光收发器制造技术

本申请涉及光收发器。光收发器可以包括具有光子集成电路的发射器，以及具有电流‑电压转换器和光电探测器的接收器，所述光电探测器与所述电流‑电压转换器电通信并且与所述光子集成电路分开。所述发射器和所述接收器中的每一个可以包括互连构件，所述互连构件包括分别用于传输光发射信号和光接收信号的第一和第二光路径。所述发射器和接收器的所述互连构件还可以限定电路径，其设置为分别在一端连接到下面的基板，以及所述发射器和接收器。所述互连构件可以彼此分开或者可以限定单个单片互连构件。

【技术实现步骤摘要】
光收发器本申请是2018年9月26日提交的国际申请日为2017年1月27日、申请号为201780020141.1(PCT/US2017/015293)的专利技术名称为“光收发器”专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用本申请请求2016年1月28日提交的美国专利申请序列号62/287,987和2016年10月6日提交的美国专利申请序列号62/405,053的权益，其每个的公开内容通过引用结合于此，如同其全部在此阐述一样。
技术介绍
使用光互连而不是电互连，在带宽和带宽密度(收发器占用的表面积的Gb/s/m2)方面提供了显着的增益。尽管光互连已经存在于许多电信网络(特别是跨洋网络，城域网和接入网络)中，但它们尚未达到足以取代短链路上的电互连的集成度、成本和能量效率的水平。虽然光引擎是概念上简单的装置，但是经常包括例如垂直空腔表面发射激光器(vertical-cavitysurface-emittinglaser,VCSEL)或光子集成电路，其比电互连昂贵。大多数光引擎包括电子驱动器电路，其整形和放大电输入信号以适当地驱动光源，该光源通常是半导体激光器。通过它的驱动电流简单地调制激光器的开启和关闭。这种调制方案通常被称为OOK，开关键控(On-OffKeying)。在实际实施中，驱动器电路包括对OOK的许多改进，包括依赖于温度的激光器偏置和调制控制，以及用于驱动激光器的均衡和预失真。在更高的比特率下，它还提供电气方面的均衡。此外，驱动器中还可能包含关闭通道和监控激光器健康状况的性能。一种流行的激光器VCSEL可以调制成几个10GHz的调制方式。它还输出具有窄光学光谱特性的高功率光。这些都是用于高数据比特率光纤传输的理想元件。然后由激光器发射的光被光学系统捕获并耦合到光纤的芯。接收器方面在概念上也简单。光纤发射的光通过光学系统引导至光电探测器。光电探测器，通常是PIN光电二极管(以其P掺杂、本征和N掺杂结型结构命名)转而耦合到超低噪声、非常高增益的跨阻放大器(Trans-ImpedanceAmplifier,TIA)，其转换接收的光电二极管电流到电兼容的差分电压输出中。TIA输出通常包括限幅放大器(limitingamplifier,LA)阶段和均衡电路，诸如预加重/去加重。还可以实现诸如光信号损耗检测(lossofopticalsignal,LOS)、接收光功率和静噪之类的高级功能。光收发器可以包括微控制器以执行内部控制。微控制器可以通过I2C协议与系统连接，从而能够控制各种可编程收发器设置以及报告温度，信号损耗和其它电气、温度或光学报警的情况(通常称为光学数字诊断)。虽然I2C协议是一种合适的协议，但光引擎可以根据需要采用任何合适的控制协议。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，设置为安装到基板上的互连构件可以包括光耦合器。光耦合器可以具有至少一个光传输路径，该光传输路径设置为将光信号从互连构件的起始表面传导至互连构件的终止表面。互连构件还可以具有与光耦合器单片的电内插器。电内插器可以包括多个导电通孔(vias)，其从互连构件的第一表面延伸到互连构件的第二表面。导电通孔可以设置为在第一表面处与收发器的至少一个电子部件电通信，并且还可以设置为在第二表面处与基板电通信。附图说明当结合附图阅读时，将更好地理解以下详细描述，附图中为了说明的目的在附图中示出示例实施例。然而，应当理解的是，本公开不限于所示的精确布置和手段。在图中：图1是根据一个示例构造的有源光缆的分解透视图；图2A是图1所示的有源光缆的透视图，壳体被移除以便示出根据本公开的一个示例构造的光收发器，包括安装在基板上的发射器和接收器；图2B是根据另一示例构造的有源光缆的透视图；图3A是图2B所示的发射器的分解透视图；图3B是图3A所示的发射器的示意性截面侧视图，示出高速电路径和光路径；图3C是图3B所示的发射器的一部分的示意性截面侧视图，示出从光子集成电路到光发射波导的光传输；图3D是类似于图3C中的发射器的一部分的另一示意性截面侧视图，但是根据替代实施例构造；图3E是图3D所示的发射器的一部分的示意性截面侧视图，但是示出包括保护层的光子集成电路；图3F是类似于图3D中的发射器的一部分的另一示意性截面侧视图，但具有根据另一个实施例构造为微机电结构的反射器；图3G是图3F所示的微机电结构的示意性透视图；图4是图2A和2B所示的接收器的示意性截面侧视图，示出高速电路径；图5是图4所示的接收器的一部分的示意性截面侧视图，示出从光接收波导到光电探测器的光传输；图6是类似于图4的示意性截面侧视图，但是示出包括电流-电压转换器到收发器基板的电触头的电路径；图7是根据替代实施例构造的光学组件的透视图；图8A是根据另一示例构造的在有源光缆的一端处的收发器的透视图；图8B是图8A所示的收发器的光引擎的透视图；图8C是图8B所示的光引擎的互连构件的透视图；图9A是图8A所示的收发器的接收器的示意性截面侧视图，示出高速电路径和光路径；图9B是图9A所示的接收器的放大部分，进一步示出从光接收波导到光电探测器的光传输；图9C是图8A所示的收发器的接收器的示意性截面侧视图，示出高速电路径和光路径；图9D是图9C所示的接收器的放大部分，进一步示出从光源到光发射波导的光传输；图10是图8A所示的收发器的侧视图，包括散热器；图11A是根据替代实施例的具有可拆卸的波导组件的收发器的透视图，示出耦合到收发器的互连构件的光波导组件；图11B是图11A所示的收发器的透视图，示出从互连构件脱离的可插拔的波导组件；图12A是图11A所示的收发器的一部分的分解透视图，示出从互连构件分离的光波导组件；图12B是图12A所示的收发器互连构件的透视图；图12C是图12A所示的光波导组件的透视图；图13A是图12A所示的收发器的一部分的俯视图，示出耦合到互连构件的光波导组件；图13B是图13A所示的收发器的一部分的正视图；图14A是图12A所示的包括多个光引擎的数据处理系统的透视图，示出安装在专用集成电路的主基板上；图14B是图14A所示的数据处理系统的截面侧视图，示出根据一个实施例的电路径；和图14C是图14A所示的数据处理系统的截面侧视图，示出根据一个实施例的散热组件。具体实施方式本公开的一个方面认识到，光收发器的光引擎日益流行被构造具有硅光子芯片。特别地，硅光子芯片可以设置为从第一电子部件接收电信号，将电信号转换为光信号，并且将光信号输出至一个或多个光波导，以经由光波导(可以设置为光纤)与第二部件通信。硅光子芯片还可以设置为经由光波导(可以设置为光纤)从第二部件接收光接收信号，将接收的光信号转换为接收的电信号，并且接收的电信号可以被传送到第一电子部件。因此，单个硅光子芯片可以被集成到光发射器和光接收器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光引擎，其特征在于，包括：/n互连构件，所述互连构件界定第一表面和与第一表面相对的第二表面，其中第二表面被配置为安装到印刷电路板；/n多个波导对准构件，所述多个波导对准构件沿朝第二表面倾斜向下的方向延伸到互连构件中；/n互连构件中的弯曲的反射表面；以及/n至少一个电子部件，所述至少一个电子部件由互连构件支撑，并被配置成当波导设置在相应的波导对准构件中时与至少一个波导光学对准，/n其中所述弯曲的反射表面被配置为当波导设置在相应的波导对准构件中时，将光信号在波导和电子部件之间从第一光学路径反射到第二光学路径。/n

【技术特征摘要】
20160128 US 62/287,987;20161006 US 62/405,0531.一种光引擎，其特征在于，包括：
互连构件，所述互连构件界定第一表面和与第一表面相对的第二表面，其中第二表面被配置为安装到印刷电路板；
多个波导对准构件，所述多个波导对准构件沿朝第二表面倾斜向下的方向延伸到互连构件中；
互连构件中的弯曲的反射表面；以及
至少一个电子部件，所述至少一个电子部件由互连构件支撑，并被配置成当波导设置在相应的波导对准构件中时与至少一个波导光学对准，
其中所述弯曲的反射表面被配置为当波导设置在相应的波导对准构件中时，将光信号在波导和电子部件之间从第一光学路径反射到第二光学路径。


2.根据权利要求1所述的光引擎，其特征在于，所述互连构件还界定侧互连表面，所述侧互连表面从所述第一表面延伸到所述第二表面，并且所述波导对准构件从所述侧互连表面沿着倾斜方向延伸到所述互连构件中。


3.如权利要求2所述的光引擎，其特征在于，还包括设置在相应的波导对准构件中的波导。


4.根据权利要求1所述的光引擎，还包括波导，其特征在于，所述光引擎是接收引擎，所述电子部件包括光电检测器，所述第一路径从所述波导中的相应波导传播到所述反射表面，并且所述第二光学路径从反射表面传播到光电探测器。


5.根据权利要求1所述的光引擎，还包括波导，其特征在于，所述光引擎是发射引擎，所述电子部件包括光源，所述第一路径从所述光源传播到所述反射表面，并且所述第二路径从反射表面传播到相应的波导。


6.一种光收发器，其特征在于，包括：
根据权利要求4所述的接收引擎，所述接收引擎包括安装在互连构件上的光电探测器；以及
发射引擎，电子部件包括光源，第一路径从光源传播到反射表面，第二路径从反射表面传播到相应的波导。


7.根据权利要求1所述的光引擎，其特征在于，还包括从所述互连构件的第一表面延伸到与所述第一表面相对的所述互连构件的第二表面的导电通孔。


8.根据权利要求1所述的光收发器，其特征在于，所述互连构件包括腔，所述腔界定了第一及第二路径的至少一部分，其中所述腔包括与所述互连构件不同的光学透明材料。


9.根据权利要求1所述的光引擎，其特征在于，所述反射表面沿彼此垂直的两个方向弯曲。


10.一种光引擎，其特征在于，包括：
互连构件，所述互连构件包括被配置成支撑波导的多个波导对准构件；
至少一个电子部件，所述至少一个电子部件被安装在所述互连构件上；以及
所述互连构件中的弯曲的反射表面，
其中所述弯曲的反射表面被配置为将光信号在波导和电子部件之间从第一光学路径反射到第二光学路径。


11.根据权利要求10所述的光引擎，还包括所述波导，其特征在于，所述光引擎是接收引擎，所述电子部件包括光电检测器，所述第一光学路径从所述波导中的相应波导传播到所述反射表面，并且所述第二光学路径从反射表面传播到光电探测器。


12.根据权利要求10所述的光引擎...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·埃皮托，约翰·L·奈廷格尔，
申请(专利权)人：申泰公司，
类型：发明
国别省市：美国;US