发射器光学组件用于三维主动对准的激光二极管边缘组件制造技术

本发明专利技术涉及发射器光学组件用于三维主动对准的激光二极管边缘组件，提供了一种用于使光源组件在光学具座平面中沿三个维度主动对准的方法和系统。光源组件，优选地在其子基座上的激光二极管，沿光学具座在纵向、横切和竖向的三个维度上主动对准。光源组件通过粘附工艺诸如焊料焊接而附接在光学具座的边缘上。首先，利用设置在光学具座的表面上的对准标记和环氧树脂槽，使光学部件诸如准直透镜、隔离器等在光学具座上被动对准。然后，将安装在激光二极管子基座上的激光二极管在X方向和Z方向上对准。此后，光源组件被推向光学具座的边缘，并通过焊料接合与边缘附接。同样，可以使补偿器主动对准直到实现最佳光强度。

【技术实现步骤摘要】
发射器光学组件用于三维主动对准的激光二极管边缘组件
本公开内容总体上涉及在光学通信系统中的光学收发器的组件。更特别地，本公开内容涉及用于封装发射器光学子组件的主动对准方法。
技术介绍
在信息时代，毫无疑问，信息技术通过现代通信系统呈指数级增长。光纤通信在高质量和高速度的电信系统的发展中起着至关重要的作用。现代光学通信网络由发射电路和接收电路构造，负责通过将电信号转换为光学信号和将光学信号转换为电信号来进行光学信号传输。数据中心，作为现代通信网络的枢纽，通过互联网和云计算需求推动了市场增长。随着光学互连速度和密度的不断升级和预期，对具有高计算能力、存储能力和互连能力的数据中心进行系统设计的担忧增加。现在，考虑的重点集中在用于数据中心中100G以太网的并行单模4通道光学收发器(PSM4)技术和粗波分复用4波长(CWDM4)技术。作为多模100G数据中心的补充，PSM4技术使用单模MPO光纤传输，通过采用4根光纤的数量来达到2KM以上的传输距离。在光纤资源有限的情况下，CWDM4技术还显示出其作为替代性代替品的优势。这两种技术的关键部件是发射器和接收器。通常，发射器光学子组件(简称TOSA)是确保了收发器将电信号转录为光信号的集成型发射器封装系统。为了减少在光学系统中传输光信号期间的功率损耗，TOSA组件中每个光学部件的对准精度非常重要。如我们所知，在单模传输中，激光光源具有仅几微米的模大小，而光纤的芯仅具有大致为8μm的直径，因此将光与单模光纤以良好耦合的方式进行对准是主要挑战。现在，主动对准——意味着将功能上的光学系统特性用作闭环控制的反馈——在TOSA组件中是很有前途的技术。沿组装子基座的表面进行主动对准相对容易。但如何增加与子基座表面垂直的主动对准方向，即实现三维主动对准，对于批量生产实现仍然是困难的技术。因此，需要在组装子基座中沿光学具座实现三维主动对准，以在单模传输和多模光学传输中使来自光源的光对准。
技术实现思路
本公开内容克服了常规光学传输系统的上述问题。本公开内容提供了一种方法和系统，用于封装发射器光学子组件的主动对准方法。因此，本公开内容的目的是提供一种用于使光源的组件沿光学具座在包括X-、Y-和Z-方向的三个维度上相对于光学具座主动对准的方法和系统。本公开内容的目的是提供一种在光学传输中用于使光源的组件在三个维度上主动对准以及使一个或多个光学部件诸如补偿器主动对准的方法和系统。本公开内容的又一个目的是提供一种边缘组件光源结构，该边缘组件光源结构也在光学具座和光源组件的边缘上使用焊料焊接工艺沿光学具座的边缘主动对准。本公开内容的再一个目的是提供一种用于单通道PSM4和多通道CWDM的主动对准方法。本公开内容的实施方式提供了一种在光学传输中用于封装发射器光学组件的系统，该系统包括：光学具座，在光学具座的顶部表面上设置有用于使多个光学部件对准和固定的多个对准标记和槽(slot，狭槽)；光学具座的第一边缘，该光学具座的第一边缘至少部分地涂覆有粘附材料；以及光源组件，该光源组件安装有光源，并且具有相对的第二边缘，该第二边缘至少部分地涂覆有涂层金属，其中，光源组件在光学路径中沿三个维度主动对准，该光源组件的主动对准包括：(a)通过下述方式使光源组件沿光学路径在X方向和Z方向上主动对准：该方式为使光源在X方向和Z方向上移动，以与关于设置在光学具座上的多个对准标记被动对准的多个光学部件对准；以及(b)将光源组件沿步骤(a)的主动对准的位置、从光源组件的相对的第二边缘朝向光学具座的第一边缘推动，以利用粘附工艺在光学具座与光源组件之间、分别跨光学具座的第一边缘和光源组件的相对的第二边缘形成粘附接触。本公开内容的另一实施方式提供了一种用于封装发射器光学子组件以实现主动对准的方法，所述方法包括：使多个光学部件关于设置在光学具座的顶部表面上的多个对准标记和槽对准，光学部件的对准包括使光学部件沿光学路径被动对准；用粘附材料至少部分地涂覆光学具座的第一边缘；用涂层金属至少部分地涂覆安装有激光二极管的光源组件的相对的第二边缘；通过下述使光源组件沿光学路径在X方向和Z方向上主动对准：该方式为使激光二极管在X方向和Z方向上移动，以与关于设置在光学具座上的多个对准标记被动对准的多个光学部件对准；以及将光源组件沿光源组件的主动对准的位置、从光源组件的相对的第二边缘朝向光学具座的第一边缘推动，以利用粘附工艺在光学具座与光源组件之间、分别跨光学具座的第一边缘和光源组件的相对的第二边缘形成粘附接触。通过以下对本公开内容的示例性实施方式的更具体的描述，本公开内容的前述和其他目的、特征和优点将变得明显。附图说明图1A和图1B示出了根据本公开内容的实施方式的示例性环境，该示例性环境分别示出了发射器光学子组件的立体图和侧视图；图2A和图2B示出了根据本公开内容的实施方式的示例性环境，该示例性环境分别用光学具座的立体图和侧视图示出了光学具座；图3A和图3B示出了根据本公开内容的实施方式的示例性环境，该示例性环境示出了光学具座具有图案化焊料的边缘；图4A、图4B和图4C示出了根据本公开内容的实施方式的示例性环境，该示例性环境示出了光源组件的立体图、光源组件的光源子基座的俯视图和侧视图；图5A和图5B示出了根据本公开内容的实施方式的示例性环境，该示例性环境包括可以在三维主动对准中使用的光源组件的实施方式；图6A和图6B示出了根据本公开内容的实施方式的示例性环境，该示例性环境包括可以在三维主动对准中使用的光源组件的实施方式的激光二极管芯片；图7示出了根据本公开内容的实施方式的示例性环境，该示例性环境示出了用于容纳光源组件的芯片倒装的激光二极管芯片的子基座；图8A和图8B示出了根据本公开内容的实施方式的示例性环境，该示例性环境示出了通过使用具有热块的芯片倒装的激光二极管芯片的光源组件；图9示出了根据本公开内容的实施方式的包括TOSA的分解立体图的示例性环境，该示例性环境可以用作将光源组件组装到光学具座的过程图示；图10示出了根据本公开内容的实施方式的示例性环境，该示例性环境示出了CWDMTOSA的组件的立体图；图11示出了根据本公开内容实施方式的用于CWDM的光学具座的立体图；图12示出了根据本公开内容的实施方式的可以用于示出组装过程的经部分地组装的CWDMTOSA；以及图13示出了根据本公开内容的实施方式的流程图，该流程图示出了用于沿光学具座的边缘使光源组件主动对准的方法。具体实施方式该专利描述了专门满足法定要求的专利主题。但是，说明书本身并不旨在限制本专利的范围。本文描述的原理可以以许多不同的形式实施。现在将在下文中参照附图更充分地描述本公开内容的说明性实施方式，在附图中示出了本公开内容的一些但不是全部实施方式。实际上，本公开内容可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为受限于本文阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开内容满足适用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在光学传输中用于封装发射器光学子组件的系统，包括：/n光学具座，在所述光学具座的顶部表面上设置有用于使多个光学部件对准和固定的多个对准标记和槽；/n所述光学具座的第一边缘，所述第一边缘至少部分地涂覆有粘附材料；以及/n光源组件，所述光源组件安装有光源，并且具有相对的第二边缘，所述第二边缘至少部分地涂覆有涂层金属，/n其中，所述光源组件在光学路径中沿三个维度主动对准，所述光源组件的主动对准包括：/n(a)通过下述方式使所述光源组件沿所述光学路径在X方向和Z方向上主动对准：所述方式为使所述光源在X方向和Z方向上移动，以与关于设置在所述光学具座上的所述多个对准标记被动对准的多个光学部件对准；以及/n(b)将所述光源组件沿步骤(a)的主动对准的位置、从所述光源组件的所述相对的第二边缘朝向所述光学具座的所述第一边缘推动，以利用粘附工艺在所述光学具座与所述光源组件之间、跨所述光学具座的所述第一边缘和所述光源组件的所述相对的第二边缘形成粘附接触。/n

【技术特征摘要】
20190402 US 16/373,6261.一种在光学传输中用于封装发射器光学子组件的系统，包括：
光学具座，在所述光学具座的顶部表面上设置有用于使多个光学部件对准和固定的多个对准标记和槽；
所述光学具座的第一边缘，所述第一边缘至少部分地涂覆有粘附材料；以及
光源组件，所述光源组件安装有光源，并且具有相对的第二边缘，所述第二边缘至少部分地涂覆有涂层金属，
其中，所述光源组件在光学路径中沿三个维度主动对准，所述光源组件的主动对准包括：
(a)通过下述方式使所述光源组件沿所述光学路径在X方向和Z方向上主动对准：所述方式为使所述光源在X方向和Z方向上移动，以与关于设置在所述光学具座上的所述多个对准标记被动对准的多个光学部件对准；以及
(b)将所述光源组件沿步骤(a)的主动对准的位置、从所述光源组件的所述相对的第二边缘朝向所述光学具座的所述第一边缘推动，以利用粘附工艺在所述光学具座与所述光源组件之间、跨所述光学具座的所述第一边缘和所述光源组件的所述相对的第二边缘形成粘附接触。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述光学具座的顶部表面上的所述槽填充有环氧树脂，以将所述光学部件牢固地附接在所述光学具座上，避免由于所述环氧树脂的厚度而对所述光学部件的竖向组装位置引起的任何影响。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学具座由硅制成，并且其中，所述光源组件的光源是激光二极管。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，至少部分地涂覆在所述光学具座的所述第一边缘上的所述粘附材料是Ti/Au/焊料、TiW/Au/焊料、或Cr/Au/焊料中之一，并且其中，金被用于在焊接工艺期间进行焊料润湿。


5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学具座的所述第一边缘具有多个凹部，所述多个凹部填充有粘附材料以用于在所述光学具座的所述第一边缘上提供粘附材料的图案化涂层，所述粘附材料嵌入到所述凹部中，而不会从所述第一边缘的表面挤出。


6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述粘附工艺是焊接工艺，并且其中，在所述焊接工艺期间，涂覆在所述光学具座的所述第一边缘上的所述粘附材料与涂覆在所述光源组件的相对的边缘上的涂层金属形成焊接接触。


7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述涂层金属是Ti/Au、TiW/Au或Cr/Au中的一种组合，并且其中，Ti、TiW或Cr被用作粘附层，并且金被用作用于所述光源组件与所述光学具座之间的焊料接合的润湿表面。


8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光源组件沿三个维度的主动对准包括：在步骤(a)中的使所述光源组件沿所述光学路径在X方向和Z方向上主动对准之前，使所述光学部件关于设置在所述光学具座上的所述对准标记被动对准以确保所述光学部件沿所述光学具座的所述第一边缘的位置，并且使所述光学部件与所述光学路径对准。


9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发射器组件是单通道发射器光学子组件，并且其中，所述光学部件包括准直透镜或透镜阵列、隔离器和其他光学部件。


10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发射器组件是多通道粗波分复用4波长(CWDM)发射器光学子组件，并且其中，所述光学部件包括准直透镜或透镜阵列、补偿器、隔离器、多路复用器以及其他光学部件，并且其中，所述CWDM发射器光学子组件包括下述光学具座：所述CWDM发射器光学子组件的光学具座具有设置有多个分离槽的第一边缘，所述多个分离槽从顶部表面起穿过所述光学具座到达底部表面以将连续的第一边缘分离成多个不同的岛，所述多个不同的岛用于不同的光源组件，并且在每个岛处独占热量，以及防止在焊料焊接期间热量散发到相邻的岛。


11.根据权利要求10所述的系统，其中，使所述光源组件沿三个维度主动对准还包括：通过主动对准来调节所述补偿器直到实现最佳的光强度；通过环氧树脂将所述补偿器固定在所述光学具座上，所述补偿器的Z方向通过所述环氧树脂的厚度来调节。


12.一种在光学传输中用于封装发射器光学子组件以实现主动对准的方法，所述方法包括：
用粘附材料至少部分地涂覆光学具座的第一边缘；
用涂层金属至少部分地涂覆安装有激光二极管的光源组件的相对的第二边缘；
使多个光学部件关于设置在所述光学具座的顶部表面上的多个对准标记和槽对准，所述光学部件的对准包括使所...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪伟，马薇，麦永强，林志勋，
申请(专利权)人：云晖科技有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81