具有球透镜的同轴光发射次模块(TOSA)制造技术

具有球透镜的同轴光发射次模块(TOSA)可以用在光收发器中，用于以信道波长传输光信号。同轴光发射次模块(TOSA)包括具有球透镜架部分的激光器封装，该球透镜架部分限定了接收球透镜的透镜架腔体。透镜架腔体的尺寸使得球透镜定位成与激光二极管基本对准，用于将从激光二极管输出的激光光耦合到光发射次模块(TOSA)的光耦合端的光波导中。因此，同轴光发射次模块(TOSA)构造成当需要较低的耦合效率和功率并且基本上不重新设计光发射次模块(TOSA)时，允许较便宜的球透镜使用于相对小的封装中。

Coaxial Optical Emission Submodule with Spherical Lens (TOSA)

Coaxial optical transmitter sub-module (TOSA) with spherical lens can be used in optical transceiver to transmit optical signals at channel wavelength. The coaxial optical emission sub-module (TOSA) includes a laser package with a spherical lens holder, which partially defines the lens holder cavity for receiving the spherical lens. The size of the lens holder makes the spherical lens aligned basically with the laser diode, which is used to couple the laser light output from the laser diode into the optical waveguide at the optical coupling end of the optical emission sub-module (TOSA). Therefore, coaxial optical transmitter sub-module (TOSA) is constructed to allow cheaper spherical lenses to be used in relatively small packages when lower coupling efficiency and power are required and the optical transmitter sub-module (TOSA) is basically not redesigned.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有球透镜的同轴光发射次模块(TOSA)
本专利技术涉及光发射器和收发器，并且更具体地，涉及包括用于光发射器或收发器的球透镜的同轴光发射次模块(TOSA)。
技术介绍
光收发器用于发送和接收用于各种应用的光信号，包括但不限于互联网数据中心，有线电视宽带和光纤到户(FTTH)应用。举例而言，与铜电缆上的传输相比，光收发器在更长的距离上提供更高的速度和带宽。以较低的成本在更小的光收发器模块中提供更高速度的需求已经带来了例如关于维持光效率(功率)、热管理、插入损耗和制造产量的挑战。光收发器模块通常包括用于传输光信号的一个或多个光发射次模块(TOSA)。光发射次模块(TOSA)通常包括用于容纳激光二极管的激光器封装和将激光二极管光耦合到光纤的透镜。在至少一种类型的光发射次模块(TOSA)中，非球面透镜用于提供相对高的耦合效率，并且非球面透镜具有方形周边形状以适合激光器封装。然而，这些透镜通常更昂贵。此外，在某些应用中可能需要较低的功率输出，而不必使用不同的激光器来重新设计光发射次模块(TOSA)。因此，非球面方形透镜的较高耦合效率可能提供太高并且成本太高的功率输出。光发射次模块(TOSA)中的设计和空间限制也对使用不同透镜提出了挑战。
技术实现思路
附图说明：此处，结合本文所进行的下列描述与附图可更进一步地理解本申请的特征与优点，在这些附图中：图1A及图1B是根据本专利技术的实施例的多信道光收发器的功能方框图。图2A是根据本专利技术的实施例的同轴光发射次模块(TOSA)的顶部透视图，其中球透镜定位在球透镜架中。图2B是图2A中的同轴光发射次模块(TOSA)的顶部透视图，其中球透镜从球透镜架上取下。图3是没有球透镜时图2B中的同轴光发射次模块(TOSA)的附视图。图4是具有球透镜时图2A中所示的同轴光发射次模块(TOSA)的激光器封装的横截面图。具体实施方式根据本公开的实施例的具有球透镜的同轴光发射次模块(TOSA)可以用在光收发器中，用于在一信道波长发射光信号。同轴光发射次模块(TOSA)包括具有球透镜架部分的激光器封装，该球透镜架部分限定了接收球透镜的透镜架腔体。透镜架腔体的尺寸使得球透镜定位成与激光二极管大致对准，用于将从激光二极管输出的激光光耦合到光发射次模块(TOSA)的光耦合端的光波导中。因此，同轴光发射次模块(TOSA)配置成当需要较低的耦合效率和功率并且基本上不重新设计光发射次模块(TOSA)时，允许较便宜的球透镜使用于相对小的封装中。激光器封装可以是长方体型TO封装，并且光收发器可包括多个同轴光发射次模块(TOSA)，其中长方体型TO封装堆叠在收发器外壳中。如本文所使用的，“球透镜”是具有大致球形外形但不需要是完美球形的透镜。如本文所使用的，“长方体型TO封装”是指一种激光封装结构，其具有由至少三个大致平坦且正交的外表面形成的大致长方体或平行六面体外形。为了清楚起见，用语“TO”或“晶体管外形”是从传统的圆柱形封装或历史上封装晶体管的“罐”中获得，但是如本文所使用，与这种晶体管封装无关。如本文所使用的，“信道波长”是指与光信道相关的波长，并且可包括围绕一中心波长的指定波长带。在一个示例中，信道波长可以由例如ITU-T密集波分复用(DWDM)网格的国际电信(ITU)标准来定义。本文所用的术语“耦合”是指任何连接、耦合、链接等，并且“光耦合”是指将来自一个元件的光学赋予另一元件的耦合。这种“耦合”装置不一定直接彼此连接，并且可以由可操纵或修改这些信号的中间组件或装置分隔开。如本文所使用的，“热耦合”是指两个组件之间的直接或间接连接或接触，导致热量从一个组件传导到另一个组件，“热隔离”是指防止热量从外部环境传导到一独立的组件。举例而言，在隔热的多信道光发射次模块(TOSA)中，防止光发射次模块(TOSA)外部的热量传导到光发射次模块(TOSA)中的一个或多个组件。如本文所使用的，“热屏蔽”是指防止热量通过对流或辐射传递到屏蔽组件的配置。热隔离和热屏蔽不一定需要安排，以防止所有的热量传导或传递。请参考图1A，示出并描述了根据本公开的实施例的光收发器100。在该实施例中，光收发器100使用四个不同的信道波长(λ1、λ2、λ3、λ4)发送和接收四(4)个信道，并且可以具有每一信道至少大约10Gbps的传输速率。在一个示例中，信道波长λ1、λ2、λ3、λ4可分别是1270纳米(nm)、1290纳米(nm)、1310纳米(nm)以及1330纳米(nm)。光收发器100也可能够具有2公里(km)到至少大约10公里(km)的传输距离。光收发器100可例如用于互联网数据中心应用或光纤到户(FTTH)应用。光收发器100的本实施例包括用于在不同信道波长上发送光信号的多个光发射次模块(TOSA)120a-d以及用于接收不同信道波长上的光信号的多信道光接收次模块(ROSA)130。光发射次模块(TOSA)120a-d和多信道光接收次模块(ROSA)130位于收发器外壳102中。发射连接电路104和接收连接电路108在收发器外壳102中分别提供到光发射次模块(TOSA)120a-d和多信道光接收次模块(ROSA)130的电连接。发射连接电路104电连接到每个光发射次模块(TOSA)120a-d中的电子组件(例如，激光器、监测光电二极管等)，并且接收连接电路108电连接到多信道光接收次模块(ROSA)130中的电子组件(例如，光电二极管、互阻抗放大器(TIA)等)。发射连接电路104和接收连接电路108可以是柔性印刷电路板(FPC)，其至少包括导电路径以提供电连接，并且发射连接电路104和接收连接电路108还可以包括附加电路。MPO(Multi-fiberPushOn)连接器110提供到外壳102内的光发射次模块(TOSA)120a-d和多信道光接收次模块(ROSA)130的光学连接。MPO连接器110分别通过发射光纤122和接收光纤132光耦合到光发射次模块(TOSA)120a-d和多信道光接收次模块(ROSA)130。MPO连接器110构造成耦合到一匹配的MPO连接器112，使得光收发器100中的光纤122、132光耦合到外部光纤114。光发射次模块(TOSA)120a-d中的每一个可以是同轴光发射次模块(TOSA)，该同轴光发射次模块(TOSA)具有同轴构造，一端电连接到发射连接电路104上的导电路径，并且另一端光耦合到相应的一个光纤122。光发射次模块(TOSA)120a-d中的每一个可包括用于产生指定信道波长的激光的激光器和用于将激光耦合到相应光纤122中的球透镜，如下面将更详细地描述。光发射次模块(TOSA)120a-d中的激光器因此将通过发射连接电路104接收的电数据信号(TX_D1至TX_D4)转换为通过发射光纤122发射的经调制的光信号。举例而言，这些激光器可包括具有衍射光栅的分布式反馈(DFB)激光器。光发射次模块(TOSA)120a-d中的每一个还可包括用于监测由激光器发射的光线的监测光电二极管。光发射次模块(TOSA)120a-d中的每一个还可包括用于控制激光器的温度的一个或多个温度控制装置，例如电阻加热器和/或热电冷却器(TEC)，例如用以控制或稳定激光器的波长。多信道光接收次模块(ROSA)130的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同轴光发射次模块，包括：激光器封装，包括：基座，具有电连接端和与所述电连接端相对的光耦合端，激光器安装部分，靠近所述基座的所述电连接端，以及球透镜架部分，靠近所述基座的所述光耦合端，所述球透镜架部分限定一透镜架腔体；激光二极管，位于所述激光器安装部分内；以及球透镜，位于所述球透镜架部分的所述透镜架腔体内，其中所述透镜架腔体的尺寸使得所述球透镜定位成与所述激光二极管大致对准，用于将从所述激光二极管输出的激光光耦合到所述光耦合端的一光波导中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.17 US 15/073,3091.一种同轴光发射次模块，包括：激光器封装，包括：基座，具有电连接端和与所述电连接端相对的光耦合端，激光器安装部分，靠近所述基座的所述电连接端，以及球透镜架部分，靠近所述基座的所述光耦合端，所述球透镜架部分限定一透镜架腔体；激光二极管，位于所述激光器安装部分内；以及球透镜，位于所述球透镜架部分的所述透镜架腔体内，其中所述透镜架腔体的尺寸使得所述球透镜定位成与所述激光二极管大致对准，用于将从所述激光二极管输出的激光光耦合到所述光耦合端的一光波导中。2.根据权利要求1所述的同轴光发射次模块，还包括设置在所述激光器安装部分上的激光器底座，所述激光器底座包括靠近所述电连接端的导电路径，用于提供电连接，其中所述激光二极管安装在所述激光器底座上安装并电连接到导电路径。3.根据权利要求1所述的同轴光发射次模块，其中所述透镜架腔体具有圆形周边，并且其中所述透镜架腔体的直径确定所述球透镜相对于激光器的位置。4.根据权利要求1所述的同轴光发射次模块，其中所述球透镜架部分包括弧形端壁，所述弧形端壁靠近所述光耦合端从所述基座延伸出，所述弧形端壁构造成接收所述球透镜并限定一光输出孔。5.根据权利要求4所述的同轴光发射次模块，其中所述弧形端壁具有至少一部分，所述至少一部分的曲率半径与所述球透镜的半径大致相同。6.根据权利要求4所述的同轴光发射次模块，其中所述球透镜架部分还包括透镜架部分侧壁，所述透镜架部分侧壁沿着所述球透镜的侧面从弧形壁延伸出，形成U形横截面。7.根据权利要求1所述的同轴光发射次模块，还包括光纤耦合插座，所述光纤耦合插座从所述激光器封装的所述光耦合端延伸出并且构造成接收光纤并将所述光纤光耦合到所述激光二极管。8.根据权利要求1所述的同轴光发射次模块，其中所述激光器封装还包括至少第一激光器部分侧壁和第二激光器部分侧壁，所述第一激光器部分侧壁和所述第二激光器部分侧壁从所述基座的相对侧延伸出，在所述激光器安装部分限定一隔室。9.根据权利要求1所述的同轴光发射次模块，其中所述激光器封装是具有多个大致平坦的外表面的长方体型TO激光器封装，并且其中所述长方体型TO激光器封装由导热材料制成。10.根据权利要求9所述的同轴光发射次模块，其中所述大致平坦的外表面中的至少一个与所述电连接端和所述光耦合端正交。11.一种光收发器模块，包括：收发器外壳；多个同轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗建洪，叶哲守，何宜龙，聂鹏，
申请(专利权)人：祥茂光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US