【技术实现步骤摘要】
本公开总体上涉及光通信。更具体地，本公开涉及一种光发射次模块(transmitter optical sub-assembly)结构及其主动对准方法。
技术介绍
1、在光通信领域中，光传输模组是一种其主要功能是将电信号转换成光信号并将光信号再次转换成电信号的模组。
2、在信息时代，云计算、人工智能和5g移动应用的使用快速增长，导致对稳健和超高速通信以及数据中心基础设施的依赖不断增加。光纤通信技术在这种基础设施的快速发展中发挥了重要作用。为了应对数据速率和互连密度的增长，光收发器的每通道数据速率从25gbps增加到了100gbps甚至更高。同时，光调制格式从不归零(nrz)转变为四电平脉冲幅度调制(pam-4)和相干调制，而传输形式从平行传输(psm)过渡到波分复用(wdm)。在这种快速的技术发展下，硅光子集成电路因其实现超高速调制器和高密度集成光学器件的能力被证明是光收发器设计的理想解决方案。
3、硅光子光收发器通常需要高功率连续波(cw)激光二极管(ld)作为调制的光源。这种cw激光光源可以利用混合集成技术制造到硅光子晶圆上。然而，由于老化成品率损失，其存在质量问题。
4、另一种方法是将高功率外部cw激光器与pic共同封装，从而形成完整的光发射次模块(tosa)。具体地，cw ld组装在ld子支架的顶部上，ld子支架直接放置在pic上。精确放置在ld光路前面的一些光学部件用来聚焦光束并引导光束通过光栅耦合器(gc)耦合到pic上的波导中。
5、现有技术中的tosa的一个主要缺点是
6、现有技术中的tosa的另一个缺点在于管理cw激光二极管在工作过程中所产生的热量。并且，为了使得传输数据速率最大，每个pic通常会具有多个高速光信道，这需要将多个cw激光器共同封装在pic的小面积顶部以提供所需的光功率，并且这些cw激光器模块产生大量的热量。所有产生的热量只能经由激光器子支架、pic和pic子支架通过长的热路径散发到散热器。进一步地，各个部件之间的接合界面也增加了热阻，造成pic附近的热量积累，导致激光二极管温度的升高，热衰减引起的输出功率下降，以及最重要的，激光器使用寿命缩短。
技术实现思路
1、本公开提供了一种tosa结构及其在光通信中的主动对准方法，该结构包括两个单独的次模块，一个是光源次模块，另一个是光学次模块，两个次模块均在同一硅芯片上或该芯片旁边主动对准，或者各自分别在硅芯片和电衬底上主动对准。
2、本公开提供了一种tosa结构及其在光通信中的主动对准方法，使得主动对准方法更加灵活，更好地兼容不同的设计。
3、本公开的目的是通过提供沿次模块的相同方向进行散热的散热路径来更好地进行热转移，热量可以通过电衬底或硅芯片单独地或一起进行散发。
4、本公开提供了一种组装包括光源次模块和光学次模块的两个组件的理想方案，其保证了可通过主动对准方法补偿高公差。
5、本公开的一个方面提供了一种光发射次模块(tosa)结构，包括：光源次模块，其包括光源部件和组装在光源座上的光源部件；光学次模块，其包括光学部件和组装在光具座上的光学部件；以及硅芯片，其包括耦合器。耦合器通过光学部件沿光路接收由光源部件发出的光，光源座和光具座导热以单独地或一起对光源部件产生的热量进行散发。光源次模块和光学次模块配置为在主动对准过程中同时主动对准，从而通过优化光源次模块和光学次模块相对于彼此的位置与距离来优化光源次模块和光学次模块之间的光耦合，光源次模块和光学次模块的位置与距离在主动对准过程中灵活调整。
6、在一些实施例中，光源次模块和光学次模块均定位在芯片旁边。进一步地，光源次模块、光学次模块和芯片可以均组装在电衬底上。光源部件可以包括发射光的激光二极管以及沿光路定位在激光二极管下游的激光二极管透镜，光学部件可以包括隔离器。
7、在一些实施例中，光源次模块和光学次模块均组装在芯片上。替代地，光学次模块组装在芯片上，光源次模块组装在电衬底上，而组装有光源次模块的衬底定位在组装有光学次模块的芯片旁边。替代地，光学次模块组装在芯片上，而组装有光学次模块的芯片与光源次模块一起组装在电衬底上。
8、在一些实施例中，芯片组装在衬底腔体中，或者在衬底的阶部上。在一些实施例中，耦合器是光栅耦合器或边缘耦合器。在一些实施例中，光源部件包括发射光的激光二极管以及沿光路定位在激光二极管下游的激光二极管透镜，而光学部件可以包括隔离器和沿光路定位在隔离器下游的棱镜。
9、本公开的另一个方面提供了一种光发射次模块结构的主动对准方法，包括：形成光源次模块，其包括光源座和组装在光源座上的光源部件；形成光学次模块，其包括光具座和组装在光具座上的光学部件，光源座和光具座导热以单独地或一起对光源部件产生的热量进行散发；提供硅芯片，其包括耦合器，耦合器通过光学部件沿光路接收由光源部件发出的光；在主动对准过程中同时主动对准光源次模块和光学次模块，从而通过优化光源次模块和光学次模块相对于彼此的位置与距离来优化光源次模块和光学次模块之间的光耦合，光源次模块和光学次模块的位置与距离在主动对准过程中灵活调整。
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1.一种光发射次模块结构，包括：
2.根据权利要求1所述的光发射次模块结构，其中，所述光源次模块和所述光学次模块均定位在所述芯片的旁边。
3.根据权利要求2所述的光发射次模块结构，其中，所述光源次模块、所述光学次模块和所述芯片均组装在电衬底上。
4.根据权利要求2所述的光发射次模块结构，其中，所述光源部件包括发射所述光的激光二极管以及沿所述光路定位在所述激光二极管下游的激光二极管透镜，所述光学部件包括隔离器。
5.根据权利要求1所述的光发射次模块结构，其中，所述光源次模块和所述光学次模块均组装在所述芯片上。
6.根据权利要求5所述的光发射次模块结构，其中，所述耦合器是光栅耦合器或边缘耦合器。
7.根据权利要求5所述的光发射次模块结构，其中，所述光源部件包括发射所述光的激光二极管以及沿所述光路定位在所述激光二极管下游的激光二极管透镜，所述光学部件包括隔离器和沿所述光路定位在所述隔离器下游的棱镜。
8.根据权利要求1所述的光发射次模块结构，其中，所述光学次模块组装在所述芯片上，所述光源次模块组装在电衬
9.根据权利要求8所述的光发射次模块结构，其中，所述耦合器是光栅耦合器或边缘耦合器。
10.根据权利要求8所述的光发射次模块结构，其中，所述光源部件包括发射所述光的激光二极管以及沿所述光路定位在所述激光二极管下游的激光二极管透镜，所述光学部件包括隔离器和沿所述光路定位在所述隔离器下游的棱镜。
11.根据权利要求1所述的光发射次模块结构，其中，所述光学次模块组装在所述芯片上，组装有所述光学次模块的所述芯片与所述光源次模块组装在电衬底上。
12.根据权利要求11所述的光发射次模块结构，其中，所述芯片组装在所述衬底的腔体中。
13.根据权利要求11所述的光发射次模块结构，其中，所述芯片组装在所述衬底的阶部。
14.根据权利要求11所述的光发射次模块结构，其中，所述光源部件包括发射所述光的激光二极管以及沿所述光路定位在所述激光二极管下游的激光二极管透镜，所述光学部件包括隔离器和沿所述光路定位在所述隔离器下游的棱镜。
15.一种光发射次模块结构的主动对准方法，包括：
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述光源次模块和所述光学次模块均定位在所述芯片的旁边。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述光源次模块、所述光学次模块和所述芯片均组装在电衬底上。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述光源次模块和所述光学次模块均组装在所述芯片上。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述光学次模块组装在所述芯片上，所述光源次模块组装在电衬底上，组装有所述光源次模块的所述衬底定位在组装有所述光学次模块的所述芯片的旁边。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，所述光学次模块组装在所述芯片上，组装有所述光学次模块的所述芯片与所述光源次模块组装在电衬底上。
...【技术特征摘要】
1.一种光发射次模块结构，包括：
2.根据权利要求1所述的光发射次模块结构，其中，所述光源次模块和所述光学次模块均定位在所述芯片的旁边。
3.根据权利要求2所述的光发射次模块结构，其中，所述光源次模块、所述光学次模块和所述芯片均组装在电衬底上。
4.根据权利要求2所述的光发射次模块结构，其中，所述光源部件包括发射所述光的激光二极管以及沿所述光路定位在所述激光二极管下游的激光二极管透镜，所述光学部件包括隔离器。
5.根据权利要求1所述的光发射次模块结构，其中，所述光源次模块和所述光学次模块均组装在所述芯片上。
6.根据权利要求5所述的光发射次模块结构，其中，所述耦合器是光栅耦合器或边缘耦合器。
7.根据权利要求5所述的光发射次模块结构，其中，所述光源部件包括发射所述光的激光二极管以及沿所述光路定位在所述激光二极管下游的激光二极管透镜，所述光学部件包括隔离器和沿所述光路定位在所述隔离器下游的棱镜。
8.根据权利要求1所述的光发射次模块结构，其中，所述光学次模块组装在所述芯片上，所述光源次模块组装在电衬底上，组装有所述光源次模块的所述衬底定位在组装有所述光学次模块的所述芯片的旁边。
9.根据权利要求8所述的光发射次模块结构，其中，所述耦合器是光栅耦合器或边缘耦合器。
10.根据权利要求8所述的光发射次模块结构，其中，所述光源部件包括发射所述光的激光二极管以及沿所述光路定位在所述激光二极管下游的激光二极管透镜，所述光学部件包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：俞晓鸣，骆豪健，蔡立鹏，麦永强，洪伟，
申请(专利权)人：东莞云晖光电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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