用于光学通信设备的方法和系统技术方案

在一个实施例中，公开了光学通信装置和其制造方法。光学子组件和光学平台可以形成该装置。气密密封光学子组件中包含的激光器能够被耦合到光学平台上的调制器。光调制器能够使用从激光器发送的光束接入光学网络。在另一个实施例中，公开了制造光学通信设备的方法。光学子组件和光学平台能够形成光学通信设备。预定义的断裂线被布置在载体晶片上。该晶片能够容纳调制器子基座和激光器子基座。加工过程被用来将调制器子基座布置在光学平台上并且邻近热电冷却器布置激光器子基座。该激光器子基座能够被气密封装并且被对准以与调制器子基座通信。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开一般涉及用于通过光学通信网络进行通信的方法和系统。
技术介绍
下一代光学方案利用硅光子以实现功率控制和持续小型化。使用发射光学子组件(TOSA)内的硅光子光调制器用于大于40千兆字节(GB)传输速率的高速数据通信，一般需要半导体激光器形式的连续光源与调制器部件对准，其中光在各个透镜或透镜阵列的帮助下(以最小化对准工作)从激光器耦合到调制器的输入。典型地，(一个或多个)透镜和调制器然后被气密密封在合适的外壳内以在不形成缩合的情况下冷却组件。虽然创建的此种光学设备提供更高吞吐量和小型化结构，但是由于冷却被气密密封在外壳内的其它组件(例如，调制器)和激光器需要电能，所以这些设备的能量需求居高不下。此外，用于使在气密密封外壳内的激光器的同轴度中的高度容差完美的制造要求保持严格，并且在一些情况下，由于这些要求，制造被阻止或放缓。因此，需要针对能够保持高吞吐量特性的具有提高的能量效率的光学设备的方案。此外，需要针对可以使用较低成本的组件被制造的具有高吞吐量的高效光学通信设备的方案。另外，需要针对制造能够被更容易地执行并且还能保持此设备所需的严格容差的光学通信设备的方法的方案。附图说明图中的组件相对彼此不必按比例。类似的参考标号指全部多个视图中的相应部件。图1示出了根据本专利技术的实施方式的光学通信设备的透视图；图2示出了根据本专利技术的实施方式的显示在其上安装多个激光器的单>个子基座(sub-mount)的气密密封激光子组件；图3示出了根据本专利技术的实施方式的光学通信设备的横截面图；图4示出了根据本专利技术的实施方式的光学通信设备的透视图；图5示出了根据本专利技术的实施方式的单独的分装的(sub-mounted)激光器在TEC上的布置；图6A示出了根据本专利技术的实施方式的单独分装的激光器；图6B示出了根据本专利技术的实施方式的单个激光器在TEC上的子基座上的布置；图6C示出了根据本专利技术的实施方式的两个激光器在TEC上的单独的子基座上的布置，并且示出了包括间隙检查引线键合毛细管的引线键合的路线；图6D示出了根据本专利技术的实施方式的四个激光器在TEC上的单独的子基座上的布置；图6E示出了根据本专利技术的实施方式的四个透镜和引线在TEC上的四个单独分装的激光器上的布置；图7示出了根据本专利技术的实施方式的在提供机械稳定性和改进的可靠性的TEC上的单独子基座上的四个激光器上的对准的四个透镜的透视图：图8A示出了根据本专利技术的实施方式的安装有水平TEC的光学通信设备的透视图；图8B示出了根据本专利技术的实施方式的对准的光学通信设备的侧视图；图9A示出了根据本专利技术的实施方式的光学通信设备的透视图；图9B示出了根据本专利技术的实施方式的对准的光学通信设备的侧视图；图10示出了根据本专利技术的制造的实施方式的具有预定义断裂(break)的晶片结构；图11示出了根据本专利技术的制造的实施方式的具有预定义断裂的硅光子芯片(例如，子基座)；图12A示出了根据本专利技术的制造的实施方式的安装到具有预定义断裂的载体晶片结构的硅光子芯片和激光器子基座；图12B示出了根据本专利技术的制造的实施方式的具有预定义断裂(break)的晶片结构的加工；图13A-E示出了根据本专利技术的制造的实施方式的光学通信设备的加工；图14A-B示出了根据本专利技术的制造的实施方式的光学通信设备中的信号流；图15A-E示出了根据本专利技术的制造的另一实施方式的光学通信设备的加工；图16A示出了根据本专利技术的另一实施方式的光学通信设备的透视图；图16B示出了根据本专利技术的另一实施方式的光学通信设备的俯视图；图16C示出了根据本专利技术的另一实施方式的光学通信设备的横截面图：图17A-B示出了根据本专利技术的制造的另一实施方式的安装到具有预定义断裂的载体晶片结构的硅光子芯片和激光器子基座；图18示出了根据本专利技术的一个实施方式的使用高效光学通信设备的方法；以及图19示出了根据本专利技术的一个实施方式的制造光学通信设备的方法。具体实施方式概述根据本文公开的示例实施方式，光学通信设备可以包括用于光学通信网络的气密密封子组件内的激光器。热电冷却器也可以居于气密密封子组件内用于消散由激光器产生的热量。窗口可以形成气密密封子组件的一部分用于在激光器和位于气密密封子组件外的光学输入之间传输光束。光学输入可以被连接到气密密封子组件外的光调制器来调制光束并发送调制的光学信号到光学通信网络。在另一示例实施方式中，激光器可以在气密密封光学子组件上接收来自外部源的的电输入。作为响应，气密密封光学子组件内的子基座上的激光器可以对应于电输入被启动。气密密封子组件的外的光调制器可以接收第一激光器的输出并且调制所述光并将被调制的光通过形成光学通信设备的一部分的光学连接器发送到光学通信网络。本文公开的进一步示例性实施方式可以提供制造光学通信设备和气密密封子组件的方法。在一个示例实施方式中，制造光学通信设备的方法可以包括定位第一子基座，该第一子基座被配置为容纳在载体晶片上的大致邻近载体晶片上的第一预定义断裂线的光学激光器。第二子基座然后被配置为容纳在同一载体晶片上的大致邻近载体晶片上的第二预定义断裂线的光调制器。可选地，钳夹工具或倒金字塔工具然后可以被用于对准第一子基座和第二子基座使得第一子基座上的激光器/透镜和第二子基座上的调制器被粗略地预对准，随后针对透镜使用精细对准步骤来最大化激光器和调制器之间的光耦合。第一子基座能够进一步被气密密封在子组件中。子组件中的窗口与光学激光器的输出对准。光学设备平台和子组件然后可以彼此相邻地放置使得第一子基座和第二子基座可选地被动地重新对准，因此允许第一子组件内的(一个或多个)激光器与光调制器的(一个或多个)输入对准。在本文公开的替代示例性实施方式中，制造光学通信设备的方法可能需要在子基座上靠近(approximateto)被配置为容纳光学激光器的该子基座的部分处制备第一预定义断裂线和在子基座上靠近被配置为容纳光调制器的该子基座的部分处制备第二预定义断裂线。该子基座然后可以垂直于TEC并且平行于光学设备平台(即，光具座)被附连。在第一断裂线和第二断裂线之间的子基座的部分然后可以被去除以便允许根据本文公开的方法的进一步制造。说明在一些光学网络设备中，使用的激光器需要使用热电冷却器(T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：气密密封组件；激光器，该激光器被布置在所述气密密封组件内；热电冷却器，该热电冷却器被布置在所述气密密封组件内并且被配置为消散由所述激光器产生的热；窗口，该窗口形成所述气密密封组件的一部分并且被配置为允许光束在所述激光器和位于所述气密密封组件外部的光学输入之间的传输。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.05 US 14/072,182;2014.01.13 US 14/153,4941.一种装置，包括：
气密密封组件；
激光器，该激光器被布置在所述气密密封组件内；
热电冷却器，该热电冷却器被布置在所述气密密封组件内并且被配置
为消散由所述激光器产生的热；
窗口，该窗口形成所述气密密封组件的一部分并且被配置为允许光束
在所述激光器和位于所述气密密封组件外部的光学输入之间的传输。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述光学输入是被耦合到光调制器
的输入，该光调制器用于对从所述激光器接收的所述光束执行信号处理。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述光调制器还包括用于与光学通
信网络通信的至少一个光学输出。
4.如权利要求3所述的装置，还包括：用于从所述光学输出接收光学
信号并且接入所述光学通信网络的光学连接器。
5.如权利要求1所述的装置，还包括位于所述气密密封组件外部的光
学隔离器。
6.如权利要求1所述的装置，还包括位于所述气密密封组件外部的光
学输入。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述热电冷却器相对于所述装置在
所述气密密封组件内被垂直定向以允许通过调整所述热电冷却器上的激光
器的位置进行所述激光器的高度容差调整。
8.如权利要求1所述的装置，其中子基座上的多个激光器被布置在所
述热电冷却器上。
9.如权利要求8所述的装置，其中间隔件被布置在所述子基座的下面
并且邻近所述热电冷却器以促进消散所述激光器产生的热。
10.如权利要求1所述的装置，其中所述气密密封组件的一部分包括
用于为所述激光器提供容易接入的电输入的标准连接器头。
11.如权利要求1所述的装置，其中所述热电冷却器相对于所述装置

\t在所述气密密封组件内被水平定向；并且
其中所述激光器和所述光学输入之间的高度调整是通过改变所述气密
密封组件的底盖或所述光调制器的深度中的至少一者来做出的。
12.如权利要求1所述的装置，其中间隔件被配置为考虑允许在所述
激光器和光学输入之间传输光束所必需的高度调整。
13.一种系统，包括：
光学平台，该光学平台被配置为接受光调制器和气密密封子组件；以
及
窗口，该窗口形成所述气密密封子组件的一部分并且用于在所述气密
密封子组件内的激光器和所述光调制器之间传送光束。
14.如权利要求13所述的系统，其中热电冷却器在所述气密密封子组
件内被垂直定向以允许通过调整所述热电冷却器上的激光器的位置进行所
述激光器的高度容差调整。
15.一种方法，包括：
在气密密封光学子组件处接收电输入；
启动所述气密密封光学子组件内的子基座上与所述电输入相对应的第
一激光器；
在气密密封光学子组件外部的光调制器处接收子基座上的所述第一激
光器的输出；以及
通过光学连接器将从子基座上的所述第一激光器的输出中产生的光学
信号发送至光学通信网络。
16.如权利要求15所述的方法，还包括使用相对于所述光调制器被垂
直定位的热电冷却器冷却子基座上的所述第一激光器。
17.如权利要求15所述的方法，还包括使用相对于所述光调制器被水
平定位的热电冷却器冷却子基座上的所述第一激光器。
18.如权利要求15所述的方法，还包括在所述密封光学子组件外部配
置隔离器来隔离子基座上的所述第一激光器的输入。
19.如权利要求15所述的方法，还包括与子基座上的所述第一激光器
相对的在子基座上布置第二激光器，该布置被配置为允许用于使用工具进

\t行引线键合的空间，并且使得所述激光器的信号使用受控间距被对准。
20.如权利要求15所述的方法，其中透镜将光从子基座上的所述第一
激光器引导到所述光调制器。
21.一种制造光学通信设备的方法，包括：
布置第一子基座，该第一子基座被配置为容纳在载体晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·普福努尔，拉维·卡齐鲁，约翰·芳曼，乌帕尔·克拉巴尔蒂，
申请(专利权)人：思科技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US