一种小型化可焊接封装的大功率模拟光模块制造技术

本发明专利技术为一种小型化可焊接封装的大功率模拟光模块，剥离多余外部电路的模拟激光器光源内核封装于TO管壳，光探测器封装于另一TO管壳，二者分别连接输出输入光接口。功能电路包括驱动电路，前置放大和限幅放大电路。发射和接收光电子器件、功能电路和光接口均安装于同一电路板，装入SFF2×10可焊接封装，焊针分别连接光电子器件和功能电路的对应功能引脚。模拟激光器还连接自动功率控制电路，预失真补偿电路，自动温度控制电路装置。模拟激光器和光探测器同时连接数字诊断监测电路，光探测器还连接信号告警电路。本发明专利技术光功率大，线性度、光谱特性、温度稳定性及调制特性均优于数字激光器；动态范围大，封装小，线性范围稳定，可靠性高。

A compact, weldable packaged high power analog optical module

The invention relates to a miniaturized high-power welding package analog optical module, laser light source simulation kernel encapsulation stripping the extra external circuit in the TO shell, the light detector is encapsulated in another TO shell, the two are respectively connected with the input and output optical interface. The functional circuit comprises a drive circuit, a preamplifier and a limiting amplifying circuit. The transmitting and receiving optoelectronic device, the functional circuit and the optical interface are all arranged on the same circuit board and are loaded into SFF2 * 10 weldable packages. The welding pins are respectively connected with the corresponding functional pins of the optoelectronic device and the functional circuit. The analog laser is also connected with an automatic power control circuit, a predistortion compensation circuit and an automatic temperature control circuit device. The analog laser and the optical detector are connected with a digital diagnosis and monitoring circuit simultaneously, and the optical detector is also connected with a signal alarm circuit. The light power, linearity, spectral characteristics, temperature stability and modulation characteristics are better than the digital laser. The dynamic range is large, the package is small, the linear range is stable, and the reliability is high.

【技术实现步骤摘要】
一种小型化可焊接封装的大功率模拟光模块
本专利技术涉及模拟光模块设计及制造
，具体为一种小型化可焊接封装的大功率模拟光模块。
技术介绍
近年来光纤通信在军、民用方面都得到了快速的发展。其中，光模块作为光纤通信中最为关键的器件，也在一代又一代的技术发展变革中，取得了翻天覆地的改变。光模块主要由光电子器件、功能电路和光接口等结构件组成。光电子器件包括发射和接收两部分，发射部分可为发光二极管(LightEmittingDiode,LED)、垂直腔面发射激光器(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser,VCSEL)、法布里-珀罗光腔激光器(Fabry-PerotCavityEmittingLaser,FP)和分布反馈激光器(DistributedFeedBackEmittingLaser,DFB)等几种结构的光源之一；接收部分可为PIN(Positive-Intrinsic-Negative,PIN)型或雪崩光电二极管(AvalanchePhotoDiode,APD)结构的光探测器之一。光模块的作用就是光电转换，发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。光模块有很多不同的封装格式，常见的有1×9、千兆位转换接口(GigabitInterfaceConverter,GBIC)、小封装技术(SmallFormFactor,SFF)、紧凑小封装技术(SmallForm-factorPluggables,SFP)等。1×9封装的光模块产品最早产生于1999年，采用SC(SubscriberCable)光接口，通常直接固化在通讯设备的电路板上，作为固定的光模块使用。随着市场应用的不断变化，光模块产品逐渐向着小型化、可热插拔的方向发展。最开始这两个方向是独立发展的：一种是热插拔的光模块，形成了封装较大的GBIC；一种是小型化的光模块，采用LC(Lucentconnector)光接口，直接固化在电路板上，形成了封装较小的SFF。GBIC和SFF这两种光模块产品都曾经取得了广泛的应用，但随着市场需求的不断变换，既小型化又可热插拔的SFP光模块产品应运而生。SFP光模块继承了GBIC的热插拔特性，也借鉴了SFF的小型化优势，其采用LC光接口，体积仅为GBIC模块的1/2到1/3，极大地增加了光端机设备的端口密度，适应了光通信网络迅猛发展的趋势，成为目前应用最广泛的光模块产品。目前主要的光端机设备厂商，无一例外地摒弃了GBIC和SFF产品，转而生产SFP封装的光模块产品。当前光模块的发展趋势主要是小型化、数字化、低成本、低功耗、高速率、远距离、热插拔等。但一些要求比较特殊的光模块产品由于需求量较小，被各大生产厂商忽视，例如小型化可焊接大功率模拟光模块在市场上极少出现，但某些科研生产领域仍需要此类光模块。如果采用目前应用最广泛的SFP封装数字光模块来替代，除了能满足封装小这一个要求，其他方面与需求有比较明显的差距。SFP封装的数字光模块具有工作原理简单、光功率稳定等优点，但在光功率强度、线性度、动态范围等方面与模拟光模块相比较则明显先天不足。一般普通制造成本的数字光模块最大光功率只能达到+3dBm，而同等制造成本的模拟光模块光功率却可达到+9dBm，在接收端光探测器接收灵敏度差别不大的情况下，模拟光模块的动态范围比数字光模块大出6dB，相当于采用模拟光模块可以多传输20km的距离，具有突出的实际意义。其次数字光模块的静态直流工作点在其阀值电流附近，调制信号为“0”、“1”，不需要苛刻的线性度。故绝大多数的数字光模块自身的线性度都明显不如模拟光模块。此外由于SFP封装的数字光模块都采用热插拔金手指连接方式，虽然此方式装卸方便，便于维修更换，但当金手指长时间暴露在空气中，其接触面容易氧化，造成接触不良；另外如果设备实际使用的环境存在较大的颠簸振动，容易造成金手指连接的光模块松脱。金手指连接的这两个缺陷大大降低了安装SFP封装数字光模块设备的可靠性。现有的模拟光模块虽然具有光功率大、动态范围大、线性度好、可靠性高等优点，但目前无人研制小型化可焊接封装的大功率模拟光模块产品，急需者只能退而求其次，选购一些性能相近的光模块产品，再自行设计添加额外的电路和程序，以使之符合实际使用要求。这使得相关的研制项目难度提高，研制周期延长，相关生产被动，而且也影响最终产品的运行可靠性和器件的兼容性。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种小型化可焊接封装的大功率模拟光模块，剥离多余外部电路的模拟激光器光源内核置于TO(TransistorOutline，晶体管外形)管壳内同轴封装，光探测器置于另一个TO管壳内同轴封装；电路板及其上的光电子器件和功能电路装入SFF封装内。所得光模块同时具备光功率大、动态范围大、线性度好、可靠性高、封装小的特点，适应特殊科研生产使用。本专利技术设计的一种小型化可焊接封装的大功率模拟光模块，包括发射和接收光电子器件、功能电路和光接口，本光模块的发射光电子器件为模拟激光器，剥离多余外部电路的模拟激光器光源内核置于TO管壳内同轴封装，接收光电子器件为光探测器，置于另一个TO管壳内同轴封装。模拟激光器和光探测器分别连接输入、输出光接口。驱动电路连接模拟激光器，光探测器的输出依次连接前置放大电路和限幅放大电路。发射和接收光电子器件、功能电路和光接口均安装于同一电路板上，电路板上有光模块固定柱，电路板及其上的光电子器件和功能电路装入SFF封装内。所述SFF封装为SFF2×10可焊接封装，20根焊针依照电路设计分别连接光电子器件和功能电路的对应功能引脚。所述模拟激光器为分布式反馈激光器，即DFB型激光器。所述光探测器为光接收灵敏度非常高的雪崩光电二极管，即APD型光探测器。所述模拟激光器的驱动电路配有慢启动保护电路，以保证模拟激光器的安全平稳启动。所述模拟激光器连接自动功率控制电路，即APC(AutomaticPowerControl)电路。在输入信号幅度变化时模拟激光器的光发射功率会随之出现一定范围的摆动，本专利技术的APC电路设计有效地减小这种光功率摆动，使得模拟激光器像数字激光器一样，输出恒定的光发射功率，适应实际应用的需求。同时模拟激光器连接预失真补偿电路，以消除激光器自身非线性所产生的互调失真。本专利技术的模拟激光器设置自动温度控制电路装置，即ATC(AutomaticTemperatureControl)电路，包括安装于模拟激光器外部的热电制冷器，即TEC(Thermo-ElectricCooler)装置，以对模拟激光器进行温度补偿，提高其线性范围的稳定性。所述模拟激光器和光探测器同时连接数字诊断监测电路，即DDM(DigitalDiagnosticMonitor)电路，光探测器还连接信号告警电路。实时监控整个光模块的工作情况，使用过程出现问题即时报警。本光模块电路板上的各功能电路相互隔离，并集成于芯片，以保证电路的可靠。所述输入、输出光接口均为LC型光纤连接器。与现有技术相比，本专利技术一种小型化可焊接封装的大功率模拟光模块的优点为：1、光功率大，在同等生产制造成本的前提下，本专利技术以模拟激光器作为光源，光功率远大于数字激光器的光功率，而且在线性度、光谱特性、温度稳定性以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型化可焊接封装的大功率模拟光模块，包括发射和接收光电子器件、功能电路和光接口，其特征在于：所述发射光电子器件为模拟激光器，剥离多余外部电路的模拟激光器光源内核置于TO管壳内同轴封装，接收光电子器件为光探测器，置于另一个TO管壳内同轴封装；模拟激光器和光探测器分别连接输出、输入光接口；驱动电路连接模拟激光器，光探测器的输出依次连接前置放大电路和限幅放大电路；发射和接收光电子器件、功能电路和光接口均安装于同一电路板上，电路板上有光模块固定柱，电路板及其上的光电子器件和功能电路装入SFF封装内。

【技术特征摘要】
1.一种小型化可焊接封装的大功率模拟光模块，包括发射和接收光电子器件、功能电路和光接口，其特征在于：所述发射光电子器件为模拟激光器，剥离多余外部电路的模拟激光器光源内核置于TO管壳内同轴封装，接收光电子器件为光探测器，置于另一个TO管壳内同轴封装；模拟激光器和光探测器分别连接输出、输入光接口；驱动电路连接模拟激光器，光探测器的输出依次连接前置放大电路和限幅放大电路；发射和接收光电子器件、功能电路和光接口均安装于同一电路板上，电路板上有光模块固定柱，电路板及其上的光电子器件和功能电路装入SFF封装内。2.根据权利要求1所述的小型化可焊接封装的大功率模拟光模块，其特征在于：所述SFF封装为SFF2×10可焊接封装，20根焊针依照电路设计分别连接光电子器件和功能电路的对应功能引脚。3.根据权利要求1所述的小型化可焊接封装的大功率模拟光模块，其特征在于：所述模拟激光器为分布式反馈激光器，即DFB型激光器；所述光探测器为雪崩光电二极管，即APD型光探测器。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宇，柯有强，宋文生，阳胜波，杨润利，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十四研究所，桂林大为通信技术有限公司，桂林信通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45