基于AWG波分复用单纤双向光收发模块及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于AWG波分复用单纤双向光收发模块，其包括封装壳体和设置在所述封装壳体中的光引擎，所述光引擎包括光单元和电单元，所述光单元包括：AWG芯片、激光器DFB阵列、探测器PIN阵列、带有插芯的毛细管，所述AWG芯片为矩形AWG光波导芯片，所述AWG芯片的一端为44.5‑46°研磨界面，所述AWG芯片的另一端为8°界面，所述AWG芯片的8°界面与带有插芯的毛细管连接，毛细管与AWG芯片连接的一端为8°研磨角，插芯将单纤双向光收发模块与外部跳线对接。本发明专利技术制备出来的光收发模块传输速率为100Gbps～112Gbps，传输距离大于10km，功耗低于1.5W，性能可靠，传输稳定。

AWG wavelength division multiplexing bidirectional optical transceiver module and manufacturing method based on

The invention discloses a AWG wavelength division multiplexing bidirectional optical transceiver module based on the optical engine comprises a packaging shell and set in the package in the shell, the light engine includes a light unit and a power unit, the optical unit includes AWG chip, laser array, DFB array, PIN detector with capillary tube the core, the AWG chip for AWG rectangular waveguide chip, wherein one end of the AWG chip is 44.5 46 degrees grinding interface, the other end of the AWG chip is 8 degrees to 8 degrees interface, the AWG interface chip is connected with a capillary core insert, one end connected with the AWG chip for capillary 8 degree angle grinding, insert the bidirectional optical transceiver module and external jumper docking. The transmission rate of the optical transceiver module prepared by the invention is 100Gbps to 112Gbps, the transmission distance is more than 10km, the power consumption is lower than 1.5W, and the performance is reliable and the transmission is stable.

【技术实现步骤摘要】
基于AWG波分复用单纤双向光收发模块及制作方法
本专利技术涉及光器件的制造领域，尤其是涉及一种基于AWG波分复用技术的单纤双向光收发模块、制作方法、测试方法。
技术介绍
目前，现代信息网络中，通过扩展速率通信网络传输容量来增大光纤通信已成为主流，光收发模块是核心的光电电子设备，其广泛的应用在广域网(WAN)、城域网(MAN)、局域网(LAN)等众多领域中，并且随着技术的发展，需要越来越多类中的光收发模块来满足信息网络的需求，并且随着要求的提高，光收发模块的复杂性也越来越高。用户对光模块需求的多样性：低成本、高速率、小型化、低功耗、远距离等特性，然而满足这些特性的光模块加工精度与数量存在严重矛盾，虽然经过多年的摸索，但这种类型的光收发模块大规模加工问题一直是大数据、云计算以及BAT类系统产能的瓶颈。因此，在光器件制造领域中，需要一种加工方法提高光模块的加工精度和效率的方法，来解决需求量和精度矛盾的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于AWG波分复用技术的单纤双向光收发模块及其制作方法，使得制备出来的光收发模块传输速率为100Gbps～112Gbps，传输距离大于10km，功耗低于1.5W，性能可靠，传输稳定。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于AWG波分复用单纤双向光收发模块，其包括封装壳体和设置在所述封装壳体中的光引擎，所述光引擎包括光单元和电单元，所述光单元包括：AWG芯片、激光器DFB阵列、探测器PIN阵列、带有插芯的毛细管，所述AWG芯片为矩形AWG光波导芯片，所述AWG芯片的一端为44.5-46°研磨界面，所述AWG芯片的另一端为8°界面，所述AWG芯片的8°界面与带有插芯的毛细管连接，所述毛细管与所述AWG芯片连接的一端为8°研磨角，插芯将所述单纤双向光收发模块与外部跳线对接；所述光单元进行光发射时，所述激光器DFB阵列发射的激光经过44.5-46°AWG芯片界面反射到所述AWG芯片内部，经过所述AWG芯片滤波耦合为光波，所述毛细管通过其8°研磨角增大与所述AWG芯片的耦合面积，使发射光纤输出的光能耦合到接收光纤中；所述电单元包括驱动系统、放大系统、控制管理系统，所述驱动系统包括驱动芯片和与其配置的驱动电路，所述放大系统包括放大器和控制装置，所述控制管理系统包括数字诊断芯片、存储器、报警装置；所述驱动芯片执行所述存储器的指令，所述放大器用于放大施加于其输入端的信号，产生放大器输出信号，所述控制装置感测所述放大器输出信号，根据所述放大器输出信号的电平来控制施加于所述放大器输入端的电流。在本专利技术的一个较佳实施例中，进一步包括，所述AWG芯片的一端为45°研磨界面。在本专利技术的一个较佳实施例中，进一步包括，所述激光器DFB阵列包括至少四个垂直腔面激光器，所述垂直腔面激光器之间的波长间隔相等，所述垂直腔面激光器通过焊点与金属电极连接。在本专利技术的一个较佳实施例中，进一步包括，所述探测器PIN阵列包括至少四个光子探测器，所述光子探测器通过焊点与金属电极连接。在本专利技术的一个较佳实施例中，进一步包括，一种基于AWG波分复用单纤双向光收发模块的制作方法，包括以下步骤：S10AWG芯片输入端调校：调节与输入端CCD光放大器连接的三维调节架，使显示器上清晰显示单纤端面与AWG芯片输入端端面，然后调节输入端六维调节架，使得单纤端面与AWG芯片输入端面达到两边平行以及侧面平行的位置，使得单纤输入端波导与AWG芯片输入端波导对准；S20AWG芯片的输出端调校：调节与输出端CCD光放大器连接的三维调节架，使显示器上清晰显示光引擎端面与AWG芯片输出端端面，然后调节输出端六维调节架，使得光引擎端面与AWG芯片输出端面达到两边平行以及侧面平行的位置，使得AWG芯片输出端波导与单晶硅光纤阵列的波导对准；S30平衡调节：将输入端CCD光放大器移至光引擎上，在DFB芯片、PIN芯片与AWG芯片输入端面处，并结合光功率计的读数进行调节；将输出端CCD光放大器移至单纤端面与AWG芯片输出端面处，结合光功率计的读数进行调节，直至从插芯输出的光信号读数都小于规定的标准值；S40当插芯输出的光信号读数小于规定的标准值，点UV胶水同时进行固化；S50测试：用于对耦合完毕的单纤双向光收发模块半成品进行光纤传输数据的测试；S60封装：将测试合格后的产品进行封装。在本专利技术的一个较佳实施例中，进一步包括，还包括AWG芯片加工步骤，包括以下几步：S101将AWG芯片的两端加盖玻璃盖板；S102将S101中的带有玻璃盖板的AWG芯片进行固化和研磨，获得待耦合的AWG芯片。在本专利技术的一个较佳实施例中，进一步包括，S102中在固化阶段，将AWG芯片通过粘结剂固定于夹层基板上，夹层基板平整度为2-15μm，翘曲度为20-50μm，固化之后，进行AWG芯片研磨，将AWG芯片一端研磨成44.5-46°，另一端研磨成8°。在本专利技术的一个较佳实施例中，进一步包括，所述AWG芯片与所述基板之间的粘结胶厚度小于1μm。在本专利技术的一个较佳实施例中，进一步包括，S102的研磨过程分为粗磨过程和抛光过程，粗磨过程采用有晶格形态的研磨粉，研磨粉的粉体粒度为10nm-2000nm，分体莫氏硬度为7-9；抛光过程采用的抛光粉的粉体粒度为5nm-200nm，分体莫氏硬度为5-9。在本专利技术的一个较佳实施例中，进一步包括，还包括对耦合完毕的单纤双向收发模块进行数据传输调试步骤，包括以下几步：S201将耦合完毕的光收发模块放置到样品架上；S202误码测试仪和与误码测试仪连接的评估板准备好，然后将单线双向光收发模块与分路器的输入端连接，分路器的第一输出端与可调光源连接，分路器的第二输出端与光谱仪连接，测试。1、本专利技术的AWG芯片采用双驱动热备份的工作方式进行AWG芯片的温度控制，能够极大地提高温控电路的可靠性；AWG芯片的一端最佳为45°，另一端为8°，其工作带宽波长范围能达到1271nm-1650nm，插入损耗的测试波段覆盖这一波段范围的频谱曲线，波分均匀，性能稳定，偏振等相关损耗低。2、本专利技术的制作装置和制作方法以现有的PLC光分路对光耦合机台为基础，增加了AWG芯片装载平台，实现了操作简单，精确度高的耦合效果，很大程度上提升了对基于AWG波分复用技术的单纤双向光收发模块的生产效率与产品质量。3、本专利技术进行调试，调试装置包括样品架、可调节光源、光谱仪设备、光开关，所需的测试设备数量少，不受周围环境、测试场地的限制，成本低，易进行，采用这种加速测试的方法，不仅缩短了测试时间(只需常规测试时间的十分之一)，提高了测试效率，而且能够测试到整个波段的潜在故障，对AWG波分复用技术的单纤双向光收发模块质量与可靠性的提高，起到了极大的作用，缩短了产品投放市场的周期。附图说明图1是本专利技术的原理结构示意图；图2是本专利技术中光单元的原理结构示意图；图3是本专利技术中电单元的原理结构示意图；图4是本专利技术模块的爆炸图；图5是整体光引擎的工作原理图；图6是本专利技术的产品内部结构；图7是本专利技术调试方法的工作原理图；图8是本专利技术制备方法的流程图。图中标号说明：1-PCB电路板，10-驱动放大系统，3-放大系统，34-PD探测器阵列，32-TIA芯片，31-LA芯片，6-驱动系统，5-LD激光器阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于AWG波分复用单纤双向光收发模块，其包括封装壳体和设置在所述封装壳体中的光引擎，所述光引擎包括光单元和电单元，其特征在于，所述光单元包括：AWG芯片、激光器DFB阵列、探测器PIN阵列、带有插芯的毛细管，所述AWG芯片为矩形AWG光波导芯片，所述AWG芯片的一端为44.5‑46°研磨界面，所述AWG芯片的另一端为8°界面，所述AWG芯片的8°界面与带有插芯的毛细管连接，所述毛细管与所述AWG芯片连接的一端为8°研磨角，插芯将所述单纤双向光收发模块与外部跳线对接；所述光单元进行光发射时，所述激光器DFB阵列发射的激光经过44.5‑46°AWG芯片界面反射到所述AWG芯片内部，经过所述AWG芯片滤波耦合为光波，所述毛细管通过其8°研磨角增大与所述AWG芯片的耦合面积，使发射光纤输出的光能耦合到接收光纤中；所述电单元包括驱动系统、放大系统、控制管理系统，所述驱动系统包括驱动芯片和与其配置的驱动电路，所述放大系统包括放大器和控制装置，所述控制管理系统包括数字诊断芯片、存储器、报警装置；所述驱动芯片执行所述存储器的指令，所述放大器用于放大施加于其输入端的信号，产生放大器输出信号，所述控制装置感测所述放大器输出信号，根据所述放大器输出信号的电平来控制施加于所述放大器输入端的电流。...

【技术特征摘要】
1.一种基于AWG波分复用单纤双向光收发模块，其包括封装壳体和设置在所述封装壳体中的光引擎，所述光引擎包括光单元和电单元，其特征在于，所述光单元包括：AWG芯片、激光器DFB阵列、探测器PIN阵列、带有插芯的毛细管，所述AWG芯片为矩形AWG光波导芯片，所述AWG芯片的一端为44.5-46°研磨界面，所述AWG芯片的另一端为8°界面，所述AWG芯片的8°界面与带有插芯的毛细管连接，所述毛细管与所述AWG芯片连接的一端为8°研磨角，插芯将所述单纤双向光收发模块与外部跳线对接；所述光单元进行光发射时，所述激光器DFB阵列发射的激光经过44.5-46°AWG芯片界面反射到所述AWG芯片内部，经过所述AWG芯片滤波耦合为光波，所述毛细管通过其8°研磨角增大与所述AWG芯片的耦合面积，使发射光纤输出的光能耦合到接收光纤中；所述电单元包括驱动系统、放大系统、控制管理系统，所述驱动系统包括驱动芯片和与其配置的驱动电路，所述放大系统包括放大器和控制装置，所述控制管理系统包括数字诊断芯片、存储器、报警装置；所述驱动芯片执行所述存储器的指令，所述放大器用于放大施加于其输入端的信号，产生放大器输出信号，所述控制装置感测所述放大器输出信号，根据所述放大器输出信号的电平来控制施加于所述放大器输入端的电流。2.如权利要求1所述的基于AWG波分复用单纤双向光收发模块，其特征在于，所述AWG芯片的一端为45°研磨界面。3.如权利要求1所述的基于AWG波分复用单纤双向光收发模块，其特征在于，所述激光器DFB阵列包括至少四个垂直腔面激光器，所述垂直腔面激光器之间的波长间隔相等，所述垂直腔面激光器通过焊点与金属电极连接。4.如权利要求1所述的基于AWG波分复用单纤双向光收发模块，其特征在于，所述探测器PIN阵列包括至少四个光子探测器，所述光子探测器通过焊点与金属电极连接。5.一种基于AWG波分复用单纤双向光收发模块的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S10AWG芯片输入端调校：调节与输入端CCD光放大器连接的三维调节架，使显示器上清晰显示单纤端面与AWG芯片输入端端面，然后调节输入端六维调节架，使得单纤端面与AWG芯片输入端面达到两边平行以及侧面平行的位置，使得单纤输入端波导与AWG芯片输入端波导对准；S20AWG芯片的输出端调校：调节与输出端CCD光放大器连接的三维调节架，...

【专利技术属性】
技术研发人员：施伟明，孙权，赵关宝，蔡寅舟，杨晓佳，
申请(专利权)人：江苏亨通光网科技有限公司，江苏亨通光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32