CN210401756U - 光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种光模块，包括纵长延伸的壳体、设于所述壳体内的主电路板及光接收组件，所述主电路板所在平面平行于所述壳体的纵长方向，所述光接收组件包括：接收端光纤插口；至少两组接收端光电芯片，沿所述纵长方向并排布置；接收端光学器件组，实现所述接收端光纤插口与所述至少两组接收端光电芯片的光路连通，其包括光解复用器和位于所述光解复用器出射端的至少两个耦合器件，所述至少两个耦合器件分别对应所述至少两组接收端光电芯片；所述至少两个耦合器件沿所述纵长方向并排布置，并且在与所述主电路板所在平面相垂直的第二方向上分别与所述主电路板所在平面具有不同的间距，二者构成跳台式结构，可以实现高密度布局，便于组装。

Description

光模块

技术领域

本实用新型涉及光通信领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

随着近年来光通信及互联网络的高速发展，用户对网络需求也顺势猛增，这导致了电信骨干网的流量每年正以50％～80％的速度飞速增长。为了适应网络市场高速发展的趋势，光模块的传输速度也在迅速提高，现在出现了100G、200G、400G光模块，未来也会出现800G甚至速率更高的光模块。光模块速度的提高会产生很大问题，例如小型化问题。要在较小的光模块壳体内布局更多的光学元件成为了行业内一个极大的挑战。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种光模块，该光模块具有更合理的空间布局，利于实现光模块的小型化。

为实现上述实用新型目的之一，本实用新型一实施方式提供一种光模块，所述光模块包括纵长延伸的壳体，设于所述壳体内的主电路板及光接收组件，所述主电路板所在平面平行于所述壳体的纵长方向，所述光接收组件包括：

接收端光纤插口；

至少两组接收端光电芯片，沿所述壳体的纵长方向并排布置；

接收端光学器件组，实现所述接收端光纤插口与所述至少两组接收端光电芯片的光路连通，其包括光解复用器和位于所述光解复用器出射端的至少两个耦合器件，所述至少两个耦合器件分别对应所述至少两组接收端光电芯片；

所述至少两个耦合器件沿所述壳体的纵长方向并排布置，并且在与所述主电路板所在平面相垂直的第二方向上，所述至少两个耦合器件分别与所述主电路板所在平面具有不同的间距。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述至少两个耦合器件分别沿所述第二方向的投影不相重叠。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述至少两组接收端光电芯片组装于所述主电路板上，所述至少两个耦合器件与相对应的所述接收端光电芯片沿所述第二方向层叠布置且位于所述主电路板的同一侧。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述至少两个耦合器件分别固定组装于不同的支撑机构上。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述至少两个耦合器件的至少一个相对应的所述支撑机构为设于所述主电路板上的支撑件；所述接收端光学器件组还包括固装所述光解复用器的接收端盒体，所述至少两个耦合器件的至少另一个相对应的所述支撑机构为所述接收端盒体。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述支撑件设置为位于两组所述接收端光电芯片之间的玻璃垫块，所述至少两个耦合器件的至少一个固定于所述支撑件上并且沿所述壳体的纵长方向凸伸出所述支撑件。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述接收端盒体包括固装所述接收端光纤插口的第一端以及与所述第一端沿所述壳体的纵长方向相对设置的第二端，所述第二端包括与所述主电路板所在平面相平行的基板；

所述基板在所述第二方向上与所述主电路板层叠布置，所述至少两个耦合器件的至少另一个固装至所述基板。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述光解复用器包括沿光路的传输方向依次布置的第一光解复用元件以及第二光解复用元件；

所述第一光解复用元件和所述第二光解复用元件彼此间隔并分别固装于所述接收端盒体。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述第一光解复用元件包括多波段光束入射面和至少两个多波段分光束出射面；

所述第二光解复用元件包括至少两个多波段分光束入射面和至少两组单波段子光束出射面；

所述至少两个多波段分光束出射面、所述至少两个多波段分光束入射面、所述至少两组单波段子光束出射面各自均在所述第二方向上依次排布。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述耦合器件包括反射镜和固定于所述反射镜上的耦合透镜。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过将至少两个所述第一耦合器件与所述主电路板所在平面具有不同间距的交错排布，二者构成跳台式结构，可以在有限的空间内布置更多的元件，从而实现高密度布局，大大节省空间，从而解决光模块高速传输中遇到的关键技术问题，使高速光模块的制造成为可能。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的光模块的立体结构图；

图2是图1所示的光模块去掉壳体后的内部结构示意图；

图3是图2所示的光模块的光接收组件和主电路板的立体结构示意图；

图4是图2所示的光模块的光接收组件和主电路板的侧视图。

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“上方”、“下方”、“前”、“后”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。再者，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。

如图1和图4所示本实用新型的一实施例，其公开了一种光模块100。参图1和图2，该光模块100包括壳体、设于所述壳体内的主电路板20、光发射组件30及光接收组件40。

所述壳体纵长延伸，其包括上壳体12和下壳体14。上壳体12和下壳体14相互组装在一起用来容纳主电路板20、光发射组件30、光接收组件40以及光模块100的其它元件。主电路板20为平行于所述壳体的纵长方向布设的硬质电路板，其上设置有多个电子元件，此多个电子元件包括电容、电阻、处理芯片等。主电路板20的一端24临近光发射组件30和光接收组件40布置，并且还可以如后文所述用于连接和/或固装光发射组件30和光接收组件40的至少部分构件，为便于描述，后文中对该端24用装配端24予以代指；主电路板20的另一端22沿所述壳体的纵长方向远离装配端24设置，布设有用于与外部进行电性连接的金手指，为便于描述，后文中对该端22用金手指端22予以代指。

在本申请中，为便于理解与描述，将自装配端24沿所述壳体的纵长方向至金手指端22的指向定义为“后”，反之，将自金手指端22沿所述壳体的纵长方向至装配端24的指向定义为“前”。

参看图2，光发射组件30通过柔性电路板22电性连接至主电路板20，其包括发射端光纤插口32、发射端盒体31、发射端光学器件组以及至少两组激光器。

其中，发射端盒体31的后端靠近主电路板20布置，其前端固装发射端光纤插口32，发射端光纤插口32是用来将所述光模块与外部模块进行连接的接口。所述发射端光学器件组以及所述至少两组激光器设置于发射端盒体31内的空腔中。当然激光器也可以设置于其它合适的位置。发射端盒体31可卸载发射端光纤插口32、所述发射端光学器件组以及所述至少两组激光器以整合模组化结构一并组装至所述壳体内。发射端盒体31与所述壳体之间通过导热胶或导热垫连接在一起，以增强光发射组件30的散热性能。

在本实施例中所述至少两组激光器具体设置为：两组激光器，每组激光器包括四个激光器。在其它实施例中可以根据需要调整激光器的组数和每组激光器的数目。

两组所述激光器沿与主电路板20所在平面相垂直的第二方向层叠布置，若以上壳体12和下壳体14的相对位置来定义“上”、“下”，则两组所述激光器上下层叠布置。并且优选地，同一组内的四个激光器沿与主电路板20所在平面相平行的第三方向并排布置，该第三方向垂直所述第二方向和所述壳体的纵长方向，为便于理解与描述，所述第三方向也可定义为左右方向，则同一组内的四个激光器沿左右方向一字并排布置。

所述发射端光学器件组用于将两组所述激光器发出的光导向发射端光纤插口32。所述发射端光学器件组主要包括棱镜、波分复用器和透镜等光学元件。这样的光学组件相对于采用光纤进行连接的形式，避免光纤插口的连接所带来的组装繁琐性、以及较多插口和分立元件所带来的占用较大空间问题。

进一步地，继续参看图2，光接收组件40和光发射组件30在所述壳体内左右并排布置，光接收组件40包括接收端光纤插口42、接收端盒体、接收端光学器件组和至少两组接收端光电芯片。

其中，所述接收端盒体包括下盒体414和上盖体412，下盒体414和上盖体412相互组装在一起以用于容纳所述接收端光学器件组的至少部分构件。所述下盒体414的前端固装接收端光纤插口42，其后端沿所述壳体的纵长方向趋近主电路板20延伸。所述接收端盒体可卸载接收端光纤插口42、所述接收端光学器件组的至少部分以整合模组化结构一并组装至所述壳体内。优选地，所述接收端盒体与所述壳体之间通过导热胶或导热垫连接在一起，以增强光接收组件40的散热性能。

接收端光纤插口42用作将所述光模块与外部模块进行连接的接口，具体地，用作将光接收组件40与外部模块进行连接的接口。

所述接收端光电芯片具体可包括或者设置为将光信号转化为电信号的光电二极管。参图2至图4，在本实施例中，所述至少两组接收端光电芯片具体设置为：两组接收端光电芯片，每组接收端光电芯片包括四个接收端光电芯片。为便于描述，其中第一组的四个接收端光电芯片均用“481”标示，另外第二组的四个接收端光电芯片均用“482”标示。第一组接收端光电芯片481和第二组接收端光电芯片482沿所述壳体的纵长方向前后并排布置，具体在本实施例中，第一组接收端光电芯片481相对靠前布置，第二组接收端光电芯片482相对靠后布置。在其它实施例中，可以根据需要调整接收端光电芯片的组数和每组接收端光电芯片的数目。

所述接收端光学器件组用于实现接收端光纤插口42与第一组接收端光电芯片481的光路连通，以及用于实现接收端光纤插口42与第二组接收端光电芯片482的光路连通，从而将接收端光纤插口42传来的光导向第一组接收端光电芯片481和第二组接收端光电芯片482。

所述接收端光学器件组包括准直棱镜、位于所述准直棱镜出射端的潜望镜、位于所述潜望镜出射端的光解复用器400和位于光解复用器400出射端的两个耦合器件。在本实施例中，所述耦合器件的数目设置为两个，以便于分别对应于两组接收端光电芯片，具体为：第一耦合器件461对应于第一组接收端光电芯片481，第二耦合器件462对应于第二组接收端光电芯片482。在其它实施例中，若根据需要调整接收端光电芯片的组数，则相对应的调整耦合器件的数目。

其中，第一耦合器件461、第二耦合器件462沿所述壳体的纵长方向前后并排布置，具体地，第一耦合器件461相对靠前布置，第二耦合器件相对靠后布置。并且，第一耦合器件461、第二耦合器件462在所述第二方向上分别与主电路板20所在平面具有不同的间距，具体地，第一耦合器件461在所述第二方向上与主电路板20所在平面之间相对较近(即具有较小间距)，第二耦合器件462在所述第二方向上与主电路板20所在平面之间相对较远(即具有较大间距)。这样，通过将第一耦合器件461、第二耦合器件462在上下方向上高度不同地交错排布，第一耦合器件461、第二耦合器件462分别沿所述第二方向的投影不相重叠，二者构成跳台式结构，可以在有限的空间内布置更多的元件，从而实现高密度布局，大大节省空间，为提高光模块传输速度带来便利。

进一步地，第一组接收端光电芯片481和第二组接收端光电芯片482均固定组装在主电路板20的上表面，第一组接收端光电芯片481和第二组接收端光电芯片482可以与主电路板20内的电路形成电性连接。第一耦合器件461层叠布置在第一组接收端光电芯片481的上方，并用于将来自光解复用器400的部分出射光向下导入至第一组接收端光电芯片481，第一耦合器件461优选地包括第一反射镜和固定于所述第一反射镜上的第一耦合透镜；类似的，第二耦合器件462层叠布置在第二组接收端光电芯片482的上方，并用于将来自光解复用器400的另外部分出射光向下导入至第二组接收端光电芯片482，第二耦合器件462优选地包括第二反射镜和固定于所述第二反射镜下方的第二耦合透镜472。其中，所述第一耦合透镜和第二耦合透镜472的焦距设置为不同，对应于第一耦合器件461在所述第二方向上与主电路板20所在平面之间相对较近，所述第一耦合透镜的焦距小于第二耦合透镜472的焦距。

进一步地，第一耦合器件461和第二耦合器件462分别固定组装于不同的支撑机构上，这样，二者无需同时组装而分别独立固定组装，降低了耦合难度，避免组装导致的耦合误差。

具体地，与第二耦合器件462相对应的支撑机构设置为支撑于主电路板20的上表面的支撑件49，该支撑件49布置在第二组接收端光电芯片482的前方，第二耦合器件462通过该支撑件49固装至主电路板20的上表面，并且第二耦合器件462的后端延伸出支撑件49后方以便于暴露在第二组接收端光电芯片482的上方，优选地，支撑件49设置为玻璃垫块。

而与第一耦合器件461相对应的支撑机构设置为所述接收端盒体。具体地，所述接收端盒体的下盒体414后端包括基板4140，基板4140与主电路板20所在平面相平行。且该基板4140与主电路板20在所述第二方向上层叠布置(也即，沿所述第二方向的投影相重叠)，基板4140具体层叠布置在主电路板20的装配端24上方，并且位于第一组接收端光电芯片481的前方。第一耦合器件461固装至基板4140上，并且第一耦合器件461的后端延伸出基板4140后方以便于暴露在第一组接收端光电芯片481的上方。

进一步地，在本实施例中，第一组接收端光电芯片481中的四个接收端光电芯片481沿所述第三方向左右一字并排布置，同样的，第二组接收端光电芯片481中的四个接收端光电芯片482沿所述第三方向左右一字并排布置。

相对应的，光解复用器400用于将含有多个波段的光束分离为多个分光束，在本实施例中，用于将含有8个波段的光束分离为波段各不相同的8个分光束。具体地，光解复用器400包括沿光路的传输方向依次布置的第一光解复用元件43以及第二光解复用元件44。

第一光解复用元件43用于将含有8个波段的光束分离为各含有4个波段的两个分光束。详细来讲，第一光解复用元件43包括多波段光束入射面43a和两个多波段分光束出射面43b，含有8个波段的光束可穿过多波段光束入射面43a进入第一光解复用元件43内，并形成各含有4个波段的两个分光束，之后，含有4个波段的两个分光束的其中之一穿过两个多波段分光束出射面43b的其中之一出射，含有4个波段的两个分光束的其中另一穿过两个多波段分光束出射面43b的其中另一出射。两个多波段分光束出射面43b共平面设置，并且沿第二方向上下排布。

在本实施例中，多波段分光束出射面43b的数目设置为两个，以便于分别对应于接收端光电芯片的组数。在其它实施例中，若根据需要调整接收端光电芯片的组数，则相对应的调整多波段分光束出射面43b的数目。

第二光解复用元件44用于将含有4个波段的两个分光束分别分离为各含1个波段的四个子光束。详细来讲，第二光解复用元件44包括两个多波段分光束入射面44a和两组单波段子光束出射面44b。两个多波段分光束入射面44a共平面设置并且沿所述第二方向上下排布。两组单波段子光束出射面44b沿所述第二方向上下排布，每组中单波段子光束出射面44b的数目为四个且沿所述第三方向左右并排布置。以含有4个波段的两个分光束的其中之一为例，该含有4个波段的分光束穿过相对应的一个多波段分光束入射面44a进入第二光解复用元件44内，并形成各含有1个波段的四个子光束，之后，各含有1个波段的四个子光束分别穿过各自对应的单波段子光束出射面44b出射。

在本实施例中，多波段分光束入射面44a的数目设置为两个，单波段子光束出射面44b的组数设置为两组，每组中单波段子光束出射面44b的数目为四个，如此设置是为了对应于接收端光电芯片的组数和每组接收端光电芯片的数目。在其它实施例中，若根据需要调整接收端光电芯片的组数和每组接收端光电芯片的数目，则相对应的调整多波段分光束入射面44a的数目、单波段子光束出射面44b的组数及每组中的数目。

进一步地，光解复用器400固装至所述接收端盒体的下盒体414上，并且，第一光解复用元件43和第二光解复用元件44彼此间隔并独立布置，第一光解复用元件43独立固装在下盒体414上，第二光解复用元件44也独立固装在下盒体414上，这样通过将二者独立组装固定，降低组装时光学对准的难度，提升组装的便利性，且利于空间布局。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型一实施例的光模块100具有以下有益效果：

(1)通过将第一耦合器件461、第二耦合器件462在所述第二方向上高度不同地交错排布，也即第一耦合器件461、第二耦合器件462分别沿所述第一方向的投影不相重叠，二者构成跳台式结构，可以在有限的空间内布置更多的元件，从而实现高密度布局，大大节省空间，从而解决光模块高速传输中遇到的关键技术问题，使高速光模块的制造成为可能；

(2)通过将第一耦合器件461、第二耦合器件462分别固定组装于不同的支撑机构上，这样，二者无需同时组装而分别独立固定组装，降低了耦合难度，避免组装导致的耦合误差；

(3)通过将第一光解复用元件43、第二光解复用元件44、第一耦合器件461、第二耦合器件462等均彼此间隔并独立安装固定，降低组装时光学对准的难度，提升组装的便利性，且利于空间布局。

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，所述光模块包括纵长延伸的壳体、设于所述壳体内的主电路板及光接收组件，所述主电路板所在平面平行于所述壳体的纵长方向，其特征在于，所述光接收组件包括：

接收端光纤插口；

至少两组接收端光电芯片，沿所述壳体的纵长方向并排布置；

接收端光学器件组，实现所述接收端光纤插口与所述至少两组接收端光电芯片的光路连通，其包括光解复用器和位于所述光解复用器出射端的至少两个耦合器件，所述至少两个耦合器件分别对应所述至少两组接收端光电芯片；

所述至少两个耦合器件沿所述壳体的纵长方向并排布置，并且在与所述主电路板所在平面相垂直的第二方向上，所述至少两个耦合器件分别与所述主电路板所在平面具有不同的间距。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述至少两个耦合器件分别沿所述第二方向的投影不相重叠。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述至少两组接收端光电芯片组装于所述主电路板上，所述至少两个耦合器件与相对应的所述接收端光电芯片沿所述第二方向层叠布置且位于所述主电路板的同一侧。

4.根据权利要求1或3所述的光模块，其特征在于，所述至少两个耦合器件分别固定组装于不同的支撑机构上。

5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述至少两个耦合器件的至少一个相对应的所述支撑机构为设于所述主电路板上的支撑件；所述接收端光学器件组还包括固装所述光解复用器的接收端盒体，所述至少两个耦合器件的至少另一个相对应的所述支撑机构为所述接收端盒体。

6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述支撑件设置为位于两组所述接收端光电芯片之间的玻璃垫块，所述至少两个耦合器件的至少一个固定于所述支撑件上并且沿所述壳体的纵长方向凸伸出所述支撑件。

7.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述接收端盒体包括固装所述接收端光纤插口的第一端以及与所述第一端沿所述壳体的纵长方向相对设置的第二端，所述第二端包括与所述主电路板所在平面相平行的基板；

所述基板在所述第二方向上与所述主电路板层叠布置，所述至少两个耦合器件的至少另一个固装至所述基板。

8.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述光解复用器包括沿光路的传输方向依次布置的第一光解复用元件以及第二光解复用元件；

所述第一光解复用元件和所述第二光解复用元件彼此间隔并分别固装于所述接收端盒体。

9.根据权利要求8所述的光模块，其特征在于，所述第一光解复用元件包括多波段光束入射面和至少两个多波段分光束出射面；

所述第二光解复用元件包括至少两个多波段分光束入射面和至少两组单波段子光束出射面；

所述至少两个多波段分光束出射面、所述至少两个多波段分光束入射面、所述至少两组单波段子光束出射面各自均在所述第二方向上依次排布。

10.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述耦合器件包括反射镜和固定于所述反射镜上的耦合透镜。

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