CN210775922U - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光模块，包括电路板、透镜组件、滤波反射片、LD和PD；LD和PD贴装在电路板的第一表面，LD的出光功率大于光纤传输允许光功率；滤波反射片嵌设在透镜组件内，透镜组件罩扣在LD和PD的上方，滤波反射片在电路板的投影区域覆盖PD；滤波反射片包括基板、合波膜和衰减膜，合波膜附着设置在基板的一侧面，衰减膜附着设置在基板的另一侧面，基板的一侧面与基板的另一侧面相对，且基板的另一侧面朝向PD。本申请提供的光模块中，自滤波反射片透过的LD发射光束与入射至滤波反射片待被反射的PD待接收的光束位于同一光路中，可实现LD发射的光束与PD待接收的光束共用一根光纤，即达到单纤双向的功能，提高光纤利用率。

Description

一种光模块

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

在光通信技术中，光信号被作为信息的载体，进行着高速、长时间、可靠的信息传输。光模块作为光通信领域的核心部件，用于进行光电信号间转换。

光模块内包括一系列元件，其中最为重要的是LD(Laser Diode，半导体激光器)、PD(Photo-Diode，光电二极管)、透镜组件、电路板等。通常，光模块的一端通过金手指连接上位机，另一端连接光纤带。光模块中的电路板通过金手指接收上位机发送的电信号，LD将电信息转化成光信号从LD发射出来，LD发出的光信号经过透镜组件的准直和会聚，然后到达光纤带；同时通过光纤带传输至光模块的光信号到达透镜组件，透镜组件对光信号进行准直和会聚到达PD，PD将光信号转化为电信号，然后通过金手指传输至上位机。

在现有光模块中，LD和PD通常被设置在沿电路板长度方向的两条平行直线上。从而在光模块使用中将会形成一条发射光信号的光路以及一条接收光信号的光路，为达到配合各光路工作的目的，光纤带的光纤一部分用于发射光信号一部分用于接收光信号。如此将造成光纤带的利用率比较低。

实用新型内容

本申请提供了一种光模块，有助于提高光纤的利用率。

本申请提供了一种光模块，包括电路板、透镜组件、滤波反射片、LD和PD；其中：

所述LD和PD贴装在所述电路板的第一表面，所述LD的出光功率大于光纤传输允许光功率；

所述滤波反射片嵌设在所述透镜组件内，所述透镜组件罩扣在所述LD和PD的上方，所述滤波反射片在所述电路板的投影区域覆盖所述PD；

所述滤波反射片包括基板、合波膜和衰减膜，所述合波膜镀覆设置在所述基板的一侧面，所述衰减膜镀覆设置在所述基板的另一侧面，所述基板的一侧面与所述基板的另一侧面相对；

所述LD发射的光束通过所述衰减膜后射入光纤，来自光纤的光束经所述合波膜反射至所述PD。

本申请提供的光模块中，包括电路板、透镜组件、滤波反射片、LD和PD，LD和PD设置在电路板同一表面，滤波反射片嵌设在透镜组件内，透镜组件罩扣在LD和PD的上方，滤波反射片在电路板的投影区域覆盖PD。并且滤波反射片包括基板、合波膜和衰减膜。在本申请中，LD发射的光束入射至透镜组件，经透镜组件反射至衰减膜，衰减膜衰减LD发射的光束，衰减后的LD发射的光束入射至基板，经基板后入射至合波膜，最后透过合波膜射入光纤；来自光纤的光束先入射至合波膜，再经合波膜反射至PD。由于LD的出光功率大于光纤传输允许光功率，衰减膜衰减LD发射的光束，因此结合包含基板、合波膜和衰减膜的自滤波反射片，实现自滤波反射片透过的LD发射光束与入射至滤波反射片待被反射的PD待接收的光束位于同一光路中，实现LD发射的光束与PD待接收的光束共用一根光纤，即达到单纤双向的功能，提高光纤利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为光通信终端连接关系示意图；

图2为光网络单元结构示意图；

图3为本申请实施例中提供的一种光模块的结构示意图；

图4为本申请实施例中提供的一种光模块的分解结构示意图；

图5为本申请实施例中提供的一种电路板的主视图；

图6为本申请实施例中提供的一种电路板的俯视图；

图7为本申请实施例中提供的一种透镜组件的结构示意图；

图8为本申请实施例中提供的一种光模块的局部剖视图；

图9为本申请实施例中提供的一种滤波反射片的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

光纤通信的核心环节之一是光电信号的转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导中传输，利用光在光纤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采用的是电信号，这就需要在信号传输过程中实现电信号与光信号的相互转换。

光模块在光纤通信技术领域中实现上述光电转换功能，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、传输数据信号以及接地等，金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的标准方式，以此为基础，电路板是大部分光模块中必备的技术特征。

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单元100、光模块200、光纤101及网线103；

光纤的一端连接远端服务器，网线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与网线的连接完成；而光纤与网线之间的连接由具有光模块的光网络单元完成。

光模块200的光口与光纤101连接，与光纤建立双向的光信号连接；光模块200的电口接入光网络单元100中，与光网络单元建立双向的电信号连接；光模块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单元之间建立连接；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单元100中，来自光网络单元100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。光模块200是实现光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。

光网络单元具有光模块接口102，用于接入光模块，与光模块建立双向的电信号连接；光网络单元具有网线接口104，用于接入网线，与网线建立双向的电信号连接；光模块与网线之间通过光网络单元建立连接，具体地，光网络单元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，光网络单元作为光模块的上位机监控光模块的工作。

至此，远端服务器通过光纤、光模块、光网络单元及网线，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。

常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络单元是光模块的上位机，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。

图2为光网络单元结构示意图。如图2所示，在光网络单元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中设置有电连接器，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结构。

光模块200插入光网络单元中，具体为光模块的电口插入笼子106中的电连接器，光模块的光口与光纤101连接。

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；光模块插入笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量通过光模块壳体传导给笼子，最终通过笼子上的散热器107进行扩散。

图3为本申请实施例提供的一种光模块200的结构示意图，图4为本申请实施例提供光模块200的分解结构示意图。如图3和图4所示，本申请实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、解锁手柄203和电路板204。

上壳体201与下壳体202形成具有两个开口的包裹腔体，具体可以是在同一方向的两端开口(205、206)，也可以是在不同方向上的两处开口；其中一个开口为电口206，用于插入光网络单元等上位机中，另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接内部光纤，电路板204等光电器件位于包裹腔体中。

上壳体201及下壳体202一般采用金属材料，利于实现电磁屏蔽以及散热；采用上壳体201、下壳体202结合的装配方式，便于将电路板204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203位于包裹腔体/下壳体202的外壁，拉动解锁手柄的末端可以在使解锁手柄在外壁表面相对移动；光模块插入上位机时由解锁手柄203将光模块固定在上位机的笼子里，通过拉动解锁手柄203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。

图5为本申请实施例提供光模块中的电路板204的主视图，附图6为本申请实施例提供光模块中的电路板204的俯视图，其中电路板204可选PCB板。如图5和6所示，本申请实施例提供的电路板204上设置透镜组件401、滤波反射片402、LD403和PD404。在本申请实施例中，电路板204为扁平的片状结构，LD403和PD404贴装在电路板204的第一表面，即LD403和PD404共面。在本申请实施例中，电路板204通常是单面板，电路板204的第一表面为固定在壳体内时与比较贴近壳体一面相对的面。优选的，LD403和PD404近似设置在沿电路板204长度方向延伸的同一条直线上，即LD403和PD404在电路板204长度方向上共线，如此更加便利透镜组件401和滤波反射片402的安装。

在本申请实施例中，通过电路板204上的金手指将外部的电信号传输到驱动芯片，驱动芯片根据接收到的电信号产生驱动信号并传输至LD403，LD403根据接收的驱动信号发射光信号；PD404接收光信号并将光信号转化为电信号，然后通过电路板204上的金手指将电信号传输到光模块的外部。

透镜组件401罩扣在LD403和PD404上，透镜组件401包括准直透镜、反射镜、聚光镜等，用于LD403发射的光束和PD404待接收的光束的准直和汇聚。附图7为本申请实施例示例式提供的一种透镜组件401的剖视图，但本申请实施例中的透镜组件401不仅限于此。如附图7所示，透镜组件401的上表面设置有凹槽，在凹槽中形成第一斜面4011及第二斜面4012，第一斜面4011具有反射光的作用，第二斜面4012上开设有孔洞4013，滤波反射片402设置在孔洞4013上。进一步，透镜组件401的下表面设置第一汇聚透镜4014和第二汇聚透镜4015。第一汇聚透镜4014位于LD403的上方，汇聚LD403发射的光束；第二汇聚透镜4015设置在PD404上方，汇聚PD404待接收的光束。

附图8为本申请实施例提供光模块的局部剖视结构示意图。如附图8所示，滤波反射片402嵌设在透镜组件401内，如滤波反射片402设置在透镜组件401的孔洞4013上，滤波反射片402在电路板204的投影区域覆盖PD404。LD403发射的光束入射至透镜组件401，入射至透镜组件401的光束经透镜组件401的第一斜面4011反射至滤波反射片402，透过滤波反射片402，然后耦合至光纤，通过光纤传输至光模块的外部并进行传输。可选的，LD403发射的光束入射至透镜组件401，先经过第一汇聚透镜4014准直和汇聚，在入射至透镜组件401的第一斜面4011。PD404待接收的光束自光纤传输至光模块中，来自光纤的光束经滤波反射片402反射至PD404，PD404将接收到的光信号转化为电信号。可选的，PD404待接收的光束在入射至滤波反射片402，经滤波反射片402反射后进入透镜组件401上的第二汇聚透镜4015，经过透镜组件401上的第二汇聚透镜4015准直和汇聚入射至PD404。因此，本申请实施例提供的滤波反射片402用于透过LD403发射的光束和反射来自光纤的光束，有助于实现光模块发射的光束和接收的光束共光路。

附图9为本申请实施例提供的一种滤波反射片402的结构示意图。如附图9所示，在本申请实施例中，滤波反射片402包括衰减膜501、基板502和合波膜503，衰减膜501和合波膜503附着设置在基板502相对的两侧面。优选的，合波膜503朝向PD404。具体的，合波膜503附着设置在基板502的第一侧面，衰减膜501附着设置在基板502的第二侧面，基板502的第一侧面与基板502的第二侧面相对。

在实际使用中，LD403的发光功率太大，而实际需要的出光功率规格低，或，LD403的出光功率大于光纤传输允许光功率，因此本申请实施例中的滤波反射片402需具有衰减功能，用于在一定程度或比例上衰减LD403发射的光束。为实现滤波反射片402的衰减功能，本申请实施例提供的滤波反射片402上设置有衰减膜501。衰减膜501用于吸收或反射入射至其的光束，从而使透过其的光束的光强降低。在本申请实施例中，优选衰减膜501对入射至其的光束具有吸收作用，可有效避免反射光束造成的不良影响。可选的，衰减膜501可选Ag衰减膜等。

LD403发射的光束经透镜组件401的第一斜面4011反射至所述衰减膜501，所述衰减膜501衰减所述LD403发射的光束，透射所述衰减膜501的所述LD403发射的光束入射至所述基板502，所述LD403发射的光束透过所述基板502然后入射至所述合波膜503，最后透过合波膜503入射至光纤。来自光纤需PD404待接收的光束经合波膜503反射至所述PD404，即来自光纤的光束经合波膜503反射至PD404。

基板502具有透光性，可选透明塑料、玻璃等具有良好透光性的材料制作。优选的，基板502为玻璃基片。合波膜503附着设置在所述玻璃基片的第一侧面，所述玻璃基片的第一侧面朝向PD404，衰减膜501附着设置在所述玻璃基片的第二侧面。可选的，玻璃基片为WMS-15玻璃基材的玻璃基片。

为实现本申请实施例中滤波反射片402具有透过LD403发射的光束和反射PD404待接收的作用，滤波反射片402上设置有合波膜503，合波膜503可选择透过特定波长的光束以及选择反射特定波长的光束。假设本申请实施例提供的光模块发射波长为λ1的光信号以及接收波长为λ2的光信号，即LD403发射光束的波长为λ1、PD404接收光束的波长为λ2，那么合波膜503将透射波长为λ1的光束、反射波长为λ2的光束。波长为λ1和λ2光束并非定值，其实际值由光模块实际传输的光信号的波长确定，如：光模块用发射波长850nm的光信号和接收波长为908nm的光信号，则λ1为850nm，λ2为908nm。

可选的，合波膜503对入射至其的波长为λ1的光束有大于90％的透射率，合波膜对入射至其的波长为λ2的光束有大于90％的反射率，进而实现合波膜对波长为λ1的光束高透射率以及对波长为λ2的光束高反射率。在本申请实施例中，合波膜503包括若干层厚度为四分之一λ1的薄膜组成，薄膜可为二氧化钛和氟化镁、五氧化二钽和二氧化硅等交替重叠的膜。

在本申请实施例中，根据LD403的出光功率，衰减膜501可衰减入射至其LD403发射光束的10％-90％的光，即衰减膜501将波长为λ1的光束能量吸收一部分，吸收能量P_吸收占总能量P₀的比例范围可为10％-90％的任意值，但主要还需考虑LD403的实际出光功率。

在本申请实施例中，衰减膜501和合波膜503可采用磁控溅射的方法制备。

光纤沿电路板204长度方向设置，即光纤接收自电路板204长度方向传输至其的光信号以及将光模块外部的光信号沿电路板204长度方向传输至光模块。因此将LD403和PD404设置在电路板204长度方向延伸的同一条直线上，可将LD403发射的光束与PD404待接收的光束自滤波反射片402至光纤位于同一光路中，进而实现LD403发射的光束与PD404待接收的光束共用一根光纤，即达到单纤双向的功能，相较于光纤只用于某一个方向光束的传输，提高光纤的利用率。

在本申请实施例中，滤波反射片402往光模块接入光纤额一端倾斜。如滤波反射片402与PD404所在平面的夹角为35-55°。可选的，滤波反射片402与PD404所在平面的夹角为40-50°。优选的，滤波反射片402与PD404所在平面的夹角为45°，即滤波反射片402与电路板204所成的夹角为45°，如此便于保证透过滤波反射片402的光束沿平行于电路板204方向传输以及经过滤波反射片402反射至PD404等光束沿垂直于电路板204的方向传输。

在本申请实施例中，为便于透镜组件401的安装，透镜组件401上除了准直透镜、反射镜、聚光镜等外，还包括透镜支架。透镜支架用于有序的固定准直透镜、反射镜、聚光镜等，并且透镜支架还可用于固定滤波反射片402，方便滤波反射片402安装。

进一步，本申请实施例提供的光模块还包括光纤支架405，光纤支架405上用于设置光纤406，光纤支架405可拆卸连接透镜支架，如此便于实现光纤的连接。可选的，光纤406为光纤带。

另外，基板502可选掺杂玻璃板，掺杂玻璃板可吸收入射至其的光束，达到进一步衰减LD403发射光束的目的。掺杂玻璃板是指在制作玻璃板的过程中在其原材料中添加石墨、碳或金属氧化物等掺杂剂，通过在玻璃原料中添加掺杂剂增加透明玻璃板对入射至其光束的吸收率，进而可以实现进一步衰减LD403发射光束的目的，与衰减膜501合作良好的完成衰减LD403发射光束。通常掺杂玻璃板中掺杂剂的占有量越大，获得的掺杂玻璃板的衰减光束的能力越强。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。需要说明的是，本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括电路板、透镜组件、滤波反射片、LD和PD；其中：

所述LD和PD贴装在所述电路板的第一表面，所述LD的出光功率大于光纤传输允许光功率；

所述滤波反射片嵌设在所述透镜组件内，所述透镜组件罩扣在所述LD和PD的上方，所述滤波反射片在所述电路板的投影区域覆盖所述PD；

所述滤波反射片包括基板、合波膜和衰减膜，所述合波膜附着设置在所述基板的一侧面，所述衰减膜附着设置在所述基板的另一侧面，所述基板的一侧面与所述基板的另一侧面相对；

所述LD发射的光束通过所述衰减膜后射入光纤；来自光纤的光束经所述合波膜反射至所述PD。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述基板为玻璃基片，所述合波膜附着设置在所述玻璃基片的第一侧面，所述玻璃基片的第一侧面朝向所述PD，所述衰减膜附着设置在所述玻璃基片的第二侧面，所述玻璃基片的第一侧面与所述玻璃基片的第二侧面相对。

3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述玻璃基片为WMS-15玻璃基材的玻璃基片。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述基板滤波反射片与所述PD所在平面的夹角为40-50°。

5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于，所述滤波反射片与所述PD所在平面的夹角为45°。

6.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述衰减膜衰减所述LD发射的光束的10％-90％。

7.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述合波膜透射对到达其的所述LD发射的光束有大于90％的透射率。

8.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述合波膜对到达其的所述PD接收到的光束有大于90％的反射率。

9.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述透镜组件包括透镜支架，所述滤波反射片设置在所述透镜支架上。

10.根据权利要求9所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括光纤支架，所述光纤支架上设置光纤，所述光纤支架可拆卸连接所述透镜支架。

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