列2的宽度方向间隔设置，探测器组件3的光感面朝下倒装于PCB基板1上，激光器组件4的光感面朝下倒装于PCB基板1上。
另外，PCB基板1上还倒装设有跨组放大器6和驱动器7，跨组放大器6的下侧面与PCB基板1的表面之间、驱动器7的下侧面与PCB基板1的表面之间均焊接有锡球，探测器组件3通过微锡球焊接于跨组放大器6的下侧面，激光器组件4通过微锡球焊接于驱动器7的下侧面。PCB基板1上还贴装有数字信号处理器8和电子元件，光纤阵列2的一端连接有MPO光口20，PCB基板1远离光纤阵列2的一端设置有金手指电口9。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种光电集成基板400G硅光集成光模块，其特征是，包括PCB基板、光纤阵列、探测器组件、激光器组件和硅基板，所述光纤阵列、所述探测器组件和所述激光器组件均贴装于所述PCB基板的表面；
所述PCB基板的表面开设有沉槽，所述硅基板贴合设置于所述沉槽中，所述光纤阵列位于所述沉槽的一侧，所述探测器组件和激光器组件位于所述沉槽的另一侧；
所述硅基板的内部平行设有多个光波导，所述光波导的延伸方向由所述沉槽的一侧朝所述沉槽的另一侧布置，所述硅基板的上侧还贴装有表层电路板，所述表层电路板与所述PCB基板的平齐设置；
所述沉槽中还安装有第一微透镜和第二微透镜，所述光纤阵列的光纤端口设有光反射面，所述第一微透镜位于所述光反射面的正下方，所述第二微透镜位于所述探测器组件或所述激光器组件的正下方；
所述光纤阵列的光纤端口、所述第一微透镜、所述光波导、所述第二微透镜和所述探测器组件或所述激光器组件之间形成传输光路；
所述光反射面相对于所述PCB基板呈45°角倾斜设置，所述第一微透镜具有第一反射面，所述第二微透镜具有第二反射面，所述第一反射面、所述第二反射面分别相对于所述PCB基板呈45°角倾斜设置，且所述第一反射面和所述第二反射面的倾斜方向相反。
2.根据权利要求1所述的光电集成基板400G硅光集成光模块，其特征是，所述第一微透镜的形状为长条形，所述第一微透镜的长度方向平行于所述光纤阵列的宽度方向设置，且所述第一微透镜的下部开设有第一斜切口，所述第一斜切口与所述硅基板的一侧边缘凹凸配合，所述第一斜切口的斜面构成所述第一反射面。
3.根据权利要求2所述的光电集成基板400G硅光集成光模块，其特征是，所述第一微透镜和所述第二微透镜的结构相同，所述第二微透镜的下部开设有第二斜切口，所述第二斜切口与所述硅基板的另一侧边缘凹凸配合，所述第二斜切口的斜面构成所述第二反射面。
4.根据权利要求3所述的光电集成基板400G硅光集成光模块，其特征是，所述第一微透镜的上侧固定连接有定位块，所述定位块朝向所述光纤阵列的一侧开设有定位槽，所述定位槽的槽底设置有挡止斜面，所述挡止斜面与所述光纤阵列的光纤端口凹凸配合。
5.根据权利要求4所述的光电集成基板400G硅光集成光模块，其特征是，所述定位槽设有多个，多个所述定位槽沿所述光纤阵列的宽度方向间隔分布，所述定位槽与对应的所述光波导相对设置，所述定位槽的上槽壁与所述光纤阵列的光纤端口的上部轮廓相配合。
6.根据权利要求1所述的光电集成基板400G硅光集成光模块，其特征是，所述PCB基板由多个层电路板堆叠而成，其包括底层电路板、表层电路板，以及夹设在所述底层电路板和所述表层电路板之间的中间层电路板，所述中间层电路板上预留有空位区域，所述空位区域构成所述沉槽。
7.根据权利要求1所述的光电集成基板400G硅光集成光模块，其特征是，所述探测器组件和所述激光器组件沿所述光纤阵列的宽度方向间隔设置，所述探测器组件的光感面朝下倒装于所述PCB基板上，所述激光器组件的光感面朝下倒装于所述PCB基板上。
8.根据权利要求7所述的光电集成基板400G硅光集成光模块，其特征是，所述PCB基板上还倒装设有驱动器和跨组放大器，所述跨组放大器的下侧面与所述PCB基板的表面之间、所述驱动器的下侧面与所述PCB基板的表面之间均焊接有锡球，所述探测器组件通过微锡球焊接于所述跨组放大器的下侧面，所述激光器组件通过微锡球焊接于所述驱动器的下侧面。
9.根据权利要求1所述的光电集成基板400G硅光集成光模块，其特征是，所述PCB基板上还贴装有数字信号处理器和电子元件，所述光纤阵列的一端连接有MPO光口，所述PCB基板远离所述光纤阵列的一端设置有金手指电口。
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| KR20130010777A (ko) * | 2011-07-19 | 2013-01-29 | 주식회사 와이텔포토닉스 | 양면 천공 실리콘 광플랫폼을 이용한 병렬 광접속 모듈 및 그 제조방법 |
| CN103885141A (zh) * | 2012-12-19 | 2014-06-25 | 深圳新飞通光电子技术有限公司 | 平面光波导型并行光组件与光模块 |
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