本發(fā)明涉及光引擎，特別是涉及一種可插拔光引擎封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、隨著大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和ai算力集群的發(fā)展，共封裝光學(xué)技術(shù)(co-packagedoptics，cpo)對(duì)于提升數(shù)據(jù)傳輸速率起到顯著作用。硅光芯片是cpo技術(shù)的核心元件，主要用于光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，通過耦合技術(shù)與光纖陣列形成光信號(hào)傳輸。

2、如授權(quán)公告號(hào)為cn217689527u、授權(quán)公告日為2022.10.28的中國(guó)實(shí)用新型專利公開了一種光纖連接器及光芯片連接裝置，光芯片連接裝置包括硅光子集成芯片和光纖連接器，光纖連接器包括上層玻璃蓋板、中層玻璃蓋板、下層玻璃蓋板以及光纖陣列，上層玻璃蓋板連接于中層玻璃蓋板上，中層玻璃蓋板錯(cuò)位連接于下層玻璃蓋板上，中層玻璃蓋板上設(shè)有v型槽，光纖陣列通過上層玻璃蓋板和中層玻璃蓋板固定連接于v型槽中。中層玻璃蓋板和下層玻璃蓋板之間設(shè)有臺(tái)階面，光纖連接器通過臺(tái)階面連接于光芯片上，光信號(hào)傳播至斜切面時(shí)發(fā)生全內(nèi)反射，斜切面將光信號(hào)進(jìn)行90°翻折，使光信號(hào)在光纖陣列中穩(wěn)定傳播。

3、現(xiàn)有技術(shù)的光芯片連接裝置通過光纖連接器的臺(tái)階面與光芯片進(jìn)行連接，通常采用固定連接形式，不能滿足光纖陣列靈活插拔安裝的要求；并且光纖連接器在光芯片的平面內(nèi)缺少準(zhǔn)確定位，無法保證光纖陣列與光芯片的波導(dǎo)之間高精度耦合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有光芯片連接裝置采用臺(tái)階面的固定連接形式，不能滿足光纖陣列靈活插拔安裝的要求，且光纖連接器在光芯片的平面內(nèi)缺少準(zhǔn)確定位，無法保證光纖陣列與光芯片的波導(dǎo)之間高精度耦合。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可插拔光引擎封裝結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案：

3、可插拔光引擎封裝結(jié)構(gòu)包括基板、硅光芯片、光纖陣列單元和上蓋體，所述硅光芯片設(shè)置于所述基板的上側(cè)，且所述基板與所述硅光芯片電連接；

4、所述硅光芯片的上側(cè)設(shè)有第一耦合部和定位座，所述定位座上下貫穿開設(shè)有光通孔，所述光通孔與所述第一耦合部對(duì)應(yīng)；

5、所述光纖陣列單元包括光纖陣列和固定結(jié)構(gòu)，所述固定結(jié)構(gòu)與所述光纖陣列固定連接，所述固定結(jié)構(gòu)的下側(cè)設(shè)有第二耦合部，所述第二耦合部與所述光纖陣列光導(dǎo)通；

6、所述上蓋體安裝于所述基板的上側(cè)，所述上蓋體對(duì)應(yīng)所述定位座開設(shè)有插孔，所述插孔與所述光通孔同軸布置，所述固定結(jié)構(gòu)導(dǎo)向插裝于所述插孔中；

7、所述定位座的上側(cè)設(shè)有第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，所述固定結(jié)構(gòu)的下側(cè)設(shè)有第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)；所述第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)與所述第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)在所述光通孔的徑向平面內(nèi)定位配合，且所述第二耦合部與所述第一耦合部上下對(duì)準(zhǔn)；

8、所述插孔的內(nèi)部還安裝有彈性限位件，所述彈性限位件具有鎖止?fàn)顟B(tài)和解鎖狀態(tài)，所述固定結(jié)構(gòu)的外側(cè)設(shè)置有配合部，鎖止時(shí)所述彈性限位件與所述配合部沿所述光通孔的軸線方向擋止配合。

9、進(jìn)一步的，所述上蓋體開設(shè)有固定孔，所述固定孔中安裝有導(dǎo)引套，所述導(dǎo)引套具有沿所述光通孔的軸線方向依次設(shè)置的內(nèi)孔和錐形擴(kuò)孔，所述錐形擴(kuò)孔位于所述內(nèi)孔遠(yuǎn)離所述定位座的一側(cè)，所述內(nèi)孔與所述錐形擴(kuò)孔連通構(gòu)成所述插孔。

10、進(jìn)一步的，所述導(dǎo)引套平行于所述光纖陣列的寬度方向的側(cè)壁開設(shè)有水平孔，所述彈性限位件安裝于所述水平孔中；所述彈性限位件包括玻璃球和彈簧，所述玻璃球可移動(dòng)安裝于所述水平孔中，所述彈簧設(shè)置于所述水平孔中，且所述彈簧與所述玻璃球彈性頂壓配合；所述配合部為配合槽，所述配合槽平行于所述光纖陣列的寬度方向延伸布置，且所述配合槽與所述玻璃球凹凸配合。

11、進(jìn)一步的，所述彈性限位件關(guān)于所述插孔對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)，所述配合部關(guān)于所述固定結(jié)構(gòu)對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)，兩個(gè)所述彈性限位件作用于所述固定結(jié)構(gòu)的合力為零。

12、進(jìn)一步的，所述第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)為凸起結(jié)構(gòu)，所述第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)為凹槽結(jié)構(gòu)；或者，所述第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)為凹槽結(jié)構(gòu)，所述第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)為凸起結(jié)構(gòu)。

13、進(jìn)一步的，所述第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括橫向凸筋和縱向凸筋，所述橫向凸筋沿平行于所述光纖陣列的寬度方向延伸設(shè)置，所述縱向凸筋與所述橫向凸筋在所述光通孔的徑向平面內(nèi)垂直布置；

14、所述第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括橫向凹槽和縱向凹槽，所述橫向凹槽沿平行于所述光纖陣列的寬度方向延伸設(shè)置，所述縱向凹槽與所述橫向凹槽在所述光通孔的徑向平面內(nèi)垂直布置；

15、所述橫向凸筋與所述橫向凹槽凹凸配合，所述縱向凸筋與所述縱向凹槽凹凸配合。

16、進(jìn)一步的，所述光通孔具有第一長(zhǎng)邊和第一短邊，所述第一長(zhǎng)邊沿所述光纖陣列的寬度方向延伸設(shè)置，所述第一短邊與所述第一長(zhǎng)邊垂直布置；所述橫向凸筋、所述縱向凸筋均設(shè)有兩個(gè)，兩個(gè)所述橫向凸筋分別設(shè)置在所述光通孔對(duì)應(yīng)所述第一長(zhǎng)邊的外側(cè)，兩個(gè)所述縱向凸筋分別設(shè)置在所述光通孔對(duì)應(yīng)所述第一短邊的外側(cè)；

17、所述第二耦合部具有第二長(zhǎng)邊和第二短邊，所述第二長(zhǎng)邊沿所述光纖陣列的寬度方向延伸設(shè)置，所述第二短邊與所述第二長(zhǎng)邊垂直布置；所述橫向凹槽、所述縱向凹槽均設(shè)有兩個(gè)，兩個(gè)所述橫向凹槽分別設(shè)置在所述第二耦合部對(duì)應(yīng)所述第二長(zhǎng)邊的外側(cè)，兩個(gè)所述縱向凹槽分別設(shè)置在所述第二耦合部對(duì)應(yīng)所述第二短邊的外側(cè)。

18、進(jìn)一步的，所述橫向凸筋與所述縱向凸筋間隔布置，所述橫向凹槽與所述縱向凹槽交叉連接。

19、進(jìn)一步的，所述橫向凸筋、所述縱向凸筋的截面輪廓均為圓弧形，所述橫向凹槽、所述縱向凹槽的截面輪廓均為v字型。

20、進(jìn)一步的，所述光通孔包括沿孔軸線方向依次設(shè)置的第一孔段和第二孔段，所述第二孔段位于所述第一孔段遠(yuǎn)離所述硅光芯片的一側(cè)，所述第一孔段的截面寬度小于遠(yuǎn)離所述第二孔段的截面寬度，所述第二耦合部與所述第二孔段容置配合。

21、本發(fā)明的一種可插拔光引擎封裝結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：該可插拔光引擎封裝結(jié)構(gòu)采用了基板、硅光芯片、光纖陣列單元和上蓋體的設(shè)計(jì)形式，硅光芯片設(shè)置在基板的上側(cè)，硅光芯片與硅基板電連接，硅光芯片的上側(cè)設(shè)有第一耦合部和定位座，定位座的光通孔與第一耦合部對(duì)應(yīng)；上蓋體安裝于基板的上側(cè)，上蓋體對(duì)應(yīng)定位座開設(shè)有插孔，插孔與光通孔同軸布置，光纖陣列單元的固定結(jié)構(gòu)導(dǎo)向插裝于插孔中。

22、利用上蓋體對(duì)硅光芯片和光纖陣列單元起到了物理防護(hù)作用，通過合理布局定位座、光通孔、光纖陣列單元使光引擎封裝結(jié)構(gòu)更為緊湊，有利于減小光引擎的體積，滿足了小型化和集成化的要求。由于光纖陣列單元為導(dǎo)向插裝的安裝方式，當(dāng)需要對(duì)光引擎進(jìn)行維護(hù)、升級(jí)或更換光纖陣列單元時(shí)，可將其從封裝結(jié)構(gòu)中插入和拔出，提高了封裝結(jié)構(gòu)的可維護(hù)性和靈活性。

23、其中，固定結(jié)構(gòu)的下側(cè)設(shè)有第二耦合部，第二耦合部與光纖陣列光導(dǎo)通，定位座的上側(cè)設(shè)有第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，固定結(jié)構(gòu)的下側(cè)設(shè)有第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)；通過設(shè)置硅光芯片上的第一耦合部和固定結(jié)構(gòu)的第二耦合部，并利用定位座的第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)與固定結(jié)構(gòu)的第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)在光通孔的徑向平面內(nèi)定位配合，使第二耦合部與第一耦合部上下對(duì)準(zhǔn)。

24、這種對(duì)準(zhǔn)設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)光纖陣列與硅光芯片的波導(dǎo)之間的高精度光耦合，提高了光信號(hào)的傳輸效率，減少光損耗，保證了光引擎的高性能運(yùn)行。光通孔與第一耦合部對(duì)應(yīng)，第二耦合部與光纖陣列光導(dǎo)通，保證了第一耦合部與第二耦合部之間的光信號(hào)傳輸路徑處于光通孔的封閉空間中，減少了光信號(hào)可能出現(xiàn)干擾和損耗。

25、另外，上蓋體的插孔中安裝有彈性限位件，彈性限位件具有鎖止?fàn)顟B(tài)和解鎖狀態(tài)，固定結(jié)構(gòu)的外側(cè)設(shè)置有配合部，鎖止時(shí)彈性限位件與配合部沿光通孔的軸線方向擋止配合；結(jié)合第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)與第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)在光通孔的徑向平面內(nèi)定位配合關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)光纖陣列單元多維度的精準(zhǔn)定位目的，彈性限位件鎖止即可防止震動(dòng)、外力等因素引起位移或松動(dòng)，保證了光耦合的穩(wěn)定性和可靠性，用力向上拔使彈性限位件調(diào)整至解鎖狀態(tài)，即可順利地拆卸固定結(jié)構(gòu)和光纖陣列，滿足了光纖陣列單元靈活插拔安裝的要求。

26、需要說明的是，當(dāng)彈性限位件與配合部擋止配合時(shí)，第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)與第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)同時(shí)形成了定位配合關(guān)系，通過軸向擋止+平面定位的協(xié)同設(shè)計(jì)，從而保證了光纖陣列單元與硅光芯片之間的耦合精度。