一种光模块的制作方法

1.本技术涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块。


背景技术：

2.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的愈加重要。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。
3.随着通信速率的提高，对光模块的速率要求也越来越高，尤其是近年来，800g光模块逐渐推向市场。为实现8
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100g单模块的传输速率，需要在qsfp-dd或osfp的封装中集成8路光发射器，8路光接收器，以及8路光输出和8路光输入，在如此狭小的空间中实现所需要的功能，无论是高频性能，光学性能，散热特性，结构复杂性，可生产性等等都是极大的挑战。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种光模块，以在狭小的空间内实现高传输速率光模块的光学性能、散热特性、结构复杂性、可生产性等多方面的问题。
5.本技术提供的一种光模块，包括：
6.电路板，其上设置有安装孔；
7.光发射次模块，与所述电路板电连接，用于发射光信号；
8.光纤连接器，与所述光发射次模块通过光纤阵列连接；
9.其中，所述光发射次模块包括：
10.发射底座，包括第一安装面、第二安装面与第三安装面，所述第一安装面凹陷于所述第二安装面，所述第二安装面凹陷于所述第三安装面；所述第一安装面朝向所述光纤连接器的一端设有开口，所述开口前后方向的尺寸大于所述第一安装面前后方向的尺寸；
11.激光器，设置在所述第三安装面上，通过所述安装孔位于所述电路板的背侧，用于产生多个激光光束；
12.平移棱镜，设置在所述第二安装面上，其一端通过所述安装孔位于所述电路板的背侧、另一端位于所述电路板的正侧，用于将位于电路板背侧的激光光束反射至所述电路板的正侧；
13.光纤阵列固定件，设置在所述第一安装面上，位于所述电路板的正侧；
14.光纤阵列，其一端嵌设于所述光纤阵列固定件内，另一端穿过所述发射底座的开口与所述光纤连接器对应耦合连接，用于将所述平移棱镜反射的激光光束传输至所述光纤连接器。
15.本技术提供的光模块包括电路板、光发射次模块与光纤连接器，电路板上设置有安装孔，光发射次模块与电路板电连接，光纤连接器与光发射次模块通过光纤阵列连接，以将光发射次模块射出的光信号发射出去；其中，光发射次模块包括发射底座及设置在发射
底座上的激光器、平移棱镜、光纤阵列固定件与光纤阵列，发射底座包括第一安装面、第二安装面与第三安装面，第一安装面凹陷于第二安装面，第二安装面凹陷于第三安装面，第一安装面朝向光纤连接器的一端设有开口，开口前后方向的尺寸大于第一安装面前后方向的尺寸；激光器设置在第三安装面上，通过安装孔位于电路板的背侧，以与电路板背面的高频信号线连接，能够减小高频传输线长度；平移棱镜设置在第二安装面上，其一端通过安装孔位于电路板的背侧、另一端位于电路板的正侧，用于将电路板背侧的激光光束反射至电路板正侧；光纤阵列固定件设置在第一安装面上，位于电路板的正侧；光纤阵列的一端嵌设于光纤阵列固定件内，另一端穿过发射底座的开口与光纤连接器对应耦合连接，用于将平移棱镜反射的激光光束通过光纤阵列传输至光纤连接器。本技术将激光器、平移棱镜嵌入电路板上的安装孔内，通过光纤阵列将激光器发射的激光光束对应传输至光纤连接器，为方便放置光纤阵列，发射底座左侧的宽度尺寸大于右侧的宽度尺寸，即通过采用特殊的结构设计和合理的装配流程，能够在狭小的空间中实现8
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100g光模块所需的高频性能、光学性能、散热特性、结构复杂性、可生产性等功能，使模块整体的装配极大的简化，生产效率和维修效率大为提高，更适合批量化生产。
附图说明
16.图1为光通信终端连接关系示意图；
17.图2为光网络单元结构示意图；
18.图3为本技术实施例提供的一种光模块结构示意图；
19.图4为本技术实施例提供的一种光模块分解结构示意图；
20.图5为本技术实施例提供的一种光模块中电路板、光发射次模块、光接收次模块与光纤连接器的装配示意图；
21.图6为本技术实施例提供的一种光模块中电路板的结构示意图；
22.图7为本技术实施例提供的一种光模块中光发射次模块的翻转结构示意图；
23.图8为本技术实施例提供的一种光模块中光发射次模块与电路板的另一角度局部装配示意图；
24.图9为本技术实施例提供的一种光模块中发射光路的剖视图；
25.图10为本技术实施例提供的一种光模块中发射底座的结构示意图；
26.图11为本技术实施例提供的一种光模块中光发射次模块的高频信号线连接剖视图；
27.图12为本技术实施例提供的一种光模块中光发射次模块的高频信号连接示意图；
28.图13为本技术实施例提供的一种光模块的散热通道示意图；
29.图14为本技术实施例提供的一种光模块中光探测器的监控光路剖视图；
30.图15为本技术实施例提供的一种光模块中光探测器的监控光路侧视图；
31.图16为本技术实施例提供的一种光模块中电路板与光接收次模块的装配示意图；
32.图17为本技术实施例提供的一种光模块中接收光路的剖视图。
具体实施方式
33.为便于对申请的技术方案进行，以下首先在对本技术所涉及到的一些概念进行说
明。
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.光纤通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导等信息传输设备中传输，利用光在光纤/光波导中的无源传输特性可以实现低成本、低损耗的信息传输；而计算机等信息处理设备使用的是电信号，为了在光纤/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，就需要实现电信号与光信号的相互转换。
36.光模块在光纤通信技术领域中实现上述光、电信号的相互转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过其内部电路板上的金手指实现与外部上位机之间的电连接，主要的电连接包括供电、i2c信号、数据信号以及接地等；采用金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的主流连接方式，以此为基础，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。
37.图1为光通信终端连接关系示意图。如图1所示，光通信终端的连接主要包括光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接；
38.光纤101的一端连接远端服务器，网线103的一端连接本地信息处理设备，本地信息处理设备与远端服务器的连接由光纤101与网线103的连接完成；而光纤101与网线103之间的连接由具有光模块200的光网络终端100完成。
39.光模块200的光口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电口对外接入光网络终端100中，与光网络终端100建立双向的电信号连接；在光模块内部实现光信号与电信号的相互转换，从而实现在光纤与光网络终端之间建立信息连接；具体地，来自光纤的光信号由光模块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的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。
40.光网络终端具有光模块接口102，用于接入光模块200，与光模块200建立双向的电信号连接；光网络终端具有网线接口104，用于接入网线103，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，具体地，光网络终端将来自光模块的信号传递给网线，将来自网线的信号传递给光模块，光网络终端作为光模块的上位机监控光模块的工作。
41.至此，远端服务器通过光纤、光模块、光网络终端及网线，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。
42.常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络终端是光模块的上位机，向光模块提供数据信号，并接收来自光模块的数据信号，常见的光模块上位机还有光线路终端等。
43.图2为光网络终端结构示意图。如图2所示，在光网络终端100中具有电路板105，在电路板105的表面设置笼子106；在笼子106内部设置有电连接器，用于接入金手指等光模块电口；在笼子106上设置有散热器107，散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。
44.光模块200插入光网络终端中，具体为光模块的电口插入笼子106内部的电连接
器，光模块的光口与光纤101连接。
45.笼子106位于电路板上，将电路板上的电连接器包裹在笼子中，从而使笼子内部设置有电连接器；光模块插入笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量传导给笼子106，然后通过笼子上的散热器107进行扩散。
46.图3为本技术实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本技术实施例提供的光模块分解结构示意图。如图3、图4所示，本技术实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、电路板300、光发射次模块400、光接收次模块与光纤连接器。
47.上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口的包裹腔体；包裹腔体的外轮廓一般呈现方形体，具体地，下壳体包括主板以及位于主板两侧、与主板垂直设置的两个侧板；上壳体包括第三壳体，第三壳体盖合在上壳体的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳体还可以包括位于第三壳体两侧、与第三壳体垂直设置的两个侧壁，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体盖合在下壳体上。
48.两个开口具体可以是在同一方向的两端开口(204、205)，也可以是在不同方向上的两处开口；其中一个开口为电口204，电路板的金手指从电口204伸出，插入光网络终端等上位机中；另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接光模块内部的光发射次模块400与光接收次模块；电路板300、光发射次模块400、光接收次模块与光纤连接器等光电器件位于包裹腔体中。
49.采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、光发射次模块400、光接收次模块与光纤连接器等器件安装到壳体中，由上壳体、下壳体形成光模块最外层的封装保护壳体；上壳体及下壳体一般采用金属材料，利于实现电磁屏蔽以及散热；一般不会将光模块的壳体做成一体部件，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽部件无法安装，也不利于生产自动化。
50.本技术提供的光模块还包括解锁部件，解锁部件位于包裹腔体/下壳体202的外壁，用于实现光模块与上位机之间的固定连接，或解除光模块与上位机之间的固定连接。
51.解锁部件具有与上位机笼子匹配的卡合部件；拉动解锁部件的末端可以在使解锁部件在外壁的表面相对移动；光模块插入上位机的笼子里，由解锁部件的卡合部件将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁部件，解锁部件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，以解除光模块与上位机的卡合关系，从而可以将光模块从上位机的笼子里抽出。
52.电路板300上设置有电路走线、电子元件(如电容、电阻、三极管、mos管)及芯片(如mcu、激光驱动芯片、限幅放大芯片、时钟数据恢复cdr、电源管理芯片、数据处理芯片dsp)等。电路板通过电路走线将光模块中的用电器件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电功能。
53.电路板一般为硬性电路板，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的承载芯片；当光收发器件位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳的承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中，具体地，在硬性电路板的一侧末端表面形成金属引脚/金手指，用于与电连接器连接；这些都是柔性电路板不便于实现的。
54.部分光模块中也会使用柔性电路板，作为硬性电路板的补充；柔性电路板一般与
硬性电路板配合使用，如硬性电路板与光收发器件之间可以采用柔性电路板连接。
55.图5为本技术实施例提供的光模块中电路板、光发射次模块、光接收次模块与光纤连接器的装配示意图。如图5所示，本技术实施例提供的光模块包括光发射次模块400与第一光接收次模块500、第二光接收次模块600与光纤连接器700，光发射次模块400采用底面向上(倒装)的光发射器结构，使得光发射次模块400的底面与上壳体201接触连接，极大地改善了光发射次模块400的散热特性；光发射次模块400射出的发射光束通过光纤阵列传输至光纤连接器700，以实现光的发射。第一光接收次模块500与第二光接收次模块600可设置在光发射次模块400的两侧，即第一光接收次模块500与第二光接收次模块600位于电路板300的同一表面上；外部光纤传输的光束通过光纤连接器700传输至第一光接收次模块500与第二光接收次模块600，以实现多路光束的接收。
56.对于800g光模块，为实现800g光模块的传输速率，需要在qsfp-dd或osfp的封装中集成8路光发射器和8路光接收器，因此光发射次模块400包括8个光发射器，以实现8路发射光束的发射；第一光接收次模块500包括4个光接收器，以实现4路接收光束的接收；第二光接收次模块600包括4个光接收器，以实现4路接收光束的接收。
57.图6为本技术实施例提供的光模块中电路板的结构示意图。如图6所示，电路板300上设置有安装孔320，光发射次模块400的激光器组件嵌在该安装孔320内，以将激光器组件穿过安装孔320位于电路板300的下表面(背面)，如此将光发射次模块400反向装配至电路板300上，使得在装配时激光器组件的打线表面高度与电路板300的背面相同，从而使电路板300背面与激光器组件的连接打线最短，以保证优良的高频传输性能。
58.图7为本技术实施例提供的光模块中光发射次模块的翻转结构示意图。如图7所示，本技术提供的光发射次模块400可包括发射底座410及设置在发射底座410上的激光器420、准直透镜430、平移棱镜440、透镜阵列450、光隔离器460、光纤阵列固定件470、光纤阵列4710，该发射底座410的底面(背向安装面的表面)朝向上壳体201，发射底座410的安装面朝向电路板300，激光器420、准直透镜430、平移棱镜440、透镜阵列450、光隔离器460与光纤阵列固定件470均安装在发射底座410的安装面上。
59.激光器420发射的一路激光光束经由准直透镜430转换为准直光束，准直光束经由平移棱镜440将位于电路板300背侧的准直光束反射至电路板300的正侧，平移棱镜440反射的激光光束经由透镜阵列450转换为汇聚光束，汇聚光束直接透过光隔离器460汇聚至光纤阵列固定件470内的光纤阵列4710，经由光纤阵列4710将光束耦合至光纤连接器，实现一路光信号的发射。
60.对于高传输速率的光模块，如8
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100g光模块，为实现8
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100g光模块的传输速率，需要在qsfp-dd或osfp的封装中集成8路光发射器和8路光接收器，因此光发射次模块400包括8个光发射器，以实现8路光发射光束的发射；第一光接收次模块500包括4个光接收器，以实现4路接收光束的接收；第二光接收次模块600包括4个光接收器，以实现4路接收光束的接收。
61.基于此，光发射次模块400还可包括发射底座410、多个激光器420、准直透镜430、平移棱镜440、透镜阵列450、光隔离器460与光纤阵列固定件470，该发射底座410的底面朝向上壳体201，发射底座410的安装面朝向电路板300，激光器420、准直透镜430、平移棱镜440、透镜阵列450、光隔离器460与光纤阵列固定件470均安装在发射底座410的安装面上，
且激光器420、准直透镜430的安装高度高于平移棱镜440的安装高度，平移棱镜440的安装高度高于透镜阵列450、光隔离器460与光纤阵列固定件470的安装高度。
62.在本技术实施例中，光发射次模块400包括8个激光器420、8个准直透镜430与一个平移棱镜440，激光器420与准直透镜430一一对应设置，每个激光器420发射一路激光光束，每个准直透镜430将一路激光光束转换为准直光束，每个准直透镜430射出的准直光束传输至平移棱镜440，通过平移棱镜440对准直光束进行反射，以改变激光光束的传输方向。
63.图8为本技术实施例提供的光模块中电路板与光发射次模块的局部装配示意图。如图8所示，光发射次模块400的发射底座410安装在电路板300的正面，安装在发射底座410上的多个激光器420、多个准直透镜430透过安装孔320位于电路板300的背侧；平移棱镜440的一端透过安装孔320位于电路板300的背侧，平移棱镜440的另一端固定在发射底座410的安装面上，位于电路板300的正侧；透镜阵列450、光隔离器460与光纤阵列固定件470固定在发射底座410的安装面上，位于电路板300的正侧。
64.多个激光器420分别发射激光光束，该激光光束平行于电路板300的背面；多个准直透镜430将激光器420发射的激光光束转换为准直光束，多个准直光束传输至平移棱镜440，平移棱镜440将位于电路板300背侧的激光光束反射至电路板300的正侧。
65.平移棱镜440的作用是将8路光束向上平移一定距离，使得后续所有的光器件位置均位于电路板300的正侧，并与电路板300保持适当间隙，这样就避免了光学器件与电路板300之间的位置冲突，从而可以尽可能的减小电路板300的挖孔面积，增加了电路板300上电子器件的排布面积，使得电路板300的布线更加容易。
66.图9为本技术实施例提供的光模块中发射光路的剖视图。如图9所示，平移棱镜440包括第一反射镜4410与第二反射镜4420，第一反射镜4410朝向准直透镜430，位于电路板300的背侧，用于将平行于电路板300背侧的准直光束反射为垂直于电路板300的准直光束；第二反射镜4420朝向第一反射镜4410，位于电路板300的正侧，用于将垂直于电路板300的准直光束反射为平行于电路板300正面的准直光束。
67.透镜阵列450设置在发射底座410的安装面上，且透镜阵列450前后方向的宽度尺寸可与平移棱镜440前后方向的宽度尺寸相同，如此通过平移棱镜440反射至电路板300正侧的激光光束射入透镜阵列450，每路光束经由透镜阵列450中的相应透镜转换为汇聚光束，汇聚光束传输至光纤阵列固定件470内，并通过光纤阵列固定件470的相应光纤传输至光纤连接器700，以实现多路光束的发射。
68.在本技术实施例中，透镜阵列450包括8个汇聚透镜，光纤阵列固定件470包括8个v型槽，这8个v型槽沿着前后方向并排设置，每个v型槽内嵌设有光纤阵列4710的一根光纤，且v型槽内嵌设的光纤与汇聚透镜一一对应设置，如此透镜阵列450中汇聚透镜射出的汇聚光束射入光纤阵列固定件470内的光纤阵列4710。光纤阵列4710与光纤连接器700的相应光纤接口连接，如此射入光纤阵列4710内的汇聚光束通过相应的光纤传输至光纤连接器700内，从而实现了多路光束的发射。
69.为方便将透镜阵列450输出的汇聚光束汇聚至光纤阵列固定件470内的光纤阵列4710内，光纤阵列4710中每根光纤的入光面可与光纤阵列固定件470的入光面相平齐；也可将光纤阵列4710中每根光纤的入光面突出于光纤阵列固定件470的入光面，以减小透镜阵列450与光纤之间的距离。
70.透镜阵列450的出光面与光纤阵列4710的入光面之间存在间隙，透镜阵列450输出的光束传输至光纤阵列4710的入光面时，因光在不同介质的界面传播会发生反射，即光束传输至光纤阵列4710的入光面时会发生反射，反束光束可能会按照原路返回激光器420，影响激光器420的发光性能。为了避免这一问题，光隔离器460设置在透镜阵列450与光纤阵列固定件470之间，透镜阵列450射出的光束透过光隔离器460射入光纤阵列4710，光束在光纤阵列4710的入光面发生反射，光隔离器460能够将反射光束隔离出去，防止反射光束沿原路返回激光器420。
71.如此，位于电路板300安装孔320内的激光器420发射平行于电路板300背面的激光光束，激光光束经由位于安装孔320内的准直透镜430转换为准直光束，准直光束经由位于安装孔320内的平移棱镜440将平行于电路板300背侧的准直光束反射至电路板300的正侧，形成平行于电路板300正面的反射光束，反射光束射入透镜阵列450中相应的汇聚透镜，通过汇聚透镜将反射光束转换为汇聚光束，汇聚光束透过光隔离器460射入光纤阵列固定件470内的光纤阵列4710，经由光纤阵列4710将多路激光光束分别传输至光纤连接器700，实现了多路光束的发射。
72.在本技术实施例中，通过采用光路平移的布局方式，避免了光纤束的过度弯曲，同时也能减小整个光发射次模块400与电路板300的位置冲突区域，达到了减小电路板300挖孔的目的，以便于高频线路布线和增加电子元器件的排布面积。
73.图10为本技术实施例提供的光模块中发射底座的结构示意图。如图10所示，发射底座410包括第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130，第一安装面4110凹陷于第二安装面4120，第二安装面4120凹陷于第三安装面4130，即第三安装面4130距离电路板300背面的尺寸小于第二安装面4120距离电路板300背面的尺寸，第二安装面4120距离电路板300背面的尺寸小于第一安装面4110距离电路板300背面的尺寸，使得第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130形成台阶面。
74.第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130均平行于电路板300的正面，第三安装面4130的前、后端可设置挡板，该挡板朝向电路板300，并与电路板300的正面相抵接；第二安装面4120的前、后端开口，以方便将平移棱镜440固定在第二安装面4120上；第一安装面4110的前、后、左端开口，以方便将透镜阵列450、光隔离器460与光纤阵列固定件470固定在第一安装面4110上。
75.激光器420设置在激光器基板上，激光器基板设置在第三安装面4130上；准直透镜430设置在第三安装面4130上，且准直透镜430位于激光器420的出光方向上。
76.在本技术实施例中，发射底座410的第三安装面4130上设置有8个激光器420与8个准直透镜430，8个激光器420分别设置在8个激光器基板上，8个激光器基板沿着发射底座410的前后方向并排设置，使得8个激光器420发射8路光束。
77.第三安装面4130上设置的8个激光器基板左右方向的尺寸可相同，使得8个准直透镜430距离第三安装面4130左端面的尺寸相同，从而将8个激光器420、8个准直透镜430并排设置在第三安装面4130上。
78.第三安装面4130上设置的8个激光器基板左右方向的尺寸也可不相同，靠近第三安装面4130后侧边的激光器基板距离第三安装面4130右端面的尺寸较小，与该激光器基板相邻的激光器基板距离第三安装面4130右端面的尺寸较大，从而将8个激光器4基板按照
短、长、短、长、短、长、短、长的设置方式间隔固定在第三安装面4130上；设置在激光器420出光方向的准直透镜430距离第三安装面4130左端面的尺寸也不相同。如此，通过优化激光器基板的设计，能够减小多路准直光的间距，以减小整个发射底座410的集合尺寸，尤其是发射底座410前后方向的宽度尺寸，以便装配时与光接收次模块不发生冲突。
79.凹陷于第三安装面4130的第二安装面4120上设置有平移棱镜440，该平移棱镜440垂直固定于第二安装面4120上，且平移棱镜440的第一反射镜4410远离第二安装面4120、靠近第三安装面4130上的激光器420，平移棱镜440的第二反射镜4420靠近第二安装面4120，位于电路板300的正侧方，如此通过平移棱镜440将位于电路板300背侧的激光光束反射至电路板300的正侧。
80.凹陷于第二安装面4120的第一安装面4110上设置有透镜阵列450、光隔离器460与光纤阵列固定件470，透镜阵列450的入光面与平移棱镜440中第二反射镜4420相对应，经由第二反射镜4420反射的激光光束射入透镜阵列450的相应汇聚透镜中。光隔离器460的入光面与透镜阵列450的出光面相对应，通过汇聚透镜转换的汇聚光束直接透过光隔离器460。嵌设于光纤阵列固定件470内光纤阵列4710的入光面与光隔离器460的出光面相对应，透过光隔离器460的汇聚光束汇聚至光纤阵列4710的相应光纤内，以通过光纤将光束传输至光纤连接器700。
81.在本技术实施例中，通过呈台阶设置的第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面4130将激光器420、准直透镜430、平移棱镜440、透镜阵列450、光隔离器460与光纤阵列固定件470固定在发射底座410上，以形成不同的安装高度差，并将安装高度相对较高的激光器420、准直透镜430与平移棱镜440通过电路板300的安装孔320设置在电路板300的背侧，将安装高度相对较低的透镜阵列450、光隔离器460与光纤阵列固定件470设置在电路板300的正侧，如此可减小光发射次模块400与电路板300在空间上的重叠区域的大小。
82.在装配光发射次模块400时，可首先将激光器420安装在激光器基板上，然后将激光器基板固定在第三安装面4130上，然后将准直透镜430按照激光器420出光方向固定在第三安装面4130上，然后将平移棱镜440固定在第二安装面4120上，最后将透镜阵列450、光隔离器460与光纤阵列固定件470按照光发射方向独立固定在第一安装面4110上。
83.为减小装配工作量，也可采用一体化的光学组件，将透镜阵列450、光隔离器460、光纤阵列固定件470、内部光纤与光纤连接器700组装为一个预装配件，然后将该预装配件直接固定在发射底座410的第一安装面4110上，然后将激光器420安装在激光器基板上，然后将激光器基板固定在第三安装面4130上，然后将准直透镜430按照激光器420的出光方向固定在第三安装面4130上，最后将平移棱镜440按照光发射方向固定在第二安装面4120上。
84.将激光器420、准直透镜430、平移棱镜440、透镜阵列450、光隔离器460与光纤阵列固定件470固定安装在发射底座410上后，将发射底座410反向安装在电路板300的正面上，即发射底座410的底面朝向上壳体201，发射底座410的第一安装面4110、第二安装面4120与第三安装面朝向电路板300正面后，将发射底座410固定在电路板300的正面上。
85.为将发射底座410固定在电路板300的正面上，发射底座410的第一安装面4110远离第二安装面4120的一端设置有两个第一支撑块480，该第一支撑块480由第一安装面4110向靠近电路板300正面的方向延伸，第一支撑块480的左端面与发射底座410的左端面相平齐，且两个第一支撑块480之间存在间隙，光纤阵列固定件470内的光纤置于该间隙内。第一
支撑块480背向第一安装面4110的侧面上设置有第一定位销4810，电路板300上设置有定位孔，该定位孔与第一定位销4810相对应设置。
86.在本技术实施例中，发射底座410的第一安装面4110前后方向的宽度尺寸、第二安装面4120前后方向的宽度尺寸与第三安装面4130前后方向的宽度尺寸相一致，如此可方便对发射底座410进行加工。安装在第一安装面4110上的透镜阵列450、光隔离器460与光纤阵列固定件470前后方向的宽度尺寸可均小于第一安装面4110前后方向的宽度尺寸，其也可以均略大于第一安装面4110前后方向的宽度尺寸。
87.由于光纤阵列固定件470内并排设置有光纤阵列4710，且光纤阵列4710相邻光纤之间存在间隙，因此为了能够将光纤阵列4710设于第一安装面4110，需适当增加光纤阵列4710所在的第一安装面4110前后方向的宽度尺寸，使得光纤阵列4710所在的第一安装面4110前后方向的宽度尺寸大于光纤阵列4710前后方向的宽度尺寸。
88.嵌设于光纤阵列固定件470内的光纤阵列4710穿过两个第一支撑块480之间的开口，之后与光纤连接器700连接。为了使光纤阵列4710能够穿过第一安装面4110的开口，两个第一支撑块480之间的宽度尺寸大于第一安装面4110前后方向的宽度尺寸，即两个第一支撑块480之间开口的宽度尺寸大于第一安装面4110前后方向的宽度尺寸。
89.当两个第一支撑块480之间开口的宽度尺寸大于第一安装面4110前后方向的宽度尺寸时，第一安装面4110左、右侧的宽度尺寸不相同，左侧的宽度尺寸大于右侧的宽度尺寸。
90.发射底座410的第三安装面4130远离光纤连接器700的一端设置有第二支撑块490，该第二支撑块490上下方向的高度尺寸可大于第三安装面4130上下方向的高度尺寸，即第二支撑块490朝向电路板300的侧面突出于第三安装面4130。第二支撑块490朝向电路板300的侧面上设置有第二定位销，该第二定位销与电路板300上的定位孔相对应设置。
91.将发射底座410反向安装至电路板300正面上时，第一支撑块480的一端与电路板300的正面相接触，第一支撑块480上的第一定位销4810插入电路板300上相应的定位孔内；第二支撑块490的侧面与电路板300的正面相接触，第二支撑块490上的第二定位销4910插入电路板300上相应的定位孔内，从而将发射底座410固定在电路板300上，并将设置在第三安装面4130上的激光器420、准直透镜430及设置在第二安装面4120上的平移棱镜440嵌入电路板300上的安装孔320内，使得激光器420的打线表面高度与电路板300的背面相平齐，从而使激光器420的高频打线最短，以保证优良的高频传输性能。
92.本技术实施例提供的光模块中光发射次模块400通过反向装配，使得装配时激光器420的打线表面高度与电路板300背面相同，从而使二者的连接打线最短，以保证优良的高频传输性能。采用独特的光学部件的布局，能够减小整个光发射次模块400的尺寸，同时减小电路板300的挖孔，以便于高频线路布线和增加电子元器件的排布面积。通过优化激光器基板的设计，能够减小多路准直光的间距，以减小整个光发射次模块400的几何尺寸，尤其是宽度，以便装配时与光接收次模块不产生冲突。为减少装配工作量，可将透镜阵列450、光隔离器460与光纤阵列固定件470、内部光纤及光纤连接器700采用集成化进行一体化装配。
93.图11为本技术实施例提供的光模块中光发射次模块的高频信号线连接剖视图。如图11所示，电路板300的正面设置有dsp芯片310，该dsp芯片310用于高频信号的处理，并将
高频信号传输至光发射次模块400的激光器420，以为激光器420提供高频信号。为了将dsp芯片310的高频信号传输至激光器420，在dsp芯片310的tx输出焊盘下面设置高频信号过孔330，该高频信号过孔330贯穿电路板300的正面与背面，高频信号过孔330内设置有高频信号线，该高频信号线穿过高频信号过孔330与dsp芯片310的tx输出焊盘电连接，以传输高频信号。
94.由于光发射次模块400中激光器420的打线表面高度与电路板300的背面相平齐，因此高频信号线穿过高频信号过孔330后沿电路板300的背面布设，以通过打线与激光器420电连接，即高频信号线的一端与dsp芯片310的tx输出焊盘电连接，另一端与激光器420电连接。从电路板300的金手指端传过来的高频信号经过dsp芯片310处理后，再经由高频信号线传送至激光器420，以驱动激光器420发射激光光束。
95.位于电路板300正面的dsp芯片310通过连接在其tx输出焊盘的高频信号线将电路板300上的高频信号从电路板300的正面传输至电路板300的反面，以将高频信号传输至位于电路板300背面的激光器420，可以实现光发射次模块400与电路板300的打线连接。
96.图12为本技术实施例提供的光模块中光发射次模块的高频信号连接示意图。如图12所示，电路板300上的多个高频信号过孔330设置在安装孔320的右侧，每个高频信号过孔330与激光器420一一对应连接，使得穿过每个高频信号过孔330的高频信号线与激光器420连接，将电路板300传输的高频信号传送至激光器420，以满足光发射次模块400所需要的高频信号。
97.光发射次模块400所需要的直流信号可以从电路板300上安装孔320的左侧通过打线的方式引过来，激光器420接收到电流线传输的直流信号后能够发光，而高频信号线传输到激光器420后，激光器420将高频信号调制至光束中，使得激光器420产生信号光。
98.传输直流信号的电流线还可从安装孔320的上侧、下侧连接至激光器420，即连接激光器420的电流线与高频信号线位于安装孔320的不同侧，这样既避免了高频信号与直流信号之间的干扰，也使直流信号的走线更短，避免电路板300中布线过度拥挤。
99.图13为本技术实施例提供的光模块的散热通道示意图。如图13所示，将光发射次模块400反向安装至电路板300的正面后，光发射次模块400背向电路板300的底面朝向上壳体201；将光发射次模块400中激光器420通过高频信号线与电路板300正面的dsp芯片310信号连接后，激光器420在电路板300传输的高频信号驱动下产生激光光束，如此激光器420会产生热量，而激光器420的发光性能受到温度的影响，因此激光器420需工作在某一固定温度，也就需要将激光器420的热量传播出去，以保证激光器420的工作温度。
100.由于激光器420固定在发射底座410上，激光器420产生的热量会传输至发射底座410上，以降低激光器420的温度。为提高光模块的散热性能，发射底座410可采用钨铜或其他具有良好导热性的金属材料，并适当增加发射底座410的质量以及底部的面积，如此激光器420工作产生的热量可通过发射底座410传输至上壳体201，有效改善激光器420的散热效果。
101.为保证激光器工作在某一固定温度，激光器基板与发射底座410的第三安装面4130之间设置有半导体制冷器401，使用半导体制冷器401来进行温度控制，在半导体制冷器401制冷时，会有大量热量产生，如果其散热通道不好，会导致半导体制冷器401制冷效率下降，并进一步导致更多热量的产生，从而形成恶性循环。因此，本技术增加了发射底座410
的质量和发射底座410与上壳体201的接触面积，如此激光器420产生的热量传输至激光器基板，激光器基板将热量传输至半导体制冷器401，半导体制冷器401将热量传输至发射底座410，发射底座410将热量传输至上壳体201，从而将激光器420产生的热量传输至光模块外侧。
102.为方便将发射底座410的热量传输至上壳体201，可在发射底座410的底部与上壳体201内侧面之间设置导热垫片，导热垫片的热传导率大于发射底座410的热传导率，如此发射底座410的热量传输至导热垫片，导热垫片将热量传输至上壳体201，以有效改善散热效果。
103.在本技术实施例中，光模块的最主要热源除了激光器420与半导体制冷器401外，还有dsp芯片310，该dsp芯片310背向电路板300的侧面与上壳体201相接触，如此dsp芯片310工作产生的热量传输至上壳体201上，以将dsp芯片310产生的热量传输至光模块外侧。
104.为方便将dsp芯片310的热量传输至上壳体201，可在dsp芯片310与上壳体201内侧面之间设置导热垫片，导热垫片的热传导率大于dsp芯片310的热传导率，如此dsp芯片310产生的热量传输至导热垫片，导热垫片将热量传输至上壳体201，以有效改善散热效果。
105.图14为本技术实施例提供的光模块中光探测器的监控光路剖视图，图15为本技术实施例提供的光模块中光探测器的监控光路侧视图。如图14、图15所示，激光器420在高频信号的驱动下发射激光光束，为监测激光器420的发射光功率，电路板300的背面设置有光探测器340，该光探测器340设置在电路板300上安装孔320的左侧边缘，且该光探测器340的光敏面朝向激光器420的出光方向上，用于检测激光器420的发光功率。
106.在本技术实施例中，利用平移棱镜440的第一反射镜4410反射面的透光特性，使少部分准直光束漏过第一反射镜4410，并射入光探测器340的光敏面上，使得光探测器340接收到部分光束后对其进行功率探测，从而得到激光器420的发射光功率。
107.具体地，平移棱镜440的第一反射镜4410朝向激光器420的出光方向上，用于将激光器产生的激光光束分为两束光，一束光被第一反射镜4410反射至第二反射镜4420，以将激光光束由电路板300背侧反射至电路板300正侧，另一束光直接透过第一反射镜4410射入光探测器340的光敏面，通过该光敏面接收激光器420出光面发射的激光光束。
108.光探测器340朝向电路板300背面的侧面可通过表面装配技术(smt)装配在电路板300的背面，从而将光探测器340固定安装于电路板300的背面。由于光探测器340接收的是有一定面积的平行光，光探测器340的装配位置精度要求低，装配更加容易，只要将平移棱镜440中第一反射镜4410的透过范围与光探测器340的光敏面相对齐即可，使得光探测器340能够根据接收的光束检测到激光器420的发光光功率。
109.光探测器340设置在电路板300的背面上时，将光探测器340中光敏面的中心轴线与激光器420的中心轴线相重合，并可将光探测器340的光敏面与安装孔320的内侧壁相平齐，以方便固定光探测器340；也可将光探测器340的光敏面突出于安装孔320的内侧壁，以减小光敏面与第一反射镜4410之间的距离，使得光探测器340的光敏面能够接收大部分透过第一反射镜4410的激光光束，从而提高激光器420前向光功率检测的准确值。
110.将光探测器340固定在电路板300的背面上时，光探测器340与电路板300背面连接的侧面上设置有阳极，阳极可以直接焊接或者通过导电胶等方式导电固定在电路板300上的接地金属层上；光探测器340背向电路板300背面的侧面上设置有阴极，阴极通过打线与
电路板300电连接，进而实现光探测器340与电路板300的电连接。
111.图16为本技术实施例提供的光模块中电路板与光接收次模块的装配示意图。如图16所示，针对8
×
100g光模块，本技术实施例提供的光模块包括两个光接收次模块，第一光接收次模块500与第二光接收次模块600可对称设置在电路板300上安装孔320的两侧，即第一光接收次模块500设置在电路板300上安装孔320的前侧，第二光接收次模块600设置在电路板300上安装孔320的后侧。第一光接收次模块500与第二光接收次模块600分别通过光纤阵列与光纤连接器700的光接口连接，如此光纤连接器700接收的外部光束通过光纤阵列传输至第一光接收次模块500，以实现四路光束的接收；光纤连接器700接收的外部光束通过光纤阵列传输至第二光接收次模块600，以实现另四路光束的接收。
112.具体地，光接收次模块共包括两组4
×
100g光接收组件，每组4
×
100g光接收组件包含1个4路转角v型槽、4个嵌在转角v型槽内的光纤、4个探测器350与1个限幅放大器360。在光模块中，这两组光接收组件形成对称结构，更便于高频信号布线，同时避免各组件之间的位置冲突，使得总体结构紧凑，而且便于安装。
113.图17为本技术实施例提供的光模块中接收光路的剖视图。如图17所示，第一光接收次模块500与第二光接收次模块600的结构相同，第二光接收次模块600包括转角v型槽610及嵌在转角v型槽610内的多根光纤620，转角v型槽610固定在电路板300的正面上，多根光纤620在转角v型槽610内沿前后方向并排设置，即转角v型槽610内并排设置有4个v型槽，每个v型槽内嵌有一根光纤620，且光纤620置于v型槽朝向电路板300的底部。转角v型槽610背向光纤连接器700的一端设置为斜面，其背向电路板300的侧面与电路板300之间的距离逐渐减小，且该斜面为反射面，该反射面设置在电路板300上探测器350的正上方，如此通过光纤620传输的光束传输至转角v型槽610的反射面时发生反射，改变光纤620内光束的传输方向，将平行于电路板300的接收光束反射为垂直于电路板300的光束，以将接收光束射入电路板300上的探测器350内，实现了光的接收。
114.电路板300上的dsp芯片310通过信号线与电路板300正面上设置的探测器350相连接，由探测器350接收到的高频信号经由连接探测器350与dsp芯片310的高频信号线传输给dsp芯片310进行处理，再经由金手指传送至通信系统，如此有利于光接收次模块的接收信号所需的光学组件的安装、耦合和电路连接。
115.电路板300上还可设置有限幅放大器360，该限幅放大器360的一端通过信号线与探测器350连接、另一端通过信号线与dsp芯片310连接，由探测器350接收到的高频信号经限幅放大器放大后，经由连接限幅放大器360和dsp芯片310的高频信号线传给dsp芯片310进行处理，高频信号经dsp芯片310处理后再经由金手指传送至通信系统。
116.在本技术实施例中，光发射次模块400中的光纤阵列固定件470、第一光接收次模块500中的四路转角v型槽、第二光接收次模块600中的四路转角v型槽与光纤连接器700可为一体化多路光纤阵列组件，光纤连接器700可为单列16芯或2列12芯的mpo连接器，光发射次模块400中光纤阵列固定件470的光纤连接端为8路光纤阵列，这8路光纤阵列通过8根光纤与光纤连接器700的8芯接口一一对应连接，使得8路光发射信号分别通过8根光纤传输至光纤连接器700；第一光接收次模块500中的四路转角v型槽内嵌设有4路光纤阵列，这4路光纤阵列通过4根光纤与光纤连接器700的4芯接口一一对应连接，使得4路光接收信号分别通过4根光纤传输至第一光接收次模块500；第二光接收次模块600中的四路转角v型槽内嵌设
有4路光纤阵列，这4路光纤阵列通过4根光纤与光纤连接器700的4芯接口一一对应连接，使得4路光接收信号分别通过4根光纤传输至第二光接收次模块600。
117.光发射次模块400中的光纤阵列固定件470、光隔离器460、透镜阵列450、第一光接收次模块500中的四路转角v型槽、第二光接收次模块600中的四路转角v型槽与光纤连接器700为一体化多路光纤阵列组件时，可直接将该一体化多路光纤阵列组件放置在电路板300上，然后将第一光接收次模块500的四路转角v型槽、第二光接收次模块600的四路转角v型槽固定在电路板300的相应位置上，使得电路板300上设置的探测器位于四路转角v型槽反射面的正下方，从而实现了第一光接收次模块500与第二光接收次模块600的装配；然后将光发射次模块400中的光纤阵列固定件470、光隔离器460与透镜阵列450固定安装在发射底座410的第一安装面4110上，再将光发射次模块400的激光器420、准直透镜430、平移棱镜440固定安装在发射底座410的第三安装面4130、第二安装面4120上，然后再将发射底座410固定在电路板300上，从而实现了光发射次模块400的装配。
118.本技术实施例提供的光模块采用单片电路板，简化安装难度；采用光路平移减小了电路板挖孔面积，更易于布板；采用一体化光纤阵列，包括多路光纤连接器、多路正向输入的光纤阵列固定件、两组对称放置的带斜角的转角v型槽、透镜阵列、光隔离器等，以减少装配工作量；光发射次模块采用底面向上(倒装)的装配结构，减小了光发射次模块的整体几何尺寸，同时极大地改善了光发射次模块的散热特性；光发射次模块的激光器采用新型的间隔设置，极大地减小了各激光器之间的间距，减小了光发射次模块的宽度，并通过电路板上的安装孔将光发射次模块的激光器、准直透镜与平移棱镜置于电路板的背侧，以保证高频传输线长度最短；采用独立的光发射次模块结构，更便于生产和维修；采用创新的光功率检测设计，实现了直接检测激光器前向光输出功率，检测值更真实和准确。
119.本技术提供的光模块通过独特的结构设计和安排，在实现对高频信号完整性的同时，最大限度的改善光发射次模块的散热效果，并通过采用集成化的光学部件，极大地减少了光学部件数量以及装配工作量，即在狭小的空间中实现高传输速率光模块所需要的高频性能、光学性能、散热特性、结构复杂性、可生产性等功能，通过采用特殊的结构设计和合理的装配流程，使模块整体的装配极大的简化，生产效率和维修效率大为提高，更适合批量化生产。
120.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围。