集成并行光组件与光收发模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种集成并行光组件，包含电路板、透明衬底、90度光路折弯连接器、激光器阵列、驱动器、光探测器阵列和跨导放大器，电路板一侧布置电极阵列，光电器件和芯片以倒装键合的方式安装在电路板上，电路板上设有透光装置，透明衬底一侧贴在电路板上，90度光路折弯连接器贴在透明衬底的另一侧，90度光路折弯连接器的45度镜面与光电器件耦合对准。本实用新型专利技术还公开了采用上述光组件的集成并行光收发模块。本实用新型专利技术的集成并行光组件便于集成，有利于增大带宽密度，耦合结构简单，成本较低。本实用新型专利技术所有的组装工序可以在圆片状态下进行，然后进行切割解理形成光组件，这种光电集成方案工艺简洁，有利于规模化生产。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光通信领域，尤其涉及一种集成并行光组件与光收发模块。
技术介绍
云计算、在线视频、IP语音和其他互联网应用的增加，导致企业网、LAN和SAN网、以及电信网的信息流量越来越大。随着服务器虚拟化和云计算的发展，加上网络集成的趋势，带来了速度更快且效率更高数据中心网络的更大需求。云计算网络把客户侧的应用处理推到数据中心，该应用被多服务器分布式处理，即并行CPU进行分布式运算。为了有效地利用这些分布的CPU资源，需要在各服务器之间提供富裕连接的平坦网络，光技术是用来实现大量的服务器和交换机之间连接的有效途径。作为数据中心和高性能计算机安装连接的有效方案，高速并行光收发器被广泛配置。相对于在长距离网络中人们对频谱效率和距离-比特率的关注，在短距离通信如数据中心的内部网络中，用来连接的光纤仅仅从几米到几公里，人们更关注的是空间能耗效率和端口速率密度。并行光纤互连通过增加并行数据传输通道可以实现带宽的无限扩展。由于并行光互连具有极高的带宽、无串扰、长距离、重量轻、功耗低、抗电磁干扰等优点，已经成为高速传输信息最好和最安全的载体。并行光收发器充分利用VCSEL的低成本、低功耗等优点，同时和数据中心的并行处理机制相匹配。垂直腔面发射激光器（VCSEL）可以充分发挥光子的平行操作能力，在光互连、光通信、图像信号处理、模式识别和神经网络、激光打印、光存储读／写光源等领域具有广阔的应用前景。另外，VCSEL的线宽较窄，其发光波长对温度漂移也较小。VCSEL的阈值电流也较小、功耗较低，并且不容易产生啁啾。由于VCSEL的面发射特性使得它成为并行光收发器的最佳选择，并且并行的数据连接和数据中心的并行处理机制也相匹配。VCSEL具有发射角非常小的圆形光束，与光纤耦合的时候具有更高的耦合效率，集成和封装的成本也会相应降低。然而，VCSEL在光收发模块的应用中，常常需要将电信号线弯曲90度。目前常用的基于VCSEL的并行光收发模块采用柔性电路板（FPC）将信号线弯曲90度。柔性电路板与陶瓷薄片连接，陶瓷薄片作为VCSEL芯片的基板。VCSEL驱动器芯片安装在陶瓷基底的一个凹槽中。在并行的光收发一体模块中，则将VCSEL芯片阵列、VCSEL驱动器芯片、光探测器芯片阵列和跨导放大器芯片一起粘贴在陶瓷基底上。所有芯片电极与引线框架上对应的电极采用金丝引线键合技术进行电连接。该方案采用的部件较多，工艺较复杂，制造成本高。柔性电路板的采用以及较长的电极引线，也极大的增加了光组件的电寄生效应，限制了系统的传输速率。
技术实现思路
本技术为了克服以上的不足，实现结构简单、便于生产的高密度光子集成，提出了一种集成并行光组件与光模块。本技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决： 一种集成并行光组件，包含电路板、透明衬底、90度光路折弯连接器、激光器阵列、驱动器、光探测器阵列和跨导放大器，所述电路板的第一侧布置有电极阵列，所述激光器阵列、驱动器、光探测器阵列和跨导放大器以倒装键合的方式安装在所述电路板的第一侧上，并与所述电极阵列电连接，所述电路板上设有透光装置，所述透明衬底的第一侧贴在所述电路板的第二侧上，所述90度光路折弯连接器贴在所述透明衬底的第二侧，所述90度光路折弯连接器包含45度镜面，所述45度镜面与激光器阵列和光探测器阵列耦合对准，将激光器出射光反射入所述90度光路折弯连接器的尾纤中，并将尾纤传来的光反射入光探测器。在本技术的一个实施例中，所述透明衬底上设置有透镜，所述透镜设置在与激光器阵列和光探测器阵列对准的位置。在本技术的一个实施例中，所述透光装置为小孔，所述小孔设在与激光器阵列和光探测器阵列对准的位置。在本技术的一个实施例中，所述透光装置为透明的柔性基材。在本技术的一个实施例中，所述透明衬底为具有良好透光性的玻璃。在本技术的一个实施例中，所述电路板与所述透明衬底通过胶粘的方式固定在一起。在本技术的一个实施例中，所述电路板通过在所述透明衬底上蒸镀电子学布线和绝缘层形成。在本技术的一个实施例中，所述90度光路折弯连接器包含4个通道。在本技术的一个实施例中，所述90度光路折弯连接器包含10个通道。本技术还公开了一种集成并行光收发模块，包含电路基板、外壳、并行光纤可插拔接口和上述任一权利要求所述的集成并行光组件。本技术的集成并行光组件，便于集成，有利于增大光互连的带宽密度。本技术的集成方案适于采用垂直腔面发射激光器（VCSEL），和底部照射式光探测器（PD）。VCSEL发出的光经电路板上透光装置和透明衬底的透射后，入射到45度镜面。VCSEL的出射光经45度镜面反射后，光路弯折进入尾纤，然后耦合到并行光纤可插拔接口。该方案的光学元件少，耦合结构简单，成本较低。另外，本技术的集成并行光组件采用倒装键合的工艺安装光电芯片，由于倒装键合的互联线更短，可以有效降低电寄生效应。含45度镜面的90度光路折弯连接器被粘贴在透明衬底的一侧，透明衬底的另一侧用于制作电子学布线，电路板上制作了透光的小孔或者采用透明的柔性基材，用来实现VCSEL阵列、PD阵列和90度光路折弯连接器的45度镜面之间的光耦合，同时实现高速电传输。本方案所有的组装工序可以在圆片状态下进行，然后进行切割解理形成光组件，这种光电集成方案工艺简洁，有利于规模化生产。附图说明图1是本技术的实施例一的集成并行光组件的侧视图；图2是本技术的集成并行光组件的芯片在电路板上的布置示意图；图3是本技术的实施例二的集成并行光组件的侧视图。具体实施方式下面通过具体的实施方式并结合附图对本技术做进一步详细说明。实施例一：如图1和图2所示，本实施例的集成并行光组件，包含电路板1、透明衬底2、90度光路折弯连接器3、激光器阵列4、驱动器5、光探测器阵列6和跨导放大器7。激光器阵列4和光探测器阵列6均为并行的四列阵。本实施例的激光器为垂直腔面发射激光器（VCSEL）。所述电路板1的第一侧11布置有电极阵列8，所述VCSEL阵列4、驱动器5、光探测器阵列6和跨导放大器7以倒装键合的方式安装在电路板1的第一侧11上，并与所述电极阵列8电连接。所述VCSEL阵列4、驱动器5、光探测器阵列6和跨导放大器7在电路板1上的布置如图2所示。本实施例中，透明衬底2上设置有透镜23，以使激光器发出的光更好的汇聚到光路折弯连接器3的45度镜面31上。透镜设置在与激光器阵列和光探测器阵列对准的位置。本实施例的透明衬底2为具有良好透光性的玻璃，电路板与透明衬底通过胶粘的方式固定在一起。如图1所示，所述电路板1上设的透光装置为小孔9，小孔9设在与VCSEL阵列4和光探测器阵列6对准的位置，电路板1本身具备多层电路。所述透明衬底2的第一侧21贴在所述电路板1的第二侧12上，所述90度光路折弯连接器3贴在所述透明衬底2的第二侧22，所述90度光路折弯连接器3包含45度镜面31，所述45度镜面31与激光器阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成并行光组件，包含电路板、透明衬底、90度光路折弯连接器、激光器阵列、驱动器、光探测器阵列和跨导放大器，所述电路板的第一侧布置有电极阵列，所述激光器阵列、驱动器、光探测器阵列和跨导放大器以倒装键合的方式安装在所述电路板的第一侧上，并与所述电极阵列电连接，所述电路板上设有透光装置，所述透明衬底的第一侧贴在所述电路板的第二侧上，所述90度光路折弯连接器贴在所述透明衬底的第二侧，所述90度光路折弯连接器包含45度镜面，所述45度镜面与激光器阵列和光探测器阵列耦合对准，将激光器出射光反射入所述90度光路折弯连接器的尾纤中，并将尾纤传来的光反射入光探测器。

【技术特征摘要】
1.一种集成并行光组件，包含电路板、透明衬底、90度光路折弯连接器、激光器阵列、驱动器、光探测器阵列和跨导放大器，所述电路板的第一侧布置有电极阵列，所述激光器阵列、驱动器、光探测器阵列和跨导放大器以倒装键合的方式安装在所述电路板的第一侧上，并与所述电极阵列电连接，所述电路板上设有透光装置，所述透明衬底的第一侧贴在所述电路板的第二侧上，所述90度光路折弯连接器贴在所述透明衬底的第二侧，所述90度光路折弯连接器包含45度镜面，所述45度镜面与激光器阵列和光探测器阵列耦合对准，将激光器出射光反射入所述90度光路折弯连接器的尾纤中，并将尾纤传来的光反射入光探测器。
2.根据权利要求1所述的集成并行光组件，其特征在于，所述透明衬底上设置有透镜，所述透镜设置在与激光器阵列和光探测器阵列对准的位置。
3.根据权利要求1或2所述的集成并行光组件，其特征在于，所述透光装置为小孔，所述小孔设在与激光器...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯小珂，张胜利，王雷，
申请(专利权)人：深圳新飞通光电子技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：