CN118033830A - 一种光模块 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种光模块,包括电路板、第一支撑件、激光器组件及探测器组件,电路板正面的一端设有金手指,另一端设有信号焊盘,金手指通过电路板正面布设的信号线与信号焊盘电连接;第一支撑件的一端支撑固定电路板,第一支撑件上设有通孔,通孔位于电路板的下方;激光器组件设于第一支撑件的正面上,通过打线与信号焊盘电连接;探测器组件设于电路板的背面,位于通孔内,与电路板背面布设的信号走线电连接,用于将接收光转换为电信号,电信号经信号走线传输。本申请增设第一支撑件,第一支撑件与电路板支撑连接,第一支撑件、电路板作为载体,将光发射、接收器件直接置于载体上,省去了BOX封装结构,有利于光模块的小型化发展。
Description
技术领域
本申请涉及光通信技术领域,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得愈加重要。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。
光模块通常包括壳体、设于壳体内的电路板及光发射组件和/或光接收组件,光发射组件、光接收器件一般各自通过管壳进行封装,然后分别设置于电路板上,或分别通过柔性电路板与电路板电连接,以实现电路板与光发射组件、光接收组件内光电芯片之间的信号传输。或者,将光发射组件与光接收组件组装在同一个管壳内,再通过柔性电路板与电路板电连接。
但是,不管是哪一种封装方式,都是先将激光器芯片、探测器芯片、透镜等光处理元件组装在一载体上,再与电路板连接之后,最后组装到光模块的壳体内。上述封装方式造成结构件较多,生产工艺复杂,光模块内无效空间占比较高,不利于光模块的小型化、高密度集成化发展。
发明内容
本申请实施例提供了一种光模块,该光模块以新的封装方式进行封装,降低了光模块内的无效空间占比,有利于光模块的小型化、高密度集成化发展。
本申请提供了一种光模块,包括:
电路板,其正面的一端设置有金手指,所述正面的另一端设置有信号焊盘,所述金手指通过其正面布设的信号线与所述信号焊盘电连接;其背面布设有信号走线;
第一支撑件,其一端支撑固定所述电路板;其上设置有通孔,所述通孔位于所述电路板的下方;
激光器组件,设置于所述第一支撑件的正面上,靠近所述信号焊盘,通过打线与所述信号焊盘电连接;用于产生发射光;
探测器组件,设置于所述电路板的背面,位于所述通孔内,与所述信号走线电连接;用于将接收光转换为电信号,所述电信号经所述信号走线传输。
由上述实施例可见,本申请实施例提供的光模块包括电路板、第一支撑件、激光器组件与探测器组件,电路板正面的一端设置有金手指,另一端设置有信号焊盘,金手指通过电路板正面布设的信号线与信号焊盘电连接;第一支撑件的一端支撑固定电路板,以实现电路板与第一支撑件的支撑固定;激光器组件设置于第一支撑件的正面上,靠近电路板上的信号焊盘,通过打线与信号焊盘电连接,以接收电路板传输的电信号,产生发射光;如此激光器组件直接置于第一支撑件的正面上,能够省去光发射器件的BOX封装结构;第一支撑件上设置有通孔,通孔位于电路板的下方;探测器组件设置于电路板的背面上,位于第一支撑件的通孔内,探测器组件与电路板背面布设的信号走线电连接,以将外部接收光转换为电信号,电信号经信号走线传输至电路板,如此探测器组件置于电路板的背面上,通过通孔接收外部接收光,能够省去光接收器件的BOX封装结构。本申请增设第一支撑件,第一支撑件与电路板支撑连接,第一支撑件与电路板作为载体,将光发射器件、光接收器件直接置于该载体上,能够省去光发射器件、光接收器件的BOX封装结构,能够减少封装结构件数量,能够降低光模块内的无效空间,有利于光模块的小型化、高密度集成化发展。
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***的连接关系图;
图2为根据一些实施例的一种光模块的结构图;
图3为根据一些实施例的一种光模块的结构示意图;
图4为根据一些实施例的一种光模块的局部分解示意图;
图5为本申请实施例提供的一种光模块中电路板、第一支撑件与光发射器件的装配示意图;
图6为本申请实施例提供的一种光模块中电路板、第一支撑件与光接收器件的装配示意图;
图7为本申请实施例提供的一种光模块中第一支撑件的结构示意图一;
图8为本申请实施例提供的一种光模块中第一支撑件的结构示意图二;
图9为本申请实施例提供的一种光模块中电路板、第一支撑件与光接收器件的局部装配示意图;
图10为本申请实施例提供的一种光模块中电路板、第一支撑件与光发射器件的局部装配剖视图;
图11为本申请实施例提供的一种光模块中电路板、第一支撑件与光接收器件的局部装配剖视图;
图12为本申请实施例提供的一种光模块中电路板、第一支撑件、光接收器件与盖板的分解示意图;
图13为本申请实施例提供的一种光模块中盖板的结构示意图;
图14为本申请实施例提供的一种光模块中电路板、第一支撑件、光发射器件与光接收器件的局部装配剖视图;
图15为本申请实施例提供的一种光模块中下壳体的结构示意图;
图16为本申请实施例提供的一种光模块中下壳体、电路板、光发射器件与光接收器件的装配示意图;
图17为本申请实施例提供的一种光模块中电路板、第一支撑件、第二支撑件、光发射器件与光纤适配器的装配示意图;
图18为本申请实施例提供的一种光模块中第一支撑件与第二支撑件的装配结构示意图;
图19为本申请实施例提供的一种光模块中第一支撑件与第二支撑件的分解示意图;
图20为本申请实施例提供的一种光模块中第二支撑件的结构示意图一;
图21为本申请实施例提供的一种光模块中第二支撑件的结构示意图二;
图22为本申请实施例提供的一种光模块中发射光路的示意图一;
图23为本申请实施例提供的一种光模块中发射光路的示意图二;
图24为本申请实施例提供的一种光模块中第二支撑件的剖视图;
图25为本申请实施例提供的一种光模块中电路板、第一支撑件、第二支撑件、光接收器件与光纤适配器的装配示意图;
图26为本申请实施例提供的一种光模块中接收光路的示意图一;
图27为本申请实施例提供的一种光模块中接收光路的示意图二。
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。
光通信***中,使用光信号携带待传输的信息,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。由于光通过光纤或光波导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,电连接主要用于供电、I2C信号传输、数据信息传输以及接地等;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为光通信***的连接关系图。如图1所示,光通信***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,则理论上可以实现无限距离传输。因此在通常的光通信***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之间的连接由光纤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,光口被配置为接入光纤101,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之间建立信息连接。示例地,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。由于光模块200是实现光信号与电信号相互转换的工具,不具有处理数据的功能,在上述光电转换过程中,信息并未发生变化。
光网络终端100包括大致呈长方体的壳体(housing),以及设置在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。示例地,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的电信号传递给光模块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(Optical Line 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还包括设置于壳体内的电路板105,设置在电路板105表面的笼子106,设置在笼子106上的散热器107,以及设置在笼子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***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***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建议双向的电信号连接。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建立双向的光信号连接。
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、图4所示,光模块200包括壳体(shell),设置于壳体内的电路板300及光组件。
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的上述壳体;壳体的外轮廓一般呈现方形体。
在本公开的一些实施例中,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,盖板盖合在下壳体202的两个下侧板上,以形成上述壳体。
在一些实施例中,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,由两个上侧板与两个下侧板结合,以实现上壳体201盖合在下壳体202上。
两个开口204和205的连线所在的方向可以与光模块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为电口,电路板300的金手指从电口伸出,***上位机(例如,光网络终端100)中;开口205为光口,被配置为接入外部光纤101,以使外部光纤101连接光模块200内部的光组件。
采用上壳体201、下壳体202结合的装配方式,便于将电路板300、光组件等器件安装到壳体中,由上壳体201、下壳体202对这些器件形成封装保护。此外,在装配电路板300和光组件等器件时,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,有利于自动化地实施生产。
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部的解锁部件203,解锁部件203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203位于下壳体202的两个下侧板的外壁上,具有与上位机笼子(例如,光网络终端100的笼子106)匹配的卡合部件。当光模块200***上位机的笼子里,由解锁部件203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203时,解锁部件203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-EffectTransistor,MOSFET)。芯片例如包括微控制单元(Microcontroller Unit,MCU)、激光驱动芯片、限幅放大器(limiting amplifier)、时钟数据恢复(Clock and Data Recovery,CDR)芯片、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地承载上述电子元件和芯片;当光组件位于电路板上时,硬性电路板也可以提供平稳地承载;硬性电路板还可以***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***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。例如,硬性电路板与光组件之间可以采用柔性电路板连接。
光组件一般包括光发射组件与光接收组件,光发射组件、光接收组件一般各自通过管壳进行封装,即光发射组件包括发射管壳及位于发射管壳内的激光器、透镜等光发射器件,光发射组件可通过柔性电路板与电路板电连接,以实现电路板与光发射组件之间的信号传输,实现光的发射。
光接收组件包括接收管壳及位于接收管壳内的透镜、探测器等光接收器件,光接收组件可通过柔性电路板与电路板电连接,以实现电路板与光接收组件之间的信号传输,实现光的接收。
但是,不管是哪一种封装方式,都是先将激光器芯片、探测器芯片、透镜等光处理元件组装在一载体上,再与电路板连接之后,最后组装到光模块的壳体内。上述BOX封装方式造成结构件较多,生产工艺复杂,光模块内无效空间占比较高,不利于光模块的小型化、高密度集成化发展。
为了解决上述问题,本申请实施例提供的光模块增设了第一支撑件,第一支撑件与电路板连接,使得第一支撑件与电路板装配后组成载体,将光发射器件、光接收器件置于该载体上,能够省去光发射器件、光接收器件的BOX封装结构,减少封装结构件数量,有利于光模块的小型化、高密度集成化发展。
图5为本申请实施例提供的光模块中电路板、第一支撑件与光发射器件的装配示意图,图6为本申请实施例提供的光模块中电路板、第一支撑件与光接收器件的装配示意图。如图5、图6所示,本申请实施例提供的光模块包括第一支撑件400,第一支撑件400的一端与电路板300连接,以支撑固定电路板300。
第一支撑件400与电路板300连接时,电路板300设置于第一支撑件400一端的正面上,使得电路板300的背面与第一支撑件400的正面接触连接,以通过第一支撑件400支撑固定电路板300。
光发射器件包括激光器组件,激光器组件直接设置于第一支撑件400的正面上,激光器组件通过打线与电路板300电连接,以根据电路板300传输的电信号产生信号光,信号光经第一支撑件400正面上的光器件汇聚发射出去。
在一些实施例中,电路板300正面的一端设置有金手指,电路板300正面的另一端设置有信号焊盘,金手指通过电路板300正面布设的信号线与信号焊盘电连接,以通过信号线将金手指接收的电信号传输至信号焊盘,再经由打线传输至激光器组件,以驱动激光器组件产生发射光。
在一些实施例中,电路板300的正面上还可设置数据处理器(DSP芯片),该DSP芯片的一端通过信号线与金手指电连接,DSP芯片的另一端通过信号线与信号焊盘电连接,如此,DSP芯片通过信号线、信号焊盘向激光器组件提供电信号,以驱动激光器组件产生发射光信号。
在一些实施例中,本申请实施例提供的光模块还包括光纤适配器,光发射器件可通过内部光纤与光纤适配器连接,以将光发射器件产生的光信号经内部光纤传输至光纤适配器,经光纤适配器发射出去。
具体地,光发射器件包括第一激光器阵列401、第一准直透镜阵列402、第二激光器阵列403、第二准直透镜阵列404,第一激光器阵列401与第二激光器阵列403并排设置于第一支撑件400的正面上,且第一激光器阵列401、第二激光器阵列403靠近电路板300的左侧面,第一激光器阵列401、第二激光器阵列403的打线高度与电路板300的正面相平齐,如此第一激光器阵列401、第二激光器阵列403通过打线与电路板300上的信号焊盘电连接,以通过电路板300传输的电信号驱动第一激光器阵列401、第二激光器阵列403产生多路发射光。
第一准直透镜阵列402与第二准直透镜阵列404并排设置于第一支撑件400的正面上,第一准直透镜阵列402位于第一激光器阵列401的出光方向上,用于将第一激光器阵列401产生的发射光转换为准直光;第二准直透镜阵列404位于第二激光器阵列403的出光方向上,用于将第二激光器阵列403产生的发射光转换为准直光。
在一些实施例中,第一激光器阵列401包括4个激光器,4个激光器并排设置于第一支撑件400的正面上,每个激光器产生一路发射光,如此第一激光器阵列401产生4路不同波长的发射光;第一准直透镜阵列402包括4个准直透镜,每个准直透镜位于每个激光器的出光方向上。
第二激光器阵列403包括4个激光器,4个激光器并排设置于第一支撑件400的正面上,每个激光器产生一路发射光,如此第二激光器阵列403产生4路不同波长的发射光;第二准直透镜阵列404包括4个准直透镜,每个准直透镜位于每个激光器的出光方向上。
图7为本申请实施例提供的光模块中第一支撑件的结构示意图一,图8为本申请实施例提供的光模块中第一支撑件的结构示意图二。如图7、图8所示,为在第一支撑件400的正面上设置光发射器件,第一支撑件400包括第一支撑面410与第二支撑面420,第一支撑面410与第二支撑面420沿左右方向设置,第二支撑面420位于第一支撑面410的左侧。电路板300设置于第一支撑面410上,以通过第一支撑面410支撑固定电路板300。
第二支撑面420朝向上壳体201的一侧设置有开口,第一支撑面410朝向电路板300,第一支撑面410的正面凹陷于第二支撑面420,第一支撑面410与第二支撑面420之间设置有第二连接面440,第一支撑面410的正面通过第二连接面440与第二支撑面420连接;电路板300的背面粘贴于第一支撑面410的正面上,使得电路板300置于第一支撑面410上,且电路板300的正面突出于第二支撑面420。
在一些实施例中,将电路板300的背面粘贴于第一支撑面410上时,电路板300的左侧面与第二连接面440相抵接,以通过第二连接面440对电路板300进行限位。
第一激光器阵列401与第二激光器阵列403并排设置于第二支撑面420上,第一准直透镜阵列402与第二准直透镜阵列404并排设置于第二支撑面420上,第一准直透镜阵列402位于第一激光器阵列401的出光方向上,第二准直透镜阵列404位于第二激光器阵列403的出光方向上。
在一些实施例中,为将第一激光器阵列401与第二激光器阵列403产生的发射光发射出去,光发射器件还可包括第一光纤耦合器与第二光纤耦合器,第一光纤耦合器与第二光纤耦合器并排设置于第二支撑面420上,第一光纤耦合器位于第一激光器阵列401的出光方向上,第二光纤耦合器位于第二激光器阵列403的出光方向上。
第一光纤耦合器、第二光纤耦合器的另一端分别与光纤带的一端连接,光纤带的另一端与光纤适配器连接,如此第一光纤耦合器将第一准直透镜阵列402射出的发射光耦合至光纤带,第二光纤耦合器将第二准直透镜阵列404射出的发射光耦合至光纤带,再经由光纤带传输至光纤适配器,实现了光的发射。
在一些实施例中,第一支撑件400可为金属块,该金属块通过螺丝与下壳体202固定连接,以保证第一支撑件400的稳固性,使得第一支撑件400稳定支撑固定电路板300与光发射器件。
第一支撑件400为金属块时,第一激光器阵列401与第二激光器阵列403工作产生的热量可通过金属块传输至下壳体202,保证了激光器的散热效率。
第一支撑件400上设置有通孔4101,电路板300的背面置于第一支撑面410上时,通孔4101位于电路板300的下方,如此可通过通孔4101在电路板300的背面上设置光电器件。
具体地,第一支撑件400上的通孔4101设置在第一支撑面410上,通孔4101朝向电路板300的一侧设置有开口,该开口延伸至第一支撑面410的右侧面,使得第一支撑面410由一个连接臂与两个支撑臂组成,连接臂的两端分别与两个支撑臂连接,两个支撑臂之间存在间隙。
在一些实施例中,开口内设置有连接板4102,该连接板4102相对的两侧与两个支撑臂相连接,以通过连接板4102保证两个支撑臂之间的间隙。连接板4102的正面凹陷于第一支撑面410的正面,连接板4102的背面与第一支撑面410的背面相平齐,如此将电路板300的背面粘贴于第一支撑面410时,电路板300的背面与连接板4102的正面之间存在间隙,以方便在电路板300的背面上布置光电芯片与信号走线,信号走线可穿过连接板4102正面与电路板300背面之间的间隙,保证了电路板300上光电芯片的布局空间。
光接收器件通过通孔4101直接设置在电路板300的背面上,光纤适配器传输的外部接收光汇聚至电路板300背面的探测器芯片上,经探测器芯片转换为电信号,电信号传输至电路板300,实现了光的接收。
图9为本申请实施例提供的光模块中电路板、第一支撑件与光接收器件的局部装配示意图。如图9所示,光接收器件包括第一探测器组320与第二探测器组330,第一探测器组320与第二探测器组330并排设置于电路板300的背面上,且第一探测器组320、第二探测器组330位于通孔4101内。
电路板300的背面上布设有信号走线,第一探测器组320与第二探测器组330分别与信号走线电连接,如此第一探测器组320、第二探测器组330输出的电信号经信号走线进行传输。
电路板300的背面还可设置跨阻放大器,该跨阻放大器的一端与第一探测器组320、第二探测器组330电连接,用于对第一探测器组320、第二探测器组330输出的电信号进行放大;跨阻放大器的另一端与信号走线电连接,以通过信号走线传输放大后的电信号。
电路板300布设的信号走线可与DSP芯片310连接,如此,跨阻放大器输出的放大电信号经信号走线传输至DSP芯片310,DSP芯片310对电信号进行处理后,经电路板300正面的信号线传输至金手指,经由金手指传输至上位机,实现了光的接收。
由于第一探测器组320、第二探测器组330设置在电路板300的背面上,电路板300的背面与第一支撑面410的正面粘接固定,使得第一支撑件400的背面与电路板300的背面之间存在高度差,如此光纤适配器传输的接收光无法射至第一探测器组320与第二探测器组330。
由于第一探测器组320、第二探测器组330的光接收方向垂直于电路板300,光纤适配器传输的接收光平行于电路板300,因此为将接收光射入第一探测器组320、第二探测器组330,光接收器件还包括第一反射镜407与第二反射镜408,第一反射镜407、第二反射镜408的入光面与光纤适配器相对设置,第一反射镜407的反射面位于第一探测器组320的正上方,第二反射镜408的反射面位于第二探测器组330的正上方,如此部分接收光经第一反射镜407反射至第一探测器组320,剩余部分接收光经第二反射镜408反射至第二探测器组330。
在一些实施例中,光纤适配器传输的接收光为发散光,为了保证多路接收光经第一反射镜407反射至第一探测器组320,光接收器件还包括第一准直透镜组405,第一准直透镜组405位于光纤适配器与第一反射镜407之间,第一准直透镜组405将多路接收光转换为多路准直光,多路准直光经第一反射镜407反射至第一探测器组320。
同理,为了保证多路发散光经第二反射镜408反射至第二探测器组330,光接收器件还包括第二准直透镜组406,第二准直透镜组406位于光纤适配器与第二反射镜408之间,第二准直透镜组406将多路接收光转换为多路准直光,多路准直光经第二反射镜408反射至第二探测器组330。
在一些实施例中,光接收器件还包括第一汇聚透镜组409、第二汇聚透镜组4010,第一汇聚透镜组409与第二汇聚透镜组4010通过支撑块固定在电路板300的背面上,第一汇聚透镜组409位于第一反射镜407与第一探测器组320之间,用于将第一反射镜407反射的接收光汇聚至第一探测器组320内。第二汇聚透镜组4010位于第二反射镜408与第二探测器组330之间,用于将第二反射镜408反射的接收光汇聚至第二探测器组330内。
在一些实施例中,由于第一探测器组320、第二探测器组330位于通孔4101内,为了实现接收光的接收,第一准直透镜组405、第二准直透镜组406、第一反射镜407、第二反射镜408同样位于通孔4101内。
在一些实施例中,为将第一准直透镜组405、第二准直透镜组406、第一反射镜407、第二反射镜408位于通孔4101内,可将第一准直透镜组405、第二准直透镜组406固定在通孔4101左侧边缘的第一支撑面410上,第一反射镜407固定在第一准直透镜组405上,且第一反射镜407的反射面位于第一探测器组320的正上方;第二反射镜408固定在第二准直透镜组406上,且第二反射镜408的反射面位于第二探测器组330的正上方。
图10为本申请实施例提供的光模块中电路板、第一支撑件与光发射器件的局部装配剖视图,图11为本申请实施例提供的光模块中电路板、第一支撑件与光接收器件的局部装配剖视图。如图10、图11所示,将第一激光器阵列401、第一准直透镜阵列402、第二激光器阵列403、第二准直透镜阵列404设置在第一支撑件400的第二支撑面420上,电路板300正面上的DSP芯片310通过信号线与第一激光器阵列401、第二激光器阵列403电连接,以驱动第一激光器阵列401、第二激光器阵列403产生多路不同波长的光信号。
光纤适配器可设置在下壳体202内,多路不同波长的光信号可通过光纤带传输至光纤适配器,再经由光纤适配器发射出去,实现了光的发射。
光纤适配器传输的接收光经光纤带传输至光接收器件,接收光经第一准直透镜组405、第二准直透镜组406转换为准直光,准直光经第一反射镜407、第二反射镜408反射为垂直于电路板300背面的准直光,反射后的准直光经第一汇聚透镜组409、第二汇聚透镜组4010分别汇聚至第一探测器组320、第二探测器组330。
第一探测器组320、第二探测器组330将接收到的接收光信号转换为电信号,电信号经信号线传输至DSP芯片310上,DSP芯片310对电信号进行处理后经信号线传输至金手指,实现了光的接收。
图12为本申请实施例提供的光模块中电路板、第一支撑件、光接收器件与盖板的分解示意图,图13为本申请实施例提供的光模块中盖板的结构示意图。如图12、图13所示,为了固定第一准直透镜组405、第二准直透镜组406、第一反射镜407、第二反射镜408,本申请实施例提供的光模块还可包括盖板480,第一准直透镜组405、第二准直透镜组406、第一反射镜407、第二反射镜408均设置在盖板480上,盖板480盖合在通孔4101上。
盖板480包括第一支撑块4801、第二支撑块4803与第三支撑块4802,第一支撑块4801、第二支撑块4803、第三支撑块4802由盖板480的正面向通孔4101的方向延伸,第三支撑块4802位于第一支撑块4801与第二支撑块4803之间。将盖板480盖合在通孔4101时,第一支撑块4801、第二支撑块4803分别设置在与第一支撑面410相对的背面上,以通过第一支撑件400支撑固定盖板480。
在一些实施例中,通孔4101内还设置有凸台4103,该凸台4103由通孔4101的左侧壁向连接板4102的方向延伸,且该凸台4103与盖板480的第三支撑块4802相对应。将盖板480盖合在通孔4101时,第一支撑块4801、第二支撑块4803设置在第一支撑件400的背面上,第三支撑块4802设置在凸台4103上,以通过第一支撑件400、凸台4103支撑固定盖板480,保证了盖板480与第一支撑件400的连接固定性。
盖板480的正面通过第一支撑块4801、第二支撑块4803、第三支撑块4802分隔成第一平台4804与第二平台4805,第一平台4804位于第一支撑块4801与第三支撑块4802之间,第二平台4805位于第三支撑块4802与第二支撑块4803之间。
在一些实施例中,第一准直透镜组405、第一反射镜407沿光接收方向设置在第一平台4804上,第二准直透镜组406、第二反射镜408沿光接收方向设置在第二平台4805上,如此通过盖板480将第一准直透镜组405、第一反射镜407、第二准直透镜组406、第二反射镜408置于通孔4101内。
图14为本申请实施例提供的光模块中电路板、第一支撑件、光发射器件与光接收器件的局部装配剖视图。如图14所示,将第一准直透镜组405、第一反射镜407、第二准直透镜组406、第二反射镜408设置在盖板480上,然后将装配后的盖板480粘接在第一支撑件400的背面与凸台4103上,使得盖板480盖合在通孔4101上,以保证接收光的传输光路。
在一些实施例中,电路板300的背面上还设置有跨阻放大器,跨阻放大器通过打线与探测器连接,跨阻放大器用于对探测器输出的电信号进行放大。
图15为本申请实施例提供的光模块中下壳体的结构示意图,图16为本申请实施例提供的光模块中下壳体、电路板、光发射器件与光接收器件的装配示意图。如图15、图16所示,盖板480盖合在通孔4101上时,由于盖板480的背面突出于第一支撑件400的背面,将电路板300、第一支撑件400、光发射器件、光接收器件、盖板480置于上壳体201、下壳体202形成的腔体时,突出的盖板480导致上壳体201、下壳体202之间腔体的空间较大。
为了减小上壳体201与下壳体202之间腔体的空间,下壳体202的背面上设置有贯穿的避让孔2021,该避让孔2021与第一支撑件400上的通孔4101相对应,装配盖板480时,盖板480嵌在避让孔2021内,且盖板480的背面可与下壳体202的背面相平齐。
如此避让孔2021用于避让盖板480,将电路板300、第一支撑件400、光发射器件、光接收器件、盖板480置于上壳体201、下壳体202形成的腔体时,腔体在上下方向的厚度可略大于电路板300、第一支撑件400、光发射器件、光接收器件在上下方向的厚度,能够大大减小光模块的整体厚度尺寸。
本申请增设第一支撑件,第一支撑件与电路板支撑连接,第一支撑件、电路板组成载体,将光发射器件、光接收器件直接放置于该载体上,能够省去光发射器件、光接收器件的BOX封装结构,减少了封装结构件数量,降低了光模块内的无效空间,有利于光模块的小型化、高密度集成化发展。
在一些实施例中,光发射器件、光接收器件通过光纤带与多个光纤适配器连接时,光纤带中的一根光纤可传输一个波长的光信号,光纤带使得光模块内的腔体尺寸较大,因此还可对光发射器件发射的多路发射光、光接收器件接收的多路接收光进行复用,减少光纤适配器的数量。
图17为本申请实施例提供的光模块中电路板、第一支撑件、第二支撑件、光发射器件与光纤适配器的装配示意图。如图17所示,本申请实施例提供的光模块还包括第二支撑件500、第一光纤适配器600与第二光纤适配器700,第一支撑件400的一端与电路板300支撑连接,第一支撑件400的另一端***第二支撑件500,实现了电路板300、第一支撑件400与第二支撑件500的连接固定。
光发射器件分别直接设置于第一支撑件400的正面与第二支撑件500的正面上,第一光纤适配器600***第二支撑件500的另一端,如此沿着光发射方向,光发射器件、第一光纤适配器600依次装配在第一支撑件400与第二支撑件500的正面上。激光器组件与电路板300电连接,以根据电路板300传输的电信号产生信号光,信号光经第一支撑件400、第二支撑件500上的光发射器件汇聚至第一光纤适配器600,实现了光的发射。
光接收器件分别直接设置于第二支撑件500的背面与电路板300的背面上,第二光纤适配器700***第二支撑件500的另一端,如此沿着光接收方向,第二光纤适配器700、光接收器件依次装配在第二支撑件500的背面、电路板300的背面上。第二光纤适配器700传输的接收光传输至第二支撑件500的背面,经第二支撑件500背面上的光接收器件处理后汇聚至电路板300背面的探测器组件上,经探测器组件转换为电信号,电信号传输至电路板300,实现了光的接收。
图18为本申请实施例提供的光模块中第一支撑件与第二支撑件的装配结构示意图,图19为本申请实施例提供的光模块中第一支撑件与第二支撑件的分解示意图。如图18、图19所示,为实现第一支撑件400与第二支撑件500的连接固定,第一支撑件400还包括第三支撑面430,第二支撑面420位于第三支撑面430与第一支撑面410之间,第一支撑面410朝向电路板300,第三支撑面430朝向第二支撑件500。
第三支撑面430凹陷于第二支撑面420,第二支撑面420通过第一连接面4201与第三支撑面430连接,第二支撑件500设置于第三支撑面430上,第二支撑件500的正面与第二支撑面420相平齐。
第一支撑件400还包括第一限位板450与第二限位板460,第一限位板450与第二限位板460相对设置,第一限位板450与第二支撑面420、第三支撑面430的一侧连接,第二限位板460与第二支撑面420、第三支撑面430的另一侧连接,如此第一支撑件400由第二支撑面420、第三支撑面430、第一限位板450、第二限位板460组成U型板。
图20为本申请实施例提供的光模块中第二支撑件的结构示意图一,图21为本申请实施例提供的光模块中第二支撑件的结构示意图二。如图20、图21所示,第二支撑件500包括主板510、第一突出板520与第二突出板540,第一突出板520、第二突出板540均与主板510的一侧连接,使得第一突出板520、第二突出板540由主板510的一侧向第一支撑件400的方向延伸;第一突出板520的正面与主板510的正面相平齐,第二突出板540的背面与主板510的背面相平齐,第一突出板520与第二突出板540之间存在间隙,第一支撑件400的一端***第一突出板520与第二突出板540之间的间隙内,以将第一支撑件400与第二支撑件500连接在一起。
具体地,主板510包括正面5101、背面5102、第一侧面5103、第二侧面、第三侧面5104与第四侧面5105,第一侧面5103朝向第一支撑件400,第一侧面5103与第二侧面相对设置;第三侧面5104与正面5101、背面5102、第一侧面5103、第二侧面连接,且第三侧面5104与第四侧面5105相对设置。
第一突出板520、第二突出板540由第一侧面5103向第一支撑件400的方向延伸,第一突出板520在左右方向的长度尺寸大于第二突出板540在左右方向的长度尺寸,使得第一突出板520的背面5203与第三支撑面430接触连接,第二突出板540的正面与第一支撑件400的背面接触连接。
在一些实施例中,第一突出板520包括第一接触面5201、第二接触面与第三接触面5202,第三接触面5202与第一侧面5103相对设置,第一接触面5201与第三接触面5202、第一侧面5103、第一突出板520的正面、第一突出板520的背面5203相连接,第一接触面5201与第二接触面相对设置。
第一接触面5201凹陷于第三侧面5104,第二接触面凹陷于第四侧面5105,使得第一突出板520在前后方向的宽度尺寸小于主板510在前后方向的宽度尺寸。
将第一支撑件400***第二支撑件500的第一突出板520、第二突出板540之间时,第一突出板520的背面与第三支撑面430接触连接,第二突出板540的正面与第一支撑件400的背面接触连接,第一突出板520的第一接触面5201与第二限位板460相抵接,第二接触面与第一限位板450相抵接,第一支撑件400的左侧面与第一侧面5103相抵接,第一突出板520的第三接触面5202与第一连接面4201相抵接,如此实现了第一支撑件400与第二支撑件500的连接固定。
图22为本申请实施例提供的光模块中发射光路的示意图一,图23为本申请实施例提供的光模块中发射光路的示意图二。如图22、图23所示,光发射器件还包括第一光复用器501、第二光复用器502与透镜组件,第一光复用器501与第二光复用器502并排设置于第二支撑件500的正面上,第一光复用器501位于第一激光器阵列401的出光方向上,第一光复用器501用于将第一准直透镜阵列402输出的4路准直光复用为第一复合光。第二光复用器502位于第二激光器阵列403的出光方向上,第二光复用器502用于将第二准直透镜阵列404输出的4路准直光复用为第二复合光。
透镜组件包括第一透镜504与第二透镜506,第一透镜504与第二透镜506均设置于第二支撑件500中主板510的正面上,第一透镜504与第一通光孔5601相对设置,且第一透镜504位于第一光复用器501的出光方向上,第一光复用器501输出的第一复合光直接透过第一透镜504。第二透镜506位于第二光复用器502的出光方向上,第二光复用器502输出的第二复合光在第二透镜506处发生反射,反射后的第二复合光射至第一透镜504,反射后的第二复合光在第一透镜504处发生再次反射,再次反射的第二复合光与透过第一透镜504的第一复合光进行合光,输出一路复合光。
在一些实施例中,第一光复用器501射出的第一复合光射至第一透镜504时,由于传输介质发生改变,第一复合光射至第一透镜504时,容易在第一透镜504的入光面处发生部分反射,部分反射的第一复合光可能会沿原路返回第一激光器阵列401,影响第一激光器阵列401的发光性能。
如此,在主板510的正面上还设置有第一隔离器503,该第一隔离器503位于第一透镜504与第一光复用器501之间,第一隔离器503用于对第一复合光在第一透镜504处反射的部分反射光进行隔离,避免反射光原路返回第一激光器阵列401,保证了第一激光器阵列401的发光性能。
同理,主板510的正面上还设置有第二隔离器505,第二隔离器505位于第二光复用器502与第二透镜506之间,第二隔离器505用于对第二复合光在第二透镜506处反射的部分反射光进行隔离,避免反射光原路返回第二激光器阵列403,保证了第二激光器阵列403的发光性能。
在一些实施例中,第一通光孔5601内设置有光窗610,第一光纤适配器600内设置有汇聚透镜620,如此第一透镜504输出的复合光依次穿过第一通光孔5601与光窗610,透过的复合光经汇聚透镜620汇聚耦合至第一光纤适配器600,实现了同光纤多波长发射光的发射。
图24为本申请实施例提供的光模块中第二支撑件的剖视图。如图24所示,主板510的第二侧面上设置有挡板550,该挡板550突出于主板510的正面5101与背面5102;挡板550上设置有装配板560,装配板560上设置有第一通光孔5601与第二通光孔5602,第一通光孔5601与第二通光孔5602位于主板510正面的上方。第一光纤适配器600通过第一通光孔5601与第二支撑件500连接,如此通过第一通光孔5601实现了第一光纤适配器600与第二支撑件500的连接固定。
第二光纤适配器700通过第二通光孔5602与第二支撑件500连接,使得第二光纤适配器700位于第二支撑件500正面的上方。由于光接收器件设置于第二支撑件500的背面与电路板300的背面,因此第二光纤适配器700传输的接收光应传送至第二支撑件500的背面。
由于第二光纤适配器700位于第二支撑件500正面的上方,为了将第二光纤适配器700传输的接收光由第二支撑件500的正面传输至第二支撑件500的背面,装配板560上设置有通光槽,该通光槽不贯穿装配板560,且通光槽朝向主板510的一侧设置有开口,该通光槽内设置有转折棱镜,该转折棱镜的入光面与第二通光孔5602相对应,转折棱镜的出光面位于主板510背面的下方,如此第二光纤适配器700传输的接收光经第二通光孔5602射至转折棱镜,转折棱镜对接收光进行两次反射,两次反射后的接收光位于主板510背面的下方。
具体地,通光槽包括第一通光槽5603、第二通光槽5604与第三通光槽5605,第二通光槽5604位于第一通光槽5603、第三通光槽5605之间,第一通光槽5603位于主板510正面的上方,且第一通光槽5603与第二通光孔5602相连通;第三通光槽5605位于主板510背面的下方,第三通光槽5605通过第二通光槽5604与第一通光槽5603相连通。
转折棱镜的入光面位于第一通光槽5603内,转折棱镜的出光面位于第三通光槽5605内,如此第二光纤适配器700传输的接收光经第二通光孔5602射入转折棱镜的入光面,转折棱镜对接收光进行两次反射后由出光面射出,射出的接收光位于主板510背面的下方。
图25为本申请实施例提供的光模块中电路板、第一支撑件、第二支撑件、光接收器件与光纤适配器的装配示意图,图26为本申请实施例提供的光模块中接收光路的示意图一,图27为本申请实施例提供的光模块中接收光路的示意图二。如图25、图26、图27所示,光接收器件还包括光解复用器507,光解复用器507设置于主板510的背面上,光解复用器507的入光口与第三通光槽5605相对应,如此转折棱镜720射出的接收光射入光解复用器507,光解复用器507将一路接收光解复用为多路分光。
第二光纤适配器700通过第二通光孔5602位于第二支撑件500正面的上方,第二光纤适配器700内设置有准直透镜710,通光槽内设置有转折棱镜720,转折棱镜的入光面与准直透镜710相对设置,转折棱镜720的出光面位于第二支撑件500背面的下方,如此第二光纤适配器700传输的接收光经准直透镜710转换为准直光,准直光经转折棱镜720由第二支撑件500正面反射至第二支撑件500的背面。
光解复用器507设置在第二支撑件500的背面上,第一准直透镜组405、第一反射镜407、第二准直透镜组406、第二反射镜408设置在盖板480上,盖板480盖合在第一支撑件400的通孔4101内,第一汇聚透镜组409、第二汇聚透镜组4010通过支撑块固定在电路板300的背面,第一探测器组320、第二探测器组330设置在电路板300背面上。
如此,第二光纤适配器700传输的接收光经准直透镜710转换为准直光,准直光经转折棱镜720反射后射入光解复用器507,光解复用器507将一路接收光解复用为多路分光,多路分光分别经第一准直透镜组405、第二准直透镜组406转换为多路准直光,多路准直光经第一反射镜407、第二反射镜408反射为垂直电路板300背面的多路反射光,多路反射光经第一汇聚透镜组409、第二汇聚透镜组4010汇聚至第一探测器组320、第二探测器组330,第一探测器组320、第二探测器组330将多路光转换为电信号。
在一些实施例中,第一探测器组320、第二探测器组330输出的电信号经跨阻放大器进行放大,放大后的电信号经电路板300背面布设的信号走线传输至DSP芯片310,DSP芯片310对电信号进行处理,处理后的电信号经金手指传送至上位机,实现了光的接收。
在一些实施例中,由于第一支撑件400为金属块,为了保证第一支撑件400、第二支撑件500、第一光纤适配器600与第二光纤适配器700的连接稳固性,第二支撑件500也可为金属块。
本申请实施例提供的光模块包括电路板、第一支撑件、第二支撑件、第一光纤适配器、第二光纤适配器、光发射器件与光接收器件,第一支撑件的一端与电路板连接,使得第一支撑件与电路板支撑连接;第一支撑件的另一端***第二支撑件的一端,使得第一支撑件与第二支撑件固定连接;第一光纤适配器***第二支撑件的另一端,用于发射信号光,即光发射器件发射的光经第一光纤适配器发射出去;第二光纤适配器***第二支撑件的另一端,用于传输接收光,即外部接收光经第二光纤适配器传输至第二支撑件;光发射器件包括激光器组件、光复用器与透镜组件,激光器组件设置于第一支撑件的正面上,与电路板电连接,用于产生发射光;光复用器、透镜组件设置于第二支撑件的正面上,用于将发射光复用、反射汇聚至第一光纤适配器,如此光发射器件直接置于第一支撑件、第二支撑件上,能够省去光发射器件的BOX封装结构;光接收器件包括转折棱镜、光解复用器、反射镜与探测器组件,转折棱镜设置于第二支撑件上,用于将第二光纤适配器传输的接收光由第二支撑件的正面反射至背面,以改变接收光的传输方向;光解复用器设置于第二支撑件的背面上,用于将反射的接收光解复用为多路分光;第一支撑件上设置有通孔,反射镜位于通孔内,探测器组件设置于电路板的背面上,多路分光经反射镜反射至探测器组件,能够实现光的接收,如此光接收器件置于第一支撑件、第二支撑件、电路板上,能够省去光接收器件的BOX封装结构。
本申请增设第一支撑件与第二支撑件,第一支撑件与电路板支撑连接,第二支撑件与第一支撑件固定连接,第一支撑件、第二支撑件与电路板组成载体,将光发射器件、光接收器件直接放置于该载体上,能够省去光发射器件、光接收器件的BOX封装结构,减少了封装结构件数量,降低了光模块内的无效空间,有利于光模块的小型化、高密度集成化发展。
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 (9)
1.一种光模块,其特征在于,包括:
电路板,其正面的一端设置有金手指,所述正面的另一端设置有信号焊盘,所述金手指通过其正面布设的信号线与所述信号焊盘电连接;其背面布设有信号走线;
第一支撑件,其一端支撑固定所述电路板;其上设置有通孔,所述通孔位于所述电路板的下方;
激光器组件,设置于所述第一支撑件的正面上,靠近所述信号焊盘,通过打线与所述信号焊盘电连接;用于产生发射光;
探测器组件,设置于所述电路板的背面,位于所述通孔内,与所述信号走线电连接;用于将接收光转换为电信号,所述电信号经所述信号走线传输。
2.根据权利要求1所述的光模块,其特征在于,所述第一支撑件包括第一支撑面与第二支撑面,所述第一支撑面凹陷于所述第二支撑面,所述第一支撑面支撑固定所述电路板,所述激光器组件设置于所述第二支撑面上。
3.根据权利要求2所述的光模块,其特征在于,所述电路板的正面突出于所述第二支撑面,所述激光器组件的打线高度与所述电路板的正面相平齐。
4.根据权利要求3所述的光模块,其特征在于,所述第一支撑面与所述第二支撑面之间设置有第二连接面,所述第一支撑面通过所述第二连接面与所述第二支撑面连接,所述电路板的一端与所述第二连接面相抵接。
5.根据权利要求2所述的光模块,其特征在于,所述通孔背向所述第二支撑面的一侧设置有开口,所述开口内设置有连接板,所述连接板与所述开口的两侧壁连接;
所述连接板的正面凹陷于所述第一支撑面,所述连接板的背面与所述第一支撑件的背面相平齐。
6.根据权利要求5所述的光模块,其特征在于,所述电路板的背面上还设置有跨阻放大器,所述跨阻放大器的一端与所述探测器组件电连接,所述跨阻放大器的另一端与所述信号走线电连接;
所述信号走线布设在所述电路板的背面与所述连接板正面之间的空隙。
7.根据权利要求6所述的光模块,其特征在于,所述通孔内设置有凸台,所述凸台由所述通孔的侧壁向所述连接板的方向延伸,所述探测器组件分别设置于所述凸台的两侧。
8.根据权利要求1所述的光模块,其特征在于,还包括准直透镜组与反射镜,所述准直透镜组设置在所述通孔边缘的第一支撑件背面上,用于将所述第一支撑件背面的接收光转换为准直光;
所述反射镜与所述准直透镜固定连接,所述反射镜用于将所述准直光反射至所述探测器组件。
9.根据权利要求1所述的光模块,其特征在于,所述第一支撑件为金属件。
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