集成光收发器制造技术

一种集成光收发器，包括：激光组件，包括形成在激光二极管衬底上的VCSEL二极管阵列；激光驱动组件，包括形成在激光驱动电路衬底上的激光二极管驱动电路；光电二极管组件，包括形成在光电二极管衬底上的光电二极管阵列；光电二极管驱动组件，包括形成在光电二极管驱动电路衬底上的光电二极管驱动电路；光收发器还包括：第一散热板，呈材料连接片的形式，被布置成将多余热量从集成光收发器输送出去，第一散热板连接至激光驱动组件和光电二极管驱动组件；电绝缘材料，将光电二极管衬底与第一散热板隔开，电绝缘材料是空气或者是具有小于10的相对介电常数ε的介电材料，电绝缘材料在光电二极管衬底与第一散热板之间提供间隙，间隙的有效电距离至少为80μm。

Integrated optical transceiver

【技术实现步骤摘要】
集成光收发器
本专利技术涉及一种集成光收发器，并且特别地，涉及一种短程光纤收发器。通常，这种集成光收发器被布置用于跨越小于1km的距离，跨越几个，例如至少12个，优选至少16个通信信道，并且每个信道的比特率至少为25Gb/s的光学通信。
技术介绍
特别地，本专利技术涉及使用用于发光的VCSEL(垂直腔面发射激光器)二极管阵列的这种集成光收发器。这种集成光收发器通常还具有光电二极管阵列的特征，该光电二极管阵列被布置在衬底上，位于VCSEL二极管旁边。因此，光在垂直于衬底主平面的同一方向上被发射和接收。这种集成光收发器的问题是收发器的冷却。为了充分冷却组件，已经提出在集成光收发器的组件的后侧上布置金属散热板，通过该金属散热板可以将多余热量输送出去。然而，这种金属散热板易于在VCSEL二极管驱动电路与光电二极管驱动电路中包括的放大器组件之间产生串扰。通常，到VCSEL的电流比来自所述放大器的电流大许多倍，为什么这种串扰噪声限制了集成光收发器的性能。同时，温度差异在这种集成光收发器中产生机械应力，这可能导致材料劣化甚至破损。因此，需要一种集成光收发器，其既有效地被冷却，又显示出最小的串扰噪声并且机械稳定。
技术实现思路
本专利技术解决上述问题。因此，在第一方面，本专利技术涉及一种集成光收发器，包括：激光组件，该激光组件又包括形成在激光二极管衬底上的VCSEL(垂直腔面发射激光器)二极管阵列；激光驱动组件，该激光驱动组件又包括形成在激光驱动电路衬底上的激光二极管驱动电路；光电二极管组件，该光电二极管组件又包括形成在光电二极管衬底上的光电二极管阵列；以及光电二极管驱动组件，该光电二极管驱动组件又包括形成在光电二极管驱动电路衬底上的光电二极管驱动电路；该光收发器还包括：第一散热板，该第一散热板呈材料连接片的形式，被布置成将多余热量从集成光收发器输送出去，该第一散热板连接至激光驱动组件和光电二极管驱动组件；以及电绝缘材料，该电绝缘材料将光电二极管衬底与第一散热板隔开，该电绝缘材料是空气或者是具有小于10的相对介电常数ε的介电材料，其中，电绝缘材料在光电二极管衬底与第一散热板之间提供间隙，该间隙的有效电距离至少为80μm。在这种集成光收发器中，激光二极管衬底可以与第一散热板直接接触。在这种集成光收发器中，激光驱动组件和光电二极管驱动组件可以被布置在一个公共的平坦非导电衬底上。在这种集成光收发器中，接地层可以被附着到该公共衬底，该接地层还可以包括围绕所述光电二极管的至少一个开口。在这种集成光收发器中，所述至少一个开口可以仅包括这样的开口，即，该开口各自具有比从激光驱动组件到光电二极管驱动组件产生的串扰信号的基频高至少三倍的共振频率。在这种集成光收发器中，每个独立的光电二极管可以被其自身在接地层中对应的开口所围绕，该开口又可以由所述接地层的桥接部分彼此分开。在这种集成光收发器中，光电二极管组件可以被布置成垂直于所述平坦衬底的高度低于激光驱动组件和光电二极管驱动组件两者的高度，从而形成间隙。在这种集成光收发器中，第一散热板可以在垂直于所述衬底的方向上具有不均匀的厚度，其中，在光电二极管组件附近的厚度可以小于在激光驱动组件和光电二极管驱动组件附近的厚度，从而形成间隙。在这种集成光收发器中，第一散热板可以包括两个分离但连接的层，其中，所述层中的第一层可以延伸横跨光电二极管组件、激光驱动组件和光电二极管驱动组件，并且其中，所述层中的第二层可以延伸横跨激光驱动组件和光电二极管驱动组件，但是不横跨光电二极管组件，所述层中的所述第二层面向光电二极管组件。在这种集成光收发器中，光电二极管可以为正本征负(PIN)光电二极管。在这种集成光收发器中，导热材料可以被布置在激光组件、激光驱动组件、光电二极管驱动组件与第一散热板之间，其中，激光组件、激光驱动组件和光电二极管驱动组件位于导热材料的第一侧，以及第一散热板位于导热材料的第二侧，该导热材料又可以被布置成吸收第一散热板、激光组件、激光驱动组件与光电二极管驱动组件之间的热致机械运动。在这种集成光收发器中，导热材料可以是导电的。在这种集成光收发器中，导热材料可以是介电材料，并且，该导热材料的有效电厚度可以最多为10μm。在这种集成光收发器中，导热材料在肖氏A标度上可以具有40至70的硬度，优选为45至60，优选约为50。在这种集成光收发器中，第一散热板可以由金属材料制成。在这种集成光收发器中，由激光二极管驱动电路施加到激光组件的电信号可以具有至少100MHz的频率。在第二方面，本专利技术还涉及一种集成光收发器，包括：激光组件，该激光组件又包括形成在激光二极管衬底上的VCSEL(垂直腔面发射激光器)二极管阵列；激光驱动组件，该激光驱动组件又包括形成在激光驱动电路衬底上的激光二极管驱动电路；光电二极管组件，该光电二极管组件又包括形成在光电二极管衬底上的光电二极管阵列；以及光电二极管驱动组件，该光电二极管驱动组件又包括形成在光电二极管驱动电路衬底上的光电二极管驱动电路；该光收发器还包括：第一散热板，该第一散热板呈半导体材料连接片的形式，被布置成将多余热量从集成光收发器输送出去，该第一散热板连接至光电二极管组件、激光驱动组件和光电二极管驱动组件，该半导体材料具有0.1至15Ohms·cm之间的电导率，优选为1至15Ohms·cm之间，优选约为10Ohms·cm。在这种集成光收发器中，该激光二极管衬底可以与第一散热板直接接触。在这种集成光收发器中，该半导体材料可以具有至少200μm的厚度。在这种集成光收发器中，该半导体材料可以为掺杂硅或掺杂碳化硅，或者为具有至少100W/(m·K)的导热率的类似的半导体材料。在这种集成光收发器中，激光驱动组件和光电二极管驱动组件可以被布置在一个公共的平坦非导电衬底上。在这种集成光收发器中，接地层可以被附着到该公共衬底，该接地层包括围绕所述光电二极管的至少一个开口。在这种集成光收发器中，所述至少一个开口可以仅包括这样的开口，即，该开口各自具有比从激光驱动组件到光电二极管驱动组件产生的串扰信号的基频高至少三倍的共振频率。在这种集成光收发器中，每个独立的光电二极管可以被其自身在接地层中对应的开口围绕，该开口又可以被所述接地层的桥接部分彼此分开。在这种集成光收发器中，集成光收发器还可以包括第二散热板，该第二散热板被布置在第一散热板的背向衬底的一侧，该第一散热板和该第二散热板又可以由热间隙垫材料隔开。在这种集成光收发器中，该光电二极管可以为正本征负(PIN)光电二极管。在这种集成光收发器中，导热材料可以被布置在激光组件、激光驱动组件、光电二极管驱动组件与第一散热板之间，其中，该激光组件、该激光驱动组件和该光电二极管驱动组件位于该导热材料的第一侧，以及该第一散热板位于该导热材料的第二侧，该导热材料又可以被布置成吸收第一散热板、激光组件、激光驱动组件与光电二极管驱动组件之间的热致机械运动。在这种集成光收发器中，该导热材料可以是导电的。在这种集成光收发器中，该导热材料可以是电介质，并且其中，该导热材料的有效电厚度可以至少为50μm，优选至少为80μm。在这种集成光收发器中，导热材料在肖氏A标度上可以具有40至70的硬度，优选为45至60，优选约为50。在这种集成光收发器中，导热材料可以被布置成与激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成光收发器，包括：激光组件，该激光组件又包括形成在激光二极管衬底上的VCSEL(垂直腔面发射激光器)二极管阵列；激光驱动组件，该激光驱动组件又包括形成在激光驱动电路衬底上的激光二极管驱动电路；光电二极管组件，该光电二极管组件又包括形成在光电二极管衬底上的光电二极管阵列；以及光电二极管驱动组件，该光电二极管驱动组件又包括形成在光电二极管驱动电路衬底上的光电二极管驱动电路；该光收发器还包括：第一散热板，该第一散热板呈材料连接片的形式，被布置成将多余热量从所述集成光收发器输送出去，该第一散热板连接至所述激光驱动组件和所述光电二极管驱动组件；以及电绝缘材料，该电绝缘材料将所述光电二极管衬底与所述第一散热板隔开，该电绝缘材料是空气或者是具有小于10的相对介电常数ε的介电材料，其中，所述电绝缘材料在所述光电二极管衬底与所述第一散热板之间提供间隙，该间隙的有效电距离至少为80μm。

【技术特征摘要】
2017.12.20 US 62/608,0941.一种集成光收发器，包括：激光组件，该激光组件又包括形成在激光二极管衬底上的VCSEL(垂直腔面发射激光器)二极管阵列；激光驱动组件，该激光驱动组件又包括形成在激光驱动电路衬底上的激光二极管驱动电路；光电二极管组件，该光电二极管组件又包括形成在光电二极管衬底上的光电二极管阵列；以及光电二极管驱动组件，该光电二极管驱动组件又包括形成在光电二极管驱动电路衬底上的光电二极管驱动电路；该光收发器还包括：第一散热板，该第一散热板呈材料连接片的形式，被布置成将多余热量从所述集成光收发器输送出去，该第一散热板连接至所述激光驱动组件和所述光电二极管驱动组件；以及电绝缘材料，该电绝缘材料将所述光电二极管衬底与所述第一散热板隔开，该电绝缘材料是空气或者是具有小于10的相对介电常数ε的介电材料，其中，所述电绝缘材料在所述光电二极管衬底与所述第一散热板之间提供间隙，该间隙的有效电距离至少为80μm。2.根据权利要求1所述的集成光收发器，其中，所述激光二极管衬底与所述第一散热板直接接触。3.根据权利要求1或2所述的集成光收发器，其中，所述激光驱动组件和所述光电二极管驱动组件被布置在一个公共的平坦非导电衬底上。4.根据权利要求3所述的集成光收发器，其中，接地层被附着到所述公共衬底，该接地层包括围绕所述光电二极管的至少一个开口。5.根据权利要求4所述的集成光收发器，其中，所述至少一个开口仅包括这样的开口，即，所述开口各自具有比从所述激光驱动组件到所述光电二极管驱动组件产生的串扰信号的基频高至少三倍的共振频率。6.根据权利要求3或4所述的集成光收发器，其中，每个独立的光电二极管被其自身在所述接地层中对应的开口所围绕，所述开口由所述接地层的桥接部分彼此分开。7.根据权利要求3-6中任一项所述的集成光收发器，其中，所述光电二极管组件被布置成垂直于所述平坦衬底的高度低于所述激光驱动组件和所述光电二极管驱动组件两...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·池提卡，J·豪恩施尔德，T·琼斯，D·尼达类斯，L·兰可韦斯特，E·凯伦，O·斯泰泽，M·查西凯，A·约翰逊，A·凯可恩，
申请(专利权)人：菲尼萨公司，
类型：发明
国别省市：美国,US