阅读说明：本技术 光模块 (Optical module ) 是由 吴涛 慕建伟 杜光超 唐永正 刘维伟 邵乾 于 2019-03-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种光模块,光模块包括光组件壳体、电路板、第一滤光片、第二滤光片、光纤适配器、发射器第一接收器和第二接收器,电路板部分伸入光组件壳体内,发射器位于光组件壳体底面上,第一接收器和第二接收器位于光组件壳体的侧壁上,光纤适配器与光组件壳体连接,光纤适配器与发射器分别位于光组件壳体的相对端,发射器发出的光通过第一滤光片和第二滤光片射入光纤适配器,光纤适配器的光通过第一滤光片反射入第一接收器,光纤适配器的光通过第二滤光片反射入第二接收器。本发明提供的光模块,降低了数据发送端口制作成本,光模块整体占用空间小。(The invention provides an optical module which comprises an optical assembly shell, a circuit board, a first optical filter, a second optical filter, an optical fiber adapter, a transmitter, a first receiver and a second receiver, wherein the circuit board partially extends into the optical assembly shell, the transmitter is positioned on the bottom surface of the optical assembly shell, the first receiver and the second receiver are positioned on the side wall of the optical assembly shell, the optical fiber adapter is connected with the optical assembly shell, the optical fiber adapter and the transmitter are respectively positioned at the opposite ends of the optical assembly shell, light emitted by the transmitter is emitted into the optical fiber adapter through the first optical filter and the second optical filter, the light of the optical fiber adapter is reflected into the first receiver through the first optical filter, and the light of the optical fiber adapter is reflected into the second receiver through the second optical filter. The optical module provided by the invention reduces the manufacturing cost of the data sending port, and the whole occupied space of the optical module is small.)

光模块

技术领域

本发明涉及光通讯技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

无源光网络(Passive Optical Network，PON)，是指在光线路终端(Optical LineTerminal，OLT)和光网络单元(Optical Network Unit，ONU)之间的光分配网络(OpticalDistribution Network，ODN)，不存在任意一种有源的电子设备接入网。中心机房的是OLT用户端设备为ONU。ODN由一个或几个分光器链接ONU或OLT，负责集中上行数据并分发下行数据，并完成波长复用和光信号功率的分配等功能。OLT既是一多业务的提供平台又是一路由器或交换机，提供的光纤接口面向PON。OLT还能够针对用户服务水平协议的不同要求来分配带宽并进行管理配置和网络安全。无源光网络避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本。无源光网络包括无源光网络APON、EPON、GPON和CPON。

CPON集成了原两个不同速率的光模块，需要使用同一光纤实现两路发射以及两路接收；具体可以是集成1对GPON数据接收端口和发送端口以及1对XG-PON1数据接收端口和发送端口的光模块。这种集成对光模块的设计以及封装提出了更高的要求。

发明内容

本发明提供一种光模块，实现了在一个光模块中使用同一光纤实现多路光收发。

本发明提供一种光模块，包括光组件壳体、电路板、第一滤光片、第二滤光片、光纤适配器、发射器第一接收器和第二接收器，所述电路板伸入所述光组件壳体内，所述发射器位于所述光组件壳体底面上，所述第一接收器和所述第二接收器位于所述光组件壳体的侧壁上，所述光纤适配器与所述光组件壳体连接，所述光纤适配器与所述发射器分别位于所述光组件壳体的相对端，所述发射器发出的光通过所述第一滤光片和所述第二滤光片射入所述光纤适配器，经所述光纤适配器传入的光通过所述第一滤光片反射入所述第一接收器，经所述光纤适配器传入的光通过所述第二滤光片反射入所述第二接收器。

本发明提供的一种光模块，通过将发射器设置在光组件壳体底面上，第一接收器和第二接收器位于光组件壳体的侧壁上，光纤适配器与光组件壳体连接，且光纤适配器与发射器分别位于光组件壳体的相对端，发射器发出的光通过第一滤光片和第二滤光片射入光纤适配器，经光纤适配器传入的光通过第一滤光片反射入第一接收器，经光纤适配器传入的光通过第二滤光片反射入第二接收器。发射器、第一接收器和第二接收器共用一个光纤适配器，如此实现了使用同一光纤实现多路光收发。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种光模块的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种光模块的***图；

图3为本发明一实施例提供的一种光模块光组件壳体内部的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的一种光模块光组件壳体内部的***图；

图5为本发明一实施例提供的一种光模块光组件壳体内部移除上壳盖的结构示意图；

图6为图4中发射器结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的一种光模块中下盖体的内部结构示意图；

图8为本发明一实施例提供的一种光模块光组件壳体内部的沿发射器的出光方向截取的剖视图；

图9为本发明一实施例提供的一种光模块中第一接收器的剖视图；

图10为本发明一实施例提供的一种光模块中第一接收器的***图；

图11为本发明一实施例提供的一种光模块中第一接收器与壳体的安装示意图；

图12为本发明一实施例提供的一种光模块中一种光路图；

图13为本发明一实施例提供的一种光模块中另一种光路图。

附图标记说明：

101—上壳体；102—下壳体；103—光组件壳体；104—容置腔；105—第一通孔；106—上盖板；107—下盖体；108—解锁手柄；109—把手；1010—连接腿；1011—限位部；1012—第三通孔；1013—开口；1014—支架；1015—第二通孔；110—第三滤光片；20—电路板；30—第一滤光片；40—第二滤光片；50—光纤适配器；60—发射器；601—第一激光芯片；602—第二激光芯片；70—第一接收器；701—管帽；702—透镜；703—接收芯片；704—底座；80—第二接收器；90—背光检测件；100—第一透镜；200—第二透镜；300—第三透镜；400—第一反光片；500—位移棱镜；600—第二反光片；700—隔离器；1000—半导体制冷器；800—垫板；900—导电基板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明说明书的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

图1为本发明一实施例提供的一种光模块的结构示意图,图2为本发明一实施例提供的一种光模块的***图；如图1、图2所示，本发明实施例提供的光模块包括上壳体101、下壳体102、光组件壳体103、解锁手柄108、光纤适配器50及电路板20。其中，上壳体101和下壳体102可以相互拼合并连接以形成容纳光组件壳体103的容纳腔。上壳体101和下壳体102可以相互拼合后通过卡扣连接，也可以相互拼合后通过螺钉连接，上壳体101和下壳体102相互拼合并连接的方式本实施例在此不作限定。

上壳体101和下壳体102共同围成容纳腔，光组件壳体103位于容纳腔内。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；采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板等器件安装到壳体中，一般不会将光模块的壳体做成一体结构，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽结构无法安装，也不利于生产自动化。

解锁手柄108的一端设置把手109，解锁手柄108的另一端具有两个连接腿1010，两个连接腿1010分别包覆下壳体102的两侧面，与下壳体102的两侧面连接且可沿下壳体102的侧面移动，通过把手109拉动解锁手柄108可使解锁手柄108在下壳体102的外壁表面相对移动；光模块***上位机时由解锁手柄108将光模块固定在上位机的笼子里，通过拉动解锁手柄108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。

电路板位于由上、壳体形成包裹腔体中，电板端部表面具有金手指，金手指由相互独立的一根根引脚组成的，电路板***笼子中的电连接器中，由金手指与电连接器中的卡接弹片导通连接。

光纤适配器50与光组件壳体103连接，光模块外部的光纤***光纤适配器中，以实现光模块与外部光纤的光连接。

图3为本发明一实施例提供的一种光模块光组件壳体内部的结构示意图；图4为本发明一实施例提供的一种光模块光组件壳体内部的***图；图5为本发明一实施例提供的一种光模块光组件壳体内部移除上壳盖的结构示意图；如图3、图4、图5所示，本发明实施例提供的光模块，包括光组件壳体103、电路板20、光纤适配器50、发射器60、第一接收器70和第二接收器80，电路板20部分伸入壳体10内，发射器60位于光组件壳体103的底面上，第一接收器70和第二接收器80位于光组件壳体103的侧壁上，光纤适配器50与光组件壳体103连接，光纤适配器50与发射器60分别位于光组件壳体103的相对端。

上壳体及下壳体形成光模块的外壳，光组件位于上下壳体之间，光组件壳体103包括下盖体107和上盖板106，下盖体107为具有开口的容置腔104，上盖板106覆盖开口。这样，在封装光模块时，能经开口将发射器60等器件方便的放入容置腔104内。在下盖体107上的不同位置设置通孔，例如，在下盖体107的侧面设置第一通孔105和第三通孔1012，第一接收器70穿过第一通孔105与下盖体107连接，第二接收器80穿过第三通孔1012与下盖体107连接；在下盖体107的端面设置第二通孔1015，光纤适配器50穿过第二通孔1015与下盖体107连接，具体的通孔的位置根据第一接收器70、第二接收器80和光纤适配器50的位置进行设置，本实施例在此不作限定。

可选的，下盖体107的一端开设有开口1013，电路板20经开口1013***下盖体107内，以实现与发射器的近距离电连接。具体的，沿电路板20的长度方向***开口1013内，电路板20主体的宽度可以大于或者等于开口1013的宽度。

采用上盖板106、下盖体107分体式相互拼合的结合装配方式，便于将发射器60、电路板20和光纤适配器50等器件安装到光组件壳体103的容置腔104中。

可选的，电路板20与开口1013粘接，以连接电路板20与开口1013，使壳体10内达到非气密但防水汽密封性能。

可选的，第一接收器70和第二接收器80与光组件壳体103粘接，光纤适配器50与壳体10粘接，使光组件壳体103内达到非气密但防水汽密封性能。

上述粘接可采用COB封胶机进行粘接，COB封胶机是一种将黑色环氧树脂按照一定的高度规则或形状规则以及其它标准，自动涂覆到IC上的自动化机器，用于保护金线，或铝线，焊点和芯片免受机械损坏，氧化和腐蚀。

可选的，光组件壳体103可以采用钨铜合金基板或Kovar(Fe-Ni-Co硬玻璃封接合金)提供整体结构支撑。

图6为图4中发射器结构示意图，如图4、图6所示，本实施例提供的光模块，发射器60包括第一激光芯片601和第二激光芯片602，第一激光芯片601和第二激光芯片602所发出的前向光相互平行。其中，第一激光芯片601和第二激光芯片602能产生激光，激光的单波长特性较好，且波长调谐特性较佳。可选的，本实施例提供的光模块，还包括位移棱镜500，位移棱镜500用于调节发射器60所发出光的高度。即通过位移棱镜500调节第一激光芯片601和第二激光芯片602所发出光的高度。

本实施例提供的光模块，还包括半导体制冷器1000和导电基板900，半导体制冷器1000位于光组件壳体103内，第一透镜100、第二透镜200及导电基板900位于半导体制冷器1000上；第一激光芯片601和第二激光芯片602位于导电基板900的表面，

在半导体制冷器1000与导电基板之间可以垫设垫板800，用于调节导电基板的高度，其中，导电基板900的材质可以为金属化陶瓷，垫板也可以使用陶瓷材料，以增加热传导能力及尺寸精度，本实施例在此不作限定。

第一激光芯片601和第二激光芯片602工作时会发热，通过半导体制冷器1000对第一激光芯片601和第二激光芯片602工作时产生的热量进行降温。

在一些实施例中，还包括衬底，衬底位于下盖体107的内底壁，半导体制冷器1000位于衬底上。

在一些实施例中，如图4所示，光模块还包括两个背光检测件90，两个背光检测件90分别用于接收第一激光芯片601和第二激光芯片602发出的背向光。

其中，第一激光芯片601和第二激光芯片602分别向前、向后发出两束光，为前向光及背向光，两个背光检测件90用于分别接收第一激光芯片601和第二激光芯片602发出的背向光，通过背光检测件90监控第一激光芯片601和第二激光芯片60的发光功率。第一激光芯片601和第二激光芯片602分别发出的前向光，最终通过光纤适配器50射出，用于传输数据。

在具体实现时，背光检测件90安装在电路板20上，且位于***壳体10内的电路板20上，通过胶将背光检测件90粘接在电路板20上，减小装配难度。

进一步的，本实施例提供的光模块，背光检测件90位于激光芯片3011发出光的后方。这样，在不影响第一激光芯片601和第二激光芯片602的前向光的情况下，便于接收第一激光芯片601和第二激光芯片602发出的后向光。安装背光检测件90时，背光检测件90可以与第一激光芯片601和第二激光芯片602之间具有固定夹角，具体的角度根据具体安装位置进行设置，本实施例在此不作限定。背光检测件90也可以与第一激光芯片601和第二激光芯片602背部(即与第一激光芯片601和第二激光芯片602出光方向相反的位置)平行装置，只要背光检测件90能监控第一激光芯片601和第二激光芯片602的发光状态即可。

进一步的，图7为本发明一实施例提供的一种光模块中下盖体的内部结构示意图；如图6、图7所示，本发明提供的光模块，还包括第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300、第一滤光片30、第二滤光片40、第一反光片400和第三滤光片110，第一透镜100位于第一激光芯片601与第三滤光片110之间，用于将第一激光芯片601发出的光汇聚至第三滤光片110，第二透镜200位于第二激光芯片602与第一反光片400之间，用于将第二激光芯片602发出的光聚至第一反光片400，在经第一反光片400反射至第三滤光片110，第三滤光片110位于第一滤光片30与第一透镜100之间；由此，第一激光芯片发出的光经第一透镜射入第三滤光片110的入光面，并透射出第三滤光片110；第二激光芯片发出的光经第二透镜准直汇聚后，进而经第一反光片反射至第三滤光片110的反光面，在第三滤光片110处，第一激光芯片发出的光及第二激光芯片发出的光合为一束光，即为发射器的出光。

第三透镜300位于第二滤光片40与光纤适配器50之间，第三透镜300用于汇聚经第二滤光片40射入光纤适配器50的光。

第一透镜100、第二透镜200和第三透镜300的作用是汇聚光，常见的汇聚为将发散光汇聚为平行光，将发散光、平行光汇聚为汇聚光。从第一激光芯片601和第二激光芯片602发出的光呈发散状态，为了便于后续的光路设计及光耦合进光纤，都需要对进行准直汇聚处理，第一透镜100和第一透镜200可以为准直透镜，第二滤光片30和第二滤光片40可以为半反半透式，特定波长可以通过滤光片，特定波长通过滤光片反射。

发射器60发出的光通过第一滤光片30和第二滤光片40射入光纤适配器50，经光纤适配器50传入的光通过第一滤光片30反射入第一接收器70，经光纤适配器50传入的光通过第二滤光片40反射向第二接收器80。

其中，发射器60用于发出光线，第一接收器70和第二接收器80用于接收光，第一滤光片30和第二滤光片40用于将发射器60发出的光传输至光纤适配器50，经光纤适配器50的传入光通过第一滤光片30反射入第一接收器70，经光纤适配器50传入的光通过第二滤光片40反射入第二接收器80。光纤适配器50用于将发射器60发出光线最大限度的耦合到与光纤适配器50连接的光纤中去，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小。本实施例提供的光模块，通过将发射器60设置在光组件壳体103的底面上，第一接收器70和第二接收器80位于光组件壳体103的侧壁上，光纤适配器50与壳体10连接，且光纤适配器50与发射器60分别位于光组件壳体103的相对端，发射器60发出的光通过第一滤光片30和第二滤光片40射入光纤适配器50，经光纤适配器50传入的光通过第一滤光片30反射入第一接收器70，经光纤适配器50传入的光通过第二滤光片40反射入第二接收器80。即将发射器60设置在光组件壳体103内，将第一接收器70和第二接收器80位于光组件壳体103的侧壁，光发射器、第一接收器70和第二接收器80共用一个光纤适配器50，这样，降低了数据发送端口制作成本，光模块整体占用空间。

可选的，如图7所示，本实施例提供的一种光模块中，还包括第二反光片600，经光纤适配器50传入的光通过第二滤光片40反射入第二反光片600，经第二反光片600反射至第二接收器80。当第二接收器80与第二滤光片40错开设置，经光纤适配器50传入的光无法直接通过第二滤光片40反射至第二接收器80内时，通过设置第二反光片600，通过第二反光片600经第二滤光片40的光反射至第二接收器80。同理，当第一接收器70与第一滤光片30错开设置，也可以通过设置反光片经第一滤光片30的光反射至第一接收器70。在具体实现时，第一接收器70和第二接收器80可以位于光组件壳体103相同的侧面，也可以位于光组件壳体103相对的侧面。

第二滤光片40的入光面，相对于来自光纤适配器的光的传播方向，形成的夹角小于45°；为了在此种角度下由第二滤光片将光传输至第二接收器80中，增加了第二反光片，在第二滤光片入光面反射的光反射向第二反光片，由第二反光片将光反射至第二接收器，以实现第二滤光片将来自光纤适配器的光反射向第二接收器。第二滤光片40与第二反光片600采用小角度装配，相对于现有技术中使用45°的夹角，可以降低光在滤光片处反射时产生的光损耗。

进一步的，本实施例提供的光模块，还包括隔离器700，隔离器700位于第一滤光片30和第三滤光片110之间。隔离器700用于防止通过光纤适配器50传入放入光反射向第一激光芯片601和第二激光芯片602。

在光模块装配时，为了便于安装第一滤光片30、第二滤光片40、第二透镜200、第一反光片400、第三滤光片110、第二反光片600和隔离器700，可以在下盖体107内的不同位置设置支架1014，支架1014上设置限位部1011，通过不同的支架1014上的限位部1011分别支撑和定位第一滤光片30、第二滤光片40、第二透镜200、第一反光片400、第三滤光片110、第二反光片600和隔离器700。

图8为本发明一实施例提供的一种光模块光组件壳体内部的沿发射器的出光方向截取的剖视图。如图7和图8所示，通过位移棱镜500调节第一激光芯片601和第二激光芯片602所发出光的高度，使射出第三滤光片110光能进入第一滤光片30和第二滤光片40，通过第一滤光片30和第二滤光片40，在经第三透镜300汇聚后射出光纤适配器50。

图9为本发明一实施例提供的一种光模块中第一接收器的剖视图；图10为本发明一实施例提供的一种光模块中第一接收器的***图；图11为本发明一实施例提供的一种光模块中第一接收器与壳体的安装示意图。如图9至图11所示，以第一接收器70为例进行说明，接收器包括管帽701、底座704、透镜702和接收芯片703，管帽701罩设在底座704上，透镜702位于管帽701的外侧，底座704内侧中部有凹陷，接收芯片703位于凹陷内，透镜702与接收芯片703相对。再具体实现时，管帽701***第一通孔105内，透镜702伸入下盖体107内，经光纤适配器50传入的光通过第一滤光片30反射入透镜702，经透镜702的汇聚传至接收芯片703。

需要说明的是，第一接收器70和第一接收器80的结构和原理相同，本实施例在此不一一赘述。

图12为本发明一实施例提供的一种光模块中一种光路图。图12示出了本实施例提供的光模块中发射器60发出的光的光路图。如图12所示，

第一激光芯片601发出光经第一透镜100汇聚后射向第三滤光片110，然后通过第一滤光片30和第二滤光片40，在经第三透镜300汇聚后射出光纤适配器50；

第二激光芯片602发出光经第二透镜200汇聚至第一反光片400，在经第一反光片400反射至第三滤光片110，然后通过第一滤光片30和第二滤光片40，在经第三透镜300汇聚后射出光纤适配器50。

图13为本发明一实施例提供的一种光模块中另一种光路图。图13示出了本实施例提供的光模块中第一接收器70和第二接收器80接收光的光路图。如图13所示，第一接收器70接收光的光路为：经光纤适配器50传入的光通过第二滤光片40和第一滤光片30反射至第一接收器70。第二接收器80接收光的光路为：经光纤适配器50传入的光通过第二滤光片40反射入第二反光片600，经第二反光片600反射至第二接收器80。

从上述的传输路径和接收路径可以看出，发射器60、第一接收器70和第二接收器80中的部分光路相同，这样减少了，封装时的耦合时间，只需要一个耦合台，封装简单，返修方便。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

此外，在本发明的一个附图或一种实施例中描述的元素、结构或特征可以与一个或多个其它附图或实施例中示出的元素、结构或特征以任意适合的方式相结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。