一种光传输模块、光模块、电路板组件及光网络设备的制作方法

本技术涉及光通信，尤其涉及一种光传输模块、光模块、电路板组件及光网络设备。

背景技术：

1、信息技术的发展带来了通信传输速率的增加，这种增长带来对更高速率交换芯片的需求。为了配合高速率的交换芯片，需要引入更多的通道数量，使得芯片的封装方式发生了很大的变化。从电芯片与光芯片相互独立发展到电芯片与光芯片同板加工，之后还实现了电芯片与光芯片一起封装。

2、在光芯片的众多引出接口中，光栅耦合(grating coupler，gc)接口是一种重要的光引出方式，其性能稳定，可靠性高。由于光栅耦合接口输出的光束方向与光芯片垂直，所以，在光栅耦合接口的上方需要预留额外的高度空间来放置光纤组件。但是，由于光芯片和电芯片需要紧贴散热片以保证散热，所以，光芯片中光栅耦合接口的上方的高度空间有限。并且，在光电共封的应用场景中，光芯片与电芯片堆叠设置。光芯片采用悬空底部的出光方式，光芯片的悬空高度为预留的光引出模组的高度空间。因电芯片的厚度较小，使得光芯片的悬空高度较小。光引出模组的高度空间较小，使得光引出模组安装受限。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种光传输模块、光模块、电路板组件及光网络设备，解决了现有光引出模组安装受限的问题。

2、为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、第一方面，本技术实施例提供一种光传输模块，该光传输模块包括支撑件和光纤组件。光纤组件用于设置在支撑件上。该光纤组件包括光纤阵列和固定装置，其中，该光纤阵列包括沿第一方向并排设置的多根光纤。该固定装置包括光学主体组件和多个聚光透镜，光学主体组件将光纤阵列中多根光纤的第一端固定。并且，光学主体组件上形成有反射面，该反射面用于将多根光纤传输的光束信号分别对应反射至多个聚光透镜。多个聚光透镜在光学主体组件上沿第一方向间隔分布，且位于靠近支撑件的一侧上。多个聚光透镜用于将经反射面反射的光束信号分别汇聚至光芯片上沿第一方向间隔分布的多个耦合接口。

4、基于以上，本技术实施例的光传输模块通过光学主体组件上的反射面将多根光纤传输的光束信号分别对应反射至多个聚光透镜，多个聚光透镜再将经反射面反射的光束信号分别汇聚至光芯片上沿第一方向间隔分布的多个耦合接口。从而，实现了光传输模块与光芯片的信号传输。并且，通过设计合适的聚光透镜的弧面角度，光传输模块中支撑件的高度可以较小。而光学主体组件可以与光纤阵列同平面设置，光学主体组件的高度可以略大于光纤阵列的高度，而聚光透镜的厚度小于支撑件的高度。所以，整个光传输模块的高度较小，可以应用于光芯片的耦合接口与基板之间的高度为5mm以下的场景中，且不会产生保偏性能劣化和额外插损的问题。

5、在本技术的一些实施例中，上述光学主体组件包括第一光学固定件和第二光学固定件。第二光学固定件与第一光学固定件相对设置。该光纤阵列中多根光纤的第一端夹持在第一光学固定件和第二光学固定件之间。第一光学固定件上靠近光纤的第一端的表面、第二光学固定件上靠近光纤的第一端的表面与光纤阵列中多根光纤的第一端的端面相接，以形成反射面。聚光透镜、支撑件均设置在第二光学固定件上远离第一光学固定件的一侧表面上。该光学主体组件所需的材料较少，结构也较简单，且便于加工上述反射面。

6、在本技术的另一些实施例中，上述光学主体组件包括第一光学固定件、第二光学固定件及反射透镜。其中，第二光学固定件位于第一光学固定件的下方。支撑件设置在第二光学固定件的下方。光纤阵列中多根光纤的第一端夹持在第一光学固定件和第二光学固定件之间。第一光学固定件上靠近光纤的第一端的表面、第二光学固定件上靠近光纤的第一端的表面与光纤阵列中多根光纤的第一端的端面相接，以形成连接面。反射透镜具有相对设置的第一外表面和第二外表面。反射透镜的第一外表面与连接面连接。上述反射面形成在反射透镜的第二外表面上。聚光透镜设置在反射透镜上靠近支撑件的一侧表面上。反射透镜与聚光透镜为一体结构。该光传输模块的组装步骤较少，便于安装。

7、并且，上述反射面为朝外侧凸起的弧面或反射斜面。反射面上靠近支撑件的一侧边沿位于反射面上远离支撑件的一侧边沿的外侧。根据光纤的光束信号反射角度需求，可以选择合适的反射面形状。

8、基于以上，在一些实施例中，上述光纤组件还包括密封层，密封层用于填充在聚光透镜与对应的光芯片的耦合接口之间，且将聚光透镜和对应的光芯片的耦合接口均覆盖。从而，密封层可以将聚光透镜和光芯片的耦合接口密封，避免了聚光透镜和光芯片的耦合接口被尘土和水汽等杂质影响光学性能。并且，密封层的结构较简单。示例的，密封层为光路胶层。光路胶的价格便宜，且光学性能如透射率、折射率均较好。

9、在本技术的一些实施方式中，上述光纤组件还包括光学垫片，光学垫片用于设置在密封层与对应的光芯片的耦合接口之间。该光学垫片可以覆盖在光芯片的耦合接口上，以对光芯片的耦合接口进行密封。并且，可以通过调整光学垫片的厚度来控制光路胶层的厚度小于50μm。从而，在保证对聚光透镜的密封效果的前提下，还可以避免光路胶在烘烤过程中产生形变。

10、而对于具有多组光纤组件的光传输模块，多组光纤组件依次层叠设置在支撑件上，且多组光纤组件的长度沿靠近支撑件的方向依次递减。多组光纤组件中的反射面分别用于将多个光纤阵列传输的光束信号反射至多个固定装置中的多个聚光透镜。多组光纤组件中固定装置的多个聚光透镜用于将经多个反射面反射的光束信号分别汇聚至光芯片上沿第二方向分布的多个耦合接口。具有多组光纤组件的光传输模块可以与光芯片上阵列排布的多排耦合接口进行信号传输，可以满足高通道密度的要求，且能够适用于高度空间较小的安装场景。

11、并且，对于上述具有多组光纤组件的光传输模块，一组光学主体组件包括第一光学固定件、第二光学固定件、反射透镜及光学连接件。其中，第二光学固定件位于第一光学固定件的下方。光纤阵列中多根光纤的第一端夹持在第一光学固定件和第二光学固定件之间。第一光学固定件上靠近光纤的第一端的表面、第二光学固定件上靠近光纤的第一端的表面与光纤阵列中多根光纤的第一端的端面相接，以形成连接面。反射透镜的第一外表面与连接面连接，反射面形成在反射透镜的第二外表面，第二外表面与第一外表面相对。聚光透镜设置在反射透镜上靠近支撑件的一侧表面。光学连接件将同一组光纤组件中的反射透镜与相邻的一组光纤组件中的反射透镜连接。多组光纤组件中光学主体组件的反射透镜、光学连接件、聚光透镜为一体结构，进一步减少了光模块中光学主体组件的组装步骤，且便于安装。

12、一组上述光纤组件中光纤阵列和固定装置中光学主体组件的总厚度的取值范围为1.2-1.5mm。支撑件的厚度为0.3mm。从而，在间距为5mm的高度空间内，可以安装3组光纤组件。对于上述每组光纤阵列具有40根光纤，且光芯片上沿第一方向相邻两个耦合接口之间的间距为127μm、沿第二方向相邻两个耦合接口之间的间距为3mm的光模块，该光模块的光通道密度可以为11.1ch/mm2(channel/square millimeters)以上。

13、第二方面，本技术实施例的光模块包括光芯片和上述实施例所述的光传输模块。其中，光芯片的第一表面上设有多个耦合接口，多个耦合接口沿第一方向间隔分布。光传输模块中的支撑件设置在光芯片上。光传输模块中的多个聚光透镜用于将经反射面反射的光束信号分别汇聚至光芯片上沿第一方向间隔分布的多个耦合接口。本技术实施例的光模块中光传输模块的结构与上述实施例中的光传输模块结构相同，两者能够解决相同的技术问题，并获得相同的技术效果，此处不再赘述。并且，上述光传输模块可以适用于光芯片上的多个耦合接口均为光栅耦合接口的应用场景。

14、并且，上述沿第一方向分布的多个耦合接口为一排所述耦合接口，上述光芯片的第一表面上设有多排耦合接口，多排耦合接口沿第二方向间隔分布。相应地，上述光传输模块包括多组光纤组件，多组光纤组件依次层叠设置在支撑件上，且多组光纤组件的长度沿靠近支撑件的方向依次递减。多组光纤组件中的反射面分别用于将多个光纤阵列传输的光束信号反射至多个固定装置的多个聚光透镜。多组光纤组件中固定装置的多个聚光透镜用于将经多个反射面反射的光束信号分别汇聚至光芯片上沿第二方向分布的多个耦合接口。因此，该光模块可以满足高速率、高密度的传输需求。

15、此外，上述光模块还包括气密罩，气密罩罩设在光传输模块外。该气密罩用于将支撑件、光纤组件、光芯片的多个耦合接口均密封。气密罩可以将聚光透镜、光芯片的耦合接口与外界的环境隔开。从而，避免了聚光透镜和光芯片的耦合接口受外界环境的影响，且气密罩的安装操作较简单。

16、在一种实施例中，上述光芯片上沿第二方向分布的相邻两个耦合接口之间的间距为0.7mm以上。本技术实施例的多组光纤组件堆叠的方案可以适用于具有沿第二方向分布的相邻两个耦合接口之间的间距为0.7mm以上的光芯片。

17、第三方面，本技术实施例还包括一种电路板组件，包括基板、电芯片及上述实施例所述的光模块。其中，电芯片设置在基板的第一区域上。光模块设置在基板上，且与电芯片连接。本技术实施例电路板组件中的光模块与上述实施例所述的光模块的结构相同，两者能够解决相同的技术问题，并获得相同的技术效果。

18、在一些实施例中，光模块设置在基板的第二区域上。光模块通过基板与电芯片连接。并且，基于上述电路板组件的结构，该光模块还包括气密罩，气密罩罩设在光芯片和光传输模块外。气密罩的下边沿与基板连接。气密罩所需体积较小，成本较低。

19、在另一些实施例中，上述光模块设置在电芯片远离上基板的一侧，且光模块中光芯片的第一表面具有多个第一连接部。相应地，电芯片上远离基板的一侧表面设有多个第二连接部。光芯片的第一表面上具有多个第一连接部的部分区域与电芯片上具有第二连接部的部分区域相对。并且，第一连接部与第二连接部连接。光芯片的第一表面上具有多个耦合接口的部分区域与基板相对。光模块中的光传输模块位于光芯片与基板之间。该电路板组件中光芯片与电芯片堆叠设置，可以减少光芯片与电芯片在基板上的占板空间。从而，提高了电路板组件上的空间利用率。

20、并且，基于该电路板组件的结构，该光模块还包括气密罩，气密罩罩设在光芯片、光传输模块及电芯片外。该气密罩不仅安装简单，而且可以将电路板组件中光芯片、光传输模块、电芯片与外界均隔离，电路板组件受外界影响较小。

21、第四方面，本技术实施例包括一种光网络设备，该光网络设备包括外壳以及上述实施例所述的电路板组件。该电路板组件设置在外壳内。该光网络设备可以为路由器(如集群路由器)、核心服务器、超级计算机、分路器、光纤放大器、光束整形器或可调滤波器等。由于本技术实施例光网络设备中的电路板组件与上述实施例所述的电路板组件结构相同，两者能够解决相同的技术问题，并获得相同的技术效果，此处不再赘述。