多通道并行发射器件制造技术

本发明专利技术涉及一种发射器件，属于光通信技术领域，具体是涉及一种多通道并行发射器件。包括至少一个封装单元，所述封装单元包括至少两路轴对称设置的激光器芯片，所述激光器芯片通过合波器件耦合成一路并通过隔离器耦合于光纤中。该器件具有尺寸小、性能良好、高可靠性、易耦合、可批量化、易互换性，可应用于CWDM、LWDM波长，可封装于QSFP28、QSFP DD等模块中。

Multichannel parallel transmitter

【技术实现步骤摘要】
多通道并行发射器件
本专利技术涉及一种发射器件，属于光通信
，具体是涉及一种多通道并行发射器件。
技术介绍
现今采用多通道光信号并行收发的QSFP28、PSM4等100Gbps速率以下的光模块多采用4信道方式传输光信号，如4*25G型，其器件级的光路主流有两种方式，一种方式为器件内部集成，即将波分复用组件集成在器件内部，如专利CN201310751180.2，另一种方式为模块内部集成，即采用大尺寸、尾纤型波分复用器将分离器件集成在模块内。这是两种工艺平台，各有优点。但是随着光通信行业的飞速发展，200Gbps和400Gbps的光模块已经越来越多的研究。以200G为例，不论是4*50Gbps还是8*25Gbps都存在待攻克的难题，例如前者难以获得商用并批量的50Gbps芯片，后者因为通道数过多，难以实现器件的小型化集成。对于多波长合波的技术方案通常有以下几种：一、波导型，如AWG以及刻蚀型光栅，二、滤光片型，如Z字型或W型滤光片组合，三、偏振合波，如PBS、反射片及起偏器组合。这几种类型通常的做法是集成在光器件内部，以小插损、小尺寸为要求。但是对于8*25Gbps类型的器件级方案，8波长合波采用以上三种方式都不大适用，比如一、AWG型，8波的AWG芯片本身长度至少10mm，并且波导与激光器芯片需要会聚透镜耦合，会造成器件总体长度过长而不满足器件封装要求；二、滤光片型，以8片滤光片式Z字型滤光片组件为例，因各元件是自由贴装的，贴装的公差会累积到最后几个通道，造成最后通道的工艺公差很敏感，比如第1通道的滤光片元件存在0.1度的角度偏差，那么光路传播到第8通道时，该偏差角被放大12倍，即偏差角变成1.2度，而平行光耦合的角度容差不通过1度，对可靠性要求的角度容差不超过0.2度，同时会造成严重的横向错位，造成第8通道耦合效率极低，为保证最后几通道的容差，只能要求前几通道的光学元件具有很高的贴装精度和可靠性要求。因此这种结构中前端的通道会影响到后端通道的工艺。该滤光片型很难满足耦合要求以及可靠性要求，因此不合适批量制作；三、偏振合波，PBS元件组合尺寸很宽很大，会严重限制器件的宽度和长度。然而，如果系统的插损代价足够，以牺牲耦合效率为代价，在满足器件尺寸的要求下，是可以实现8波长合波，如8通道分路器、4通道分路器和3dB分路器。本专利的目的是提出以牺牲耦合效率为代价而实现器件封装的可行的方法及结构，以解决8*25Gbps的器件及模块级的封装问题。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术所存在的上述的技术问题，提供了一种多通道并行发射器件。该器件具有尺寸小、性能良好、高可靠性、易耦合、可批量化、易互换性，可应用于CWDM、LWDM波长及DWDM，可封装于QSFP28、QSFPDD及QSFP56等模块中。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种多通道并行发射器件，包括至少一个封装单元，所述封装单元包括至少两路轴对称设置的激光器芯片，所述激光器芯片通过合波器件耦合成一路并经隔离器耦合于光纤中。优选的，上述的一种多通道并行发射器件，所述合波器件是耦合透镜，所述激光器芯片相对于对称轴以一定角度入射所述耦合透镜从而实现合波。优选的，上述的一种多通道并行发射器件，所述封装单元还包括轴对称设置的至少两个背光探测芯片，设置于所述激光器芯片后方。优选的，上述的一种多通道并行发射器件，所述封装单元设置于TO底座上；所述TO底座有一在水平方向上的延伸区域，所述延伸区域上设置有一突起的过渡块，所述封装单元设置于该过渡块上；所述延伸区域上设置有一TO帽，所述TO帽罩住所述封装单元并且其内气密封。优选的，上述的一种多通道并行发射器件，所述封装单元为多个，封装于一个BOX管壳内，通过四通道分路器合波。优选的，上述的一种多通道并行发射器件，所述隔离器前设置准直器，合波后的光信号通过准直器耦合于光纤中。优选的，上述的一种多通道并行发射器件，所述封装单元为两个以上，分多层布置封闭于BOX管壳内，不同层间通过准直透镜合波于光纤中。优选的，上述的一种多通道并行发射器件，BOX管壳的尾端嵌入陶瓷电接口，陶瓷电接口的工作区域分成四个部分，包括：上表面和下表面位于管壳的外部区域，上表面和下表面位于管壳的内部区域，上下表面两个区域的焊盘按焊盘引脚定义依次排列、电路连续且是阻抗匹配的。优选的，上述的一种多通道并行发射器件，所述合波器件包括准直镜，滤光组件，所述滤光组件包括玻璃支架，所述玻璃支架两侧分别设置滤光片和反射镜；所述反射镜上设置至少一个透射区域；所述激光器芯片发射的光通过准直镜准直后再经滤光片进入玻璃支架，经所述反射镜反射最后汇聚成一路经所述透射区域耦合至隔离器。优选的，上述的一种多通道并行发射器件，所述激光器芯片为8个，构成8通道，其中四个通道为一组耦合于一个准直器中，两个准直器间通过3dB分路器合波。因此，本专利技术具有如下优点：采用TO型封装和BOX封装两种形式，具有尺寸小、性能良好、高可靠性、易耦合、可批量化、易互换性，可应用于CWDM、LWDM波长及DWDM，可封装于QSFP28、QSFPDD及QSFP56等模块中。附图说明附图1是小型TO封装型器件示意图；附图2是小型TO封装型器件光路图；附图3是TO型器件封装8通道模块示意图1；附图4是BOX型器件封装8通道模块示意图2；附图5是小型TO封装组合准直器型器件示意图；附图6是小型TO封装组合准直器型器件光路图；附图7是四个准直器型器件合波示意图；附图8是BOX型准直器器件合波示意图；附图9是1～4通道贴装在下平面的示意图(俯视图)附图10是5～8通道贴装在上平面的示意图(俯视图)附图11是BOX型上下分层结构器件示意图(侧视图)附图12a是下层组件COC侧视图；附图12b是下层组件COC俯视图；附图12c是上层组件COC侧视图；附图12d是上层组件COC俯视图；附图13a是BOX-滤光片合波型上下分层结构相同朝向示意图；附图13b是BOX-滤光片合波型上下分层结构器件示意图；附图14是1-4通道贴装在下平面的示意图(俯视图)；附图15是5-8通道贴装在上平面的示意图(俯视图)；附图16a是下层组件COC侧视图；附图16b是下层组件COC侧视图；附图16c是上层组件COC侧视图；附图16d是上层组件COC俯视图；附图17是滤光片组件耦合光路示意图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。本专利所述的并行光射器件可应用于CWDM和LWDM或者其他具体需求的8信道波长同时工作的情形，为了便于陈述，下面以用于CWDM的8信道接收光器件为例进行说明，其中工作波长采用但不限制于CWDM的常用8个波长或组合：λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7和λ8，如1271nm，1291nm，1311nm、1331nm、1471nm、1491nm、1511nm、1531nm等。为方便说明，对于附图的说明，存在方位词语，如上、下、前、后、左、右等词汇，是以专利文件附图为依据，视线垂直于纸面的俯视角度观察下，以阅读者的身体方位为参考。这些实施方式并不限制本专利，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法或功能上的变换均包含在本专利的保护范围内。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道并行发射器件，其特征在于，包括至少一个封装单元，所述封装单元包括至少两路轴对称设置的激光器芯片，所述激光器芯片通过合波器件耦合成一路并经隔离器耦合于光纤中；所述合波器件是耦合透镜，所述激光器芯片相对于对称轴以一定角度入射所述耦合透镜从而实现合波；所述封装单元还包括轴对称设置的至少两个背光探测芯片，设置于所述激光器芯片后方；所述封装单元为多个，封装于一个BOX管壳内，通过四通道分路器合波；BOX管壳的尾端嵌入陶瓷电接口，所述陶瓷电接口部分镶嵌在管壳内部，位于COC组件的左侧；陶瓷电接口的工作区域可细分成四个部分，分别是陶瓷电接口位于管壳外部区域的上表面部分和下表面部分以及陶瓷电接口位于管壳内部区域的上表面部分和下表面部分，陶瓷电接口的上表面和下表面分别对应上层结构和下层结构；上表面均朝向陶瓷电接口的上方，上表面上设置有高速信号焊盘及直流信号焊盘，位于管壳内部区域上的焊盘与上层COC通过金丝键合进行电信号的互联；陶瓷电接口下表面区域朝向陶瓷电接口的下方；陶瓷电接口下表面区域上设置有高速信号焊盘及直流信号焊盘；其中，下层组件COC包含激光器芯片、背光探测器芯片，准直透镜，过渡块，基板，隔离器，在激光器和背光探测器芯片下方垫一个小型的过渡块，第1、2通道的激光器芯片，背光探测器芯，和准直透镜共同贴装在过渡块的上方，设计时保证光学元件的光轴同轴并且位于下基准平面；第3、4通道的激光器芯片，背光探测器芯片，和准直透镜共同贴装在过渡块的上方，设计时保证光学元件的光轴同轴并且位于下基准平面，四个通道均贴装在基板上方，四个通道的激光器芯片平齐、准直透镜平齐，以保证四个通道的光程相同；基板可制作成L型也可以制作成平板型，材料可为紫铜、钨铜、陶瓷等高导热材料；上层组件COC包含激光器芯片，背光探测器芯片，准直透镜，过渡块，基板，隔离器，在激光器和背光探测器芯片下方垫一个小型的过渡块，第5、6通道的激光器芯片，背光探测器芯片，和准直透镜共同贴装在过渡块的上方，设计时保证光学元件的光轴同轴并且位于上基准平面；第7、8通道的激光器芯片，背光探测器芯片，和准直透镜共同贴装在过渡块的上方，设计时保证光学元件的光轴同轴并且位于上基准平面；四个通道均贴装在基板上方；四个通道的激光器芯片平齐、准直透镜平齐，以保证四个通道的光程相同；过渡块材料可为紫铜、钨铜、陶瓷等高导热材料，每两个通道与一个准直器通过平行光的形式耦合。...

【技术特征摘要】
1.一种多通道并行发射器件，其特征在于，包括至少一个封装单元，所述封装单元包括至少两路轴对称设置的激光器芯片，所述激光器芯片通过合波器件耦合成一路并经隔离器耦合于光纤中；所述合波器件是耦合透镜，所述激光器芯片相对于对称轴以一定角度入射所述耦合透镜从而实现合波；所述封装单元还包括轴对称设置的至少两个背光探测芯片，设置于所述激光器芯片后方；所述封装单元为多个，封装于一个BOX管壳内，通过四通道分路器合波；BOX管壳的尾端嵌入陶瓷电接口，所述陶瓷电接口部分镶嵌在管壳内部，位于COC组件的左侧；陶瓷电接口的工作区域可细分成四个部分，分别是陶瓷电接口位于管壳外部区域的上表面部分和下表面部分以及陶瓷电接口位于管壳内部区域的上表面部分和下表面部分，陶瓷电接口的上表面和下表面分别对应上层结构和下层结构；上表面均朝向陶瓷电接口的上方，上表面上设置有高速信号焊盘及直流信号焊盘，位于管壳内部区域上的焊盘与上层COC通过金丝键合进行电信号的互联；陶瓷电接口下表面区域朝向陶瓷电接口的下方；陶瓷电接口下表面区域上设置有高速信号焊盘及直流信号焊盘；其中，下层组件COC包含激光器芯片、背光探测器芯片，准直透镜，过渡块，基板，隔离器，在激光器和背光探测器芯片下方垫一个小型的过渡块，第1、2通道的激光器芯片，背光探测器芯，和准直透镜共同贴装在过渡块的上方，设计时保证光学元件的光轴同轴并且位于下基准平面；第3、4通道的激光器芯片，背光探测器芯片，和准直透镜共同贴装在过渡块的上方，设计时保证光学元件的光轴同轴并且位于下基准平面，四个通道均贴装在基板上方，四个通道的激光器芯片平齐、准直透镜平齐，以保证四个通道的光程相同；基板可制作成L型也可以制作成平板型，材料可为紫铜、钨铜、陶瓷等高导热材料；上层组件COC包含激光器芯片，背光探测器芯片，准直透镜，过渡块，基板，隔离器，在激光器和背光探测器芯片下方垫一个小型的过渡块，第5、6通道的激光器芯片，背光探测器芯片，和准直透镜共同贴装在过渡块的上方，设计时保证光学元件的光轴同轴并且位于上基准平面；第7、8通道的激光器芯片，背光探测器芯片，和准直透镜共同贴装在过渡块的上方，设计时保证光学元件的光轴同轴并且位于上基准平面；四个通道均贴装在基板上方；四个通道的激光器芯片平齐、准直透镜平齐，以保证四个通道的光程相同；过渡块材料可为紫铜、钨铜、陶瓷等高导热材料，每两个通道与一个准直器通过平行光的形式耦合。2.根据权利要求1所述的一种多通道并行发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡百泉，陈奔，刘思用，郑盼，占爽，张莉，周日凯，付永安，
申请(专利权)人：武汉电信器件有限公司，武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42