在高速光通信系統(tǒng)中，光模塊的插拔精度與連接穩(wěn)定性直接影響整個系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。一項(xiàng)創(chuàng)新的內(nèi)嵌式設(shè)計(jì)，正悄然改變著光模塊的組裝與使用體驗(yàn)。

當(dāng)下，隨著數(shù)據(jù)中心與云計(jì)算對高速率通信需求的激增，100G、200G乃至400G光模塊已成為行業(yè)標(biāo)配。然而，傳統(tǒng)光模塊在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中長期存在一些痛點(diǎn)：

光接口與外部光纖連接器對準(zhǔn)精度不足、插拔困難、易產(chǎn)生電磁泄漏，尤其是在高密度、高集成度的應(yīng)用場景中，這些問題更為凸顯。

一種內(nèi)嵌式光模塊，通過巧妙的機(jī)械與光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效解決了上述問題。

01 結(jié)構(gòu)剖析，光模塊的“活動關(guān)節(jié)”設(shè)計(jì)

該內(nèi)嵌式光模塊主要由主體、光口活動塊、卡板與卡槽系統(tǒng)、光器件、光接口及電路板等核心部件組成。

主體與光口活動塊之間采用卡板與卡槽的滑動連接方式，這不僅保證了二者的穩(wěn)定固定，還預(yù)留了一定的間隙空間。

這種“微動關(guān)節(jié)”設(shè)計(jì)，是本次創(chuàng)新的關(guān)鍵所在?？ò逭嬖O(shè)有卡齒，對應(yīng)卡槽內(nèi)壁開有卡孔，二者嚙合后可實(shí)現(xiàn)鎖定，同時允許光口活動塊在一定范圍內(nèi)靈活微調(diào)。

圖1：內(nèi)嵌式光模塊立體結(jié)構(gòu)示意圖 

光口活動塊左側(cè)開有多個光孔，每個光孔內(nèi)滑動連接一個光接口。所有光接口左端共同固定于同一個光器件上，而光器件則與電路板硬連接固定。

這種設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了光接口與光器件之間的直接剛性連接，避免了傳統(tǒng)光纖跳接引入的損耗與不穩(wěn)定性。

02 公差轉(zhuǎn)化，從制造誤差到位置容差

在精密制造中，公差不可避免。傳統(tǒng)光模塊因光接口與外殼位置固定，一旦存在組裝公差，就容易導(dǎo)致與外部連接器插拔不暢、對準(zhǔn)偏差甚至信號泄漏。

本設(shè)計(jì)通過 “卡板-卡槽”間隙系統(tǒng)，將制造公差轉(zhuǎn)化為可調(diào)節(jié)的位置公差。

當(dāng)外部光纖連接器插入時，光口活動塊可在微小范圍內(nèi)自適應(yīng)移動，引導(dǎo)連接器順暢對接，顯著降低插拔力，避免因強(qiáng)行插拔導(dǎo)致的光口損傷。

光接口表面還設(shè)置有密封環(huán)，在插入光孔時既能確保光學(xué)對準(zhǔn)，也能防止灰塵和雜質(zhì)侵入，提升接口的長期可靠性。

圖2：光口活動塊右視剖面結(jié)構(gòu)

03 硬連接架構(gòu)，提升高速性能與集成度

在高速光模塊中，信號完整性至關(guān)重要。傳統(tǒng)方案中，光器件與電路板常通過軟板焊接連接，但隨著速率提升、焊盤增多、間距縮小，焊接可靠性與信號一致性面臨挑戰(zhàn)。

該專利采用電路板與光器件直接硬連接的方式，光接口與光器件也為剛性固定。這種架構(gòu)減少了中間連接環(huán)節(jié)，有利于保持高速信號質(zhì)量，同時提高了模塊的整體機(jī)械強(qiáng)度。

電路板通過其表面開設(shè)的定位槽，與主體上通過第二安裝孔固定的螺釘配合，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位與緊固，確保內(nèi)部組件在振動或插拔中不會發(fā)生位移。

圖3：光模塊立體分解結(jié)構(gòu)示意圖

04 模塊化安裝，簡化組裝并增強(qiáng)維護(hù)性

該光模塊的組裝流程清晰，體現(xiàn)了良好的模塊化設(shè)計(jì)思想。首先，將已固定好的電路板、光器件及光接口整體放入主體內(nèi)腔，利用內(nèi)壁形狀進(jìn)行預(yù)定位。

隨后蓋上蓋板，通過第一安裝孔與第一螺孔進(jìn)行主固定。第二安裝孔與第二螺孔的螺釘在緊固時，會穿過電路板上的定位槽，從而對電路板形成雙重定位與夾持。

這種設(shè)計(jì)不僅使組裝過程簡單高效，也便于日后維護(hù)。如需更換光器件或電路板，只需卸下蓋板即可進(jìn)行操作，無需破壞整體結(jié)構(gòu)。

光口活動塊與主體在通過卡板卡槽初步固定后，還可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要，選擇焊接、粘接、鉚接等方式進(jìn)行二次加固，提升了設(shè)計(jì)靈活性。

05 在光開關(guān)系統(tǒng)中的應(yīng)用價值

對于光開關(guān)生產(chǎn)商與系統(tǒng)集成商而言，該內(nèi)嵌式光模塊設(shè)計(jì)具有多重實(shí)用價值。

光開關(guān)設(shè)備通常需要集成多個光模塊，并在不同通道間進(jìn)行快速切換。模塊插拔的便捷性與接口的長期穩(wěn)定性，直接影響系統(tǒng)的部署效率和運(yùn)維成本。

該模塊的自適應(yīng)對準(zhǔn)特性，能夠顯著降低系統(tǒng)集成時的調(diào)試難度，尤其適用于高密度機(jī)架式光開關(guān)設(shè)備。

其良好的電磁屏蔽與密封設(shè)計(jì)，也有助于提升整個光開關(guān)系統(tǒng)的信號純凈度與環(huán)境適應(yīng)性。

當(dāng)最后一個卡齒滑入卡孔，發(fā)出輕微的“咔嗒”聲，光口活動塊與主體之間的微妙間隙已然定格。這不足毫米的游隙，卻承載著制造公差與使用精度的全部智慧。

圖4：內(nèi)嵌式光模塊立體剖面結(jié)構(gòu)

這項(xiàng)內(nèi)嵌式設(shè)計(jì)，光模塊不再是一個僵硬封閉的盒子，而是具備了柔性對接能力的智能接口。它像一位默契的舞伴，能在連接瞬間進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，確保每一次插拔都精準(zhǔn)而流暢。

從實(shí)驗(yàn)室圖紙，到機(jī)柜中穩(wěn)定運(yùn)行的光信號樞紐，創(chuàng)新往往就藏在這些看不見的細(xì)節(jié)里。在高速光網(wǎng)絡(luò)的世界里，可靠連接永遠(yuǎn)是第一生產(chǎn)力。

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