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CN104635308B - 一种光通信装置及其装配方法 - Google Patents

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CN104635308B CN201510116332.0A CN201510116332A CN104635308B CN 104635308 B CN104635308 B CN 104635308B CN 201510116332 A CN201510116332 A CN 201510116332A CN 104635308 B CN104635308 B CN 104635308B
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Abstract

本发明实施例提供了一种光通信装置及其装配方法，解决了现有技术中光通信装置结构不够紧凑，制造成本高，光通信传输效率低的问题。该光通信装置包括：至少一个激光器(105)、至少一个激光器驱动芯片(116)、至少一个光电探测器(106)、至少一个放大器芯片(115)、透明组件板(145)和至少两个I/O接口(125)；至少一个激光器(105)、至少一个激光器驱动芯片(116)、至少一个光电探测器(106)、至少一个放大器芯片(115)设置于透明组件板(145)上表面；透明组件板(145)上设有导通孔(165)；至少一个激光器驱动芯片(116)和至少一个放大器芯片(115)通过穿过导通孔的传输线(110)分别与一个I/O接口(125)连接。

Description

一种光通信装置及其装配方法
技术领域
本发明涉及光电通信技术领域，特别涉及一种光通信装置及其装配方法。
技术背景
短距离光通信链路主要用于在数据中心和超级计算机，其中的服务器和磁盘驱动器主要通过光纤进行通信。为了最大限度地提高光通道密度，实现高数据率传输，连接发射激光器和激光驱动器芯片的光纤，以及光电探测器和放大器芯片之间的光纤应尽可能地短，发射器和接收器的光信道在排布时也应尽可能靠近彼此。因此光通信装置在结构设计时，应尽可能节省可用空间，以更有效地利用电力，提高光通信传输效率。
而传统光通信装置各部件之间电气互连线路排布不合理，结构不够紧凑，装置体积较大，这不仅增加了组件的成本与制造工作量，而且光通信传输效率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种光通信装置以及装配方法，解决了现有技术中光通信装置结构不够紧凑，制造成本高，光通信传输效率低的问题。
本发明实施例提供的一种光通信装置，包括：至少一个激光器(105)、至少一个激光器驱动芯片(116)、至少一个光电探测器(106)、至少一个放大器芯片(115)、透明组件板(145)和至少两个I/O接口(125)；至少一个激光器(105)、至少一个激光器驱动芯片(116)、至少一个光电探测器(106)、至少一个放大器芯片(115)设置于透明组件板(145)上表面；至少一个激光器(105)的每一个通过传输线(110)与一个激光器驱动芯片(116)连接，至少一个光电探测器(106)的每一个通过传输线(110)与一个放大器芯片(115)连接；
透明组件板(145)上设有导通孔(165)；至少一个激光器驱动芯片(116)和至少一个放大器芯片(115)通过穿过导通孔的传输线(110)分别与一个I/O接口(125)连接；
至少一个激光器(105)的发射端通过光纤(190)实现光信号引出；至少一个光电探测器(106)的接收端过光纤(190)实现光信号引入。
本发明实施例提供的一种光通信装置的装配方法，包括：
制备带有导通孔(165)和传输线(110)的透明组件板(145)；
将至少一个激光器驱动芯片(116)和至少一个放大器芯片(115)倒装于所述透明组件板(145)上表面；
将至少一个激光器(105)倒装于所述透明组件板(145)上表面，通过所述传输线(110)实现与所述至少一个激光器驱动芯片(116)的互连，并通过穿过所述导通孔(165)的传输线(110)实现与一个I/O接口(125)的互连；
将至少一个光电探测器(106)倒装于所述透明组件板(145)上表面，通过所述传输线(110)实现与所述至少一个放大器芯片(115)的互连，并通过穿过所述导通孔(165)的传输线(110)实现与另一个I/O接口(125)的互连；
在所述透明组件板(145)下表面通过光纤(190)实现对所述至少一个激光器(105)发射端的光信号引出和至少一个光电探测器(106)接收端的光信号引入。
本发明实施例提供的一种光通信装置通过使用透明的组件板，其透明材质可直接实现发射激光器和光电探测器在垂直方向上与光纤之间的光通信；同时，通过在透明组件板上设置导通孔，各部件通过穿过导通孔的传输线进行连接，优化了垂直空间使用，实现了光通信装置体积的最小化，大大节省了制造成本。
附图说明
图1是本发明一实施例所提供的一种光通信装置的结构示意图。
图2是本发明一实施例所提供的一种光通信装置的结构示意图。
图3是本发明一实施例所提供的一种光通信装置的结构示意图。
图4是本发明一实施例所提供的一种光通信装置的结构示意图。
图5是本发明一实施例提供的光通信装置中换热器的原理示意图。
图6是本发明一实施例提供的一种光通信装置的结构示意图。
图7是本发明一实施例所提供的一种光通信装置的结构示意图。
图8是本发明一实施例所提供的光通信装置的装配过程的流程示意图。
图9是本发明一实施例所提供的光通信装置的装配过程的流程示意图。
图10是本发明另一实施例所提供的光通信装置的装配过程的流程示意图。
图11a～11g为本发明一实施例提供的光通信装置的装配原理分解图。
图中符号说明如下：
135换热器、145透明组件板、140支撑板、125I/O接口、170电绝缘粘合剂、175光纤对准模板平板、110传输线、105激光器、116激光器驱动芯片、106光电探测器、115放大器芯片、156玻璃透镜、导通孔165、185粘接剂、155玻璃板、190光纤、180通孔、150通腔、160光准直部分、225子系统箱、230散热片、205垫片、215可调弹簧结构、220螺钉、210螺纹孔、120液态流体循环区域、122气态流体循环腔、610子系统箱底板、710键合焊盘、810结合焊盘。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
图1是本发明一实施例所提供的光通信装置的结构示意图。如图1所示：该光通信装置包括：
至少一个激光器105、至少一个激光器驱动芯片116、至少一个光电探测器106、至少一个放大器芯片115、透明组件板145和至少两个I/O接口125。在本发明一实施例中，该至少两个I/O接口125可为印刷电路板。
至少一个激光器105、至少一个激光器驱动芯片116、至少一个光电探测器106、至少一个放大器芯片115设置于透明组件板145上表面；至少一个激光器105的每一个通过传输线110与一个激光器驱动芯片116连接，至少一个光电探测器106的每一个通过传输线110与一个放大器芯片115连接。
透明组件板145上设有导通孔165；至少一个激光器驱动芯片116和至少一个放大器芯片115通过穿过导通孔的传输线110分别与一个I/O接口125连接。
至少一个激光器105的发射端通过光纤190实现光信号引出，至少一个光电探测器106的接收端通过光纤190实现光信号引入。即光纤190作为激光器105发射端光信号的输出通道和光电探测器106接收端光信号的引入通道，可以完成光通信装置与外部进行光通信时光信号的双向收发。
这样在透明组件板145上设置导通孔165，各光电部件通过穿过导通孔165的传输线110彼此连接，优化了垂直空间的使用，大大节省了组件的制造成本和工作量，使光通信装置体积最小化。同时，组件板采用透明材质，可直接实现发射激光器和光电探测器在垂直方向上与光纤190之间的光通信，而不用额外形成光纤通信通孔，降低了组件板的制造成本。
由以上结构实现的光通信过程为：激光器105在激光驱动器芯片116供电下将电数据转换为可以在光纤190中传输的光数据，并将该光数据通过光纤传输出去。p型/本征/n型(PIN)光电探测器106接收光纤传输而来的光数据，并转换为电数据。转换后得到的电数据由位于光电探测器106后端的放大器芯片115来进行放大。
在本发明一实施例中，光纤或聚合物波导与激光器105、光电探测器106等光电元件之间的光通信，可通过边缘发射激光器(EEL)或垂直腔表面发射激光器(VCSEL)实现。同理，光电探测器106也可采用边缘接收光电探测器或面接收光电探测器。
当激光器105采用边缘发射激光器时，激光从激光器105发射端的侧面输出，此时边缘发射激光器的发射端可进一步连接由聚合物或转向透镜构成的激光转向装置，以将光信号引入垂直方向上的光纤190，再由光纤190引出到整个光通信装置外部。
当所述激光器105采用垂直腔表面发射激光器(VCSEL)时，由于VCSEL的功耗低，而且VCSEL具有圆形发射模场，可以更好的和同样是圆柱形对称的光纤进行匹配。由于激光器105发射端的激光光束在垂直发射端面的方向传导，发射端面直接与光纤端面对准耦合后，VCSEL激光器105发射端发出的光信号可直接由光纤190引出到整个光通信装置外部。
同理，当光电探测器106采用边缘接收光电探测器时，其接收端可连接聚合物或转向透镜等构成的激光转向装置将光纤190传来的光信号引入。当光电探测器106为面接收光电探测器时，相比其他类型的光电探测器更容易与光纤190的端面进行匹配，光信号在端面耦合过程中损失较小，其接收端可直接与光纤190连接，接收来自光通信装置外部的光信号。
本领域技术人员可以理解，本发明中I/O接口125也可以为印刷电路板之外的接口，只要可以起到信号输入输出的作用即可，本发明对I/O接口125的具体形式不做限定。
本发明中的激光器105也可以是除EEL或VCSEL之外其他类型的激光器，只要可以利用上述实施例中提到的方法将光信号通过光纤引出到光通信装置外部即可。同理本发明中光电探测器也可以为边缘接收光电探测器或面接收光电探测器之外其他类型的光电探测器，本发明对激光器105与光电探测器106的具体类型不做限制，同时对激光转向装置的具体形式也不做限定。
本领域技术人员可以理解，可根据实际需要增加激光器105及光电探测器106的数量，此时多个激光器105即可组成激光器105阵列，多个光电探测器106也可组成光电探测器106阵列。与激光器105匹配搭载的激光器驱动芯片116、及其与光电探测器106匹配搭载的信号放大的放大器芯片115的数量也可相应增加。同理，为了满足数据中心的大量数据传输需要多个工作光信道，用于在激光器105及光电探测器106传输光信号的光纤190数量也可随之增加，本发明对激光器105、光电探测器106、激光器驱动芯片116、放大器芯片115和光纤190的数量不做限定。
本领域技术人员仍然可以理解，激光器105与激光器驱动芯片116并不一定是一一对应关系。当多个激光器105组成激光器阵列时，既可以是整个激光器阵列与一个激光器驱动芯片116连接；也可以是该多个激光器105分别与多个激光器驱动芯片116连接，激光器驱动芯片116的数量可少于直腔表面发射激光器105的数量。同理，光电探测器106与放大器芯片115也并不一定是一一对应关系。本发明对激光器105与激光器驱动芯片116的对应关系，以及光电探测器106与放大器芯片115的对应关系不做限定。
图2所示为本发明一实施例所提供的光通信装置的结构示意图。如图2所示，在透明组件板145的下表面还可设置至少两个玻璃透镜156，并使其分别对准至少一个激光器105和至少一个光电探测器106。透镜156的作用为对进入/传出光纤的光束进行光准直，光准直的示意图如图2中的锥图形160所示。
本发明一实施例中，还可通过设置一个光纤对准模板平板175来嵌入光纤190，以使光纤190与透镜156对准。如图2所示，在光纤对准模板平板175上设置有至少两个通孔180；光纤190分别穿过至少两个通孔180以对准至少两个透镜156。至少两个通孔180为双直径通孔；其中，光纤190的光纤带保护缓冲层部分存在于双直径通孔的较大直径孔中，光纤190的纤芯和包层部分存在于双直径通孔的较小直径孔中。
本发明一实施例中，还可设置一个支撑板140来提供机械和电气支持。如图2所示，支撑板140位于透明组件板145下方，且支撑板140上设有通腔150，两个透镜设置于通腔150中，支撑板140的上表面设置有传输线110连接到I/O接口125并支撑透明组件板145，下表面与嵌入光纤190的精度模板平板175连接。光纤对准模板平板175可以通过粘接剂185固定到支撑板140下表面，I/O接口125可通过电绝缘粘合剂170固定到支撑板140上表面。
本发明一实施例中，在透明组件板145下表面还设置了至少两个玻璃板155，如图2所示，至少两个玻璃板155用来支撑配套至少两个透镜156。
本领域技术人员可以理解，用做光准直的透镜156与配套支撑透镜156的玻璃板155的数量可随激光器105、光电探测器106和光纤190数量的变化进行调整。本发明对透镜156和玻璃板155的数量不做限定。
图3所示为本发明一实施例所提供的光通信装置的结构示意图。如图3所示，该激光器105阵列包括了3个激光器105，由于光电探测器106阵列为与激光器105阵列对应设置，因此该光电探测器106阵列无法在图3的前景中出现，故光电探测器106阵列并未在图3中示出。
在本发明一实施例中，激光器驱动芯片116和放大器芯片115使用绝缘体上硅(SOI)基板和先进的互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺制备而成，以将激光器驱动芯片116和放大器芯片115产生的热量最小化。另外，为了使光通信装置的体积进一步实现最小化，激光器驱动芯片116和放大器芯片115采用倒装芯片的封装方式；还可把光纤捆绑成4到72芯的光纤带实现光纤一体化，或直接使用多芯光纤来提高数据传输速率。
在本发明一实施例中，透明组件板可采用例如玻璃的透明材料制成，允许通过的波长也可根据激光器105的发射波长而定，(例如850nm)。本发明对透明组件板的制造材料和允许通过波长不做限定。
本发明一实施例中，由于激光驱动器芯片116和放大器芯片115在光通信的过程中产生的热量会被传递到激光器105和光电探测器106，而这些热量会影响光电探测器106的噪声系统、以及激光器105的效率，甚至严重减少发射激光器105和光电探测器106的使用寿命；因此为了加强该光通信装置的散热效果，还可设置一个换热器135。
图4是本发明一实施例所提供的一种光通信装置的结构示意图。如图4所示，本发明一实施例中在激光驱动器芯片116和放大器芯片115上方设有换热器135，并确保和放大器芯片115和激光驱动器芯片116贴合以保持良好的热接触，通过换热器135与外界的热交换实现对放大器芯片115和激光驱动器芯片116的散热。
在本发明一实施例中，为了增加换热器135的散热效率，可在换热器135上表面的冷却区设置散热片230，以增大换热器135与外部空气的接触面积。如图4所示，散热片230的形状可以设计成低轮廓鳍片状，这种鳍片状散热片具有体积小散热效果好的优点。
图5是本发明一实施例提供的光通信装置中换热器的原理示意图。如图5所示，换热器135包括：液态流体循环区域120、气态流体循环腔122和具有基本的高蒸气压力的流体；液态流体循环区域120包围在气态流体循环腔122外侧；液态流体循环区域120与至少一个激光器驱动芯片116和至少一个放大器芯片115贴合；液态流体循环区域120内部为采用纤维材料制成的网格结构；液态流体在网格结构形成的液态流体循环区域120中循环。由于换热器135上表面的液态流体循环区域120由于和外界空气接触，因而可以作为冷却区将热量传递出去。
具体而言，如图5所示，热量的流动方向由具有双线轴箭头表示，气体流体的流动由弯曲实心箭头表示，液态流体扩散的方向由虚线箭头表示。当液相流体循环至放大器芯片115和激光驱动器芯片116附近的液态流体循环区域120位置时，热量由高温的放大器芯片115、驱动器芯片116传导给低温的液态流体，液态流体随着自身温度的增加而气化；气化后的气相流体进入气态流体循环腔122，当气态流体扩散到换热器135上表面的冷却区时，冷凝成液体，并重新回流到液态流体循环区域120的网格结构中；液化后的液态流体重新循环至放大器芯片115和激光驱动器芯片116附近的液态流体循环区域120吸收热量。如此反复循环将放大器芯片115、驱动器芯片116工作时释放的热量通过该两相流体热交换机制导出。
一般说来液态流体的质量扩散依赖于扩散通道的尺寸、网格结构的材料和液态流体之间的表面张力，并由网格通道中纤维材料的毛细作用调节，而液态流体在网格通道材料表面的表面张力取决于其自身；由于液态流体具有高蒸气压力，液态流体随着温度的增加其蒸汽压以一个较高的速率剧烈增加，故气态流体循环腔122在厚度方向上存在一个蒸汽质量梯度，气态流体的质量扩散速率依赖于此质量梯度。另外换热器135上表面的冷却区还可根据需要设置其他冷源。
本发明实施例通过设置使用两相流体热交换机制的换热器，实现了对激光驱动器芯片116和放大器芯片115的有效散热，降低了激光器105和光电探测器106的工作温度，大幅提升了整个光通信装置的工作性能和使用寿命。
图6是本发明一实施例提供的一种光通信装置的结构示意图。该光通信装置进一步包括一个子系统箱225，光通信装置中的激光器105、激光器驱动芯片116、光电探测器106、放大器芯片115和透明组件板145均设置于该子系统箱225中。
在本发明一实施例中，如图6所示，子系统箱225的上表面可设有散热口，换热器135可设置于散热口下方。
在本发明另一实施例中，如图6所示，在子系统箱底板610上设有至少两个可调弹簧结构215。每个可调弹簧结构215的结构包括：螺钉220、螺纹孔210和弹簧；螺钉220穿过螺纹孔210；弹簧随着螺钉220在螺纹孔210中的移动而支撑透明组件板145上下移动。
通过旋转调节螺钉220，调节螺钉220在螺纹孔210的位置会上下移动，与调节螺钉220末端连接的弹簧会绷紧或释放，在垫片205与支撑板140的作用下，透明组件板145会上下移动以实现换热器135与散热片230阵列之间的接触压力、以及放大器芯片115、激光驱动器芯片116与液态流体循环区域120之间的接触压力的调节，并由接触压力的变化实现换热效率的调节。
本领域技术人员可以理解，垫片205的尺寸可根据子系统箱尺寸以及弹簧大小来调节。一般情况下，为了使整个光通信装置的内部结构具备良好的刚性，且避免光纤的弯曲收到弹簧干扰，应尽量选用较小的弹簧，此时则需相应选用较大的垫片205以满足结构刚性支撑需求。由此可见，垫片205不仅为整个光通信装置提供了良好的刚性支撑，还间接为光纤190的弯曲提供了足够的间隙，避免了光纤190的轴被弯曲成圆弧而影响端耦合。本发明对垫片205的尺寸不做限定。
本领域技术人员仍然可以理解，为了尽可能增大子系统箱225外部与对流流体接触面积，需设置尽可能多的散热片230；另外综合考虑子系统箱225的散热口尺寸和实际对流效果，散热片230的数量存在一个最佳值。另一方面可调弹簧结构215和垫片205的数量也可根据具体情况进行调整，本发明对散热片230、可调弹簧结构215和垫片205的数量不做限定。
图7本发明一实施例所提供的一种光通信装置的结构示意图。与图3类似，图7只示出包含在子系统箱225内3个激光器105组成的激光器105阵列，光电探测器106阵列由于被激光器105阵列遮挡而并未示出。
图8是本发明一实施例所提供的光通信装置的装配过程的流程示意图，如图8所示，该过程具体包括：
步骤801：制备带有导通孔165和传输线110的透明组件板145；
步骤802：将至少一个激光器驱动芯片116和至少一个放大器芯片115倒装于透明组件板145上表面；
步骤803：将至少一个激光器105倒装于透明组件板145上表面，通过传输线110实现与至少一个激光器驱动芯片116的互连，并通过穿过导通孔165的传输线110实现与一个I/O接口125的互连；
步骤804：将至少一个光电探测器106倒装于透明组件板145上表面，通过传输线110实现与至少一个放大器芯片115的互连，并通过穿过导通孔165的传输线110实现与另一个I/O接口125的互连；
步骤805：在透明组件板145下表面通过光纤190实现至少一个激光器105发射端的光信号引出和至少一个光电探测器106接收端的光信号引入。
图9详细阐述了通过光纤190实现至少一个激光器105发射端的光信号引出和至少一个光电探测器106接收端的光信号引入的具体过程。如图9所示，该过程具体可以包括如下步骤：
步骤901：在透明组件板145的下表面对应至少一个光电探测器106和至少一个激光器105设置至少两个透镜156。该至少两个透镜156可分别装配在一个玻璃板155上，该玻璃板155设置在透明组件板145的下表面用来支撑配套至少两个透镜156；
步骤902：将透明组件板145的下表面通过无焊剂倒装焊到一个带通腔150的支撑板140上；其中，至少两个透镜位于通腔150中；
步骤903：在支撑板140下表面设置带有至少两个通孔180的光纤对准模板平板175；至少两个通孔180对准至少两个透镜156；将光纤190通过通孔180嵌入光纤对准模板平板175中，以实现至少一个激光器105发射端的光信号引出和至少一个光电探测器106接收端的光信号引入。
在本发明一实施例中，通孔180为双直径孔。此时将光纤嵌入这两个双直径通孔时，可首先剥去长度为L1的光纤护套露出光纤缓冲涂覆层，再剥去长度为L2的光纤缓冲涂覆层露出只带包层的裸光纤，其中L2<L1；将上述剥离步骤形成的裸光纤从双直径孔的较大直径孔一侧插入的较小直径的孔中，保持光纤190上端与通腔150下端持平。按照中国申请号为：CN201410040038，名为“一种具有倾斜角度的光纤装配体及其装配方法”的专利申请中所公布的方法，光纤190阵列也可以一次性完成插入。
在本发明一实施例中，可采用粘结剂185将光纤190的位置固定，并对准至少两个透镜156。
本领域技术人员可以理解，上述装配步骤并不一定按顺序执行，操作者可根据实际结构需要进行交错调整。如当该光通信装置的所有部件都置于一个子系统箱225中时，可首先将支撑板140安装在子系统箱225中，再将透明组件板145倒装焊到支撑板140上，接着再将激光器驱动芯片116和放大器芯片115倒装焊到透明组件板145上。本发明对具体的步骤顺序不做限定。
图10是本发明另一实施例所提供的光通信装置的装配过程的流程示意图。图11a～11g为本发明一实施例提供的光通信装置的装配原理分解图。如图10和图11a～11g所示，该过程具体包括：
该光通信装置包括一子系统箱225，具体装配过程包括：
步骤1001：如图11a所示，提供一个带可调弹簧机构215和垫片205的子系统箱；四个可调弹簧机构215设置在子系统箱底板610上。
步骤1002：如图11b所示，将带有键合焊盘710的支撑板140从子系统箱225上方开口处插入子系统箱225。
在本发明一实施例中，可首先通过压缩可调弹簧机构215来为支撑板140的插入提供更大的装配空间。
步骤1003：如图11c所示，将透明组件板145通过无焊剂倒装焊到支撑板140。
步骤1004：如图11d所示，将玻璃板155和透镜156从支撑板140的空腔150中安装在透明组件板145的下表面。
步骤1005：如图11e所示，将激光器105和光电探测器106通过无焊剂倒装焊到透明组件板145上表面并与透镜156对准；将放大器芯片115、激光器驱动器芯片116通过结合焊盘810也倒装焊接到透明组件板145上表面；激光器105与激光器驱动器芯片116通过传输线互连；光电探测器106与放大器芯片115也通过传输线互连；在透镜156下方通过光纤190实现至少一个激光器105发射端的光信号引出和至少一个光电探测器106接收端的光信号引入。
步骤1006：如图11f所示，将两个I/O接口125安装在支撑板140上表面两侧；通过传输线实现放大器芯片115和激光器驱动器芯片116分别与I/O接口125的互连。
步骤1007：如图11g所示，在激光驱动器芯片116和放大器芯片115上装配换热器135。
本发明一实施例中，可通过调节螺钉220在螺纹孔210的位置来调节换热器135与散热片230阵列之间的接触压力，以及放大器芯片115、激光驱动器芯片116与换热器135的液态流体循环区域120之间的接触压力，以通过接触压力的变化调节换热效率。
本发明实施例提供的一种光通信装置通过使用透明组件板145，其材质透明可直接实现发射激光器105和光电探测器106在垂直方向上与光纤之间的光通信；同时，通过在透明组件板145上设置导通孔165，各部件通过穿过导通孔165的传输线110进行连接，优化了垂直空间使用，实现了光通信装置体积的最小化，大大节省了制造成本。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (24)

1.一种光通信装置，其特征在于，包括：至少一个激光器(105)、至少一个激光器驱动芯片(116)、至少一个光电探测器(106)、至少一个放大器芯片(115)、透明组件板(145)和至少两个I/O接口(125)；至少一个激光器(105)、至少一个激光器驱动芯片(116)、至少一个光电探测器(106)、至少一个放大器芯片(115)设置于透明组件板(145)上表面；所述至少一个激光器(105)中的每一个通过传输线(110)与一个激光器驱动芯片(116)连接，所述至少一个光电探测器(106)中的每一个通过传输线(110)与一个放大器芯片(115)连接；
透明组件板(145)上设有导通孔(165)；至少一个激光器驱动芯片(116)和至少一个放大器芯片(115)通过穿过导通孔的传输线(110)分别与一个I/O接口(125)连接；
至少一个激光器(105)的发射端通过光纤(190)实现光信号引出；至少一个光电探测器(106)的接收端通过光纤(190)实现光信号引入。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光器(105)为边缘发射激光器或垂直腔表面发射激光器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括：至少两个透镜(156)，所述至少两个透镜(156)设置在所述透明组件板(145)的下表面并分别对准所述至少一个激光器(105)和所述至少一个光电探测器(106)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，进一步包括：光纤对准模板平板(175)；所述光纤对准模板平板(175)上设置有至少两个通孔(180)；所述光纤分别穿过所述至少两个通孔(180)以对准所述至少两个透镜(156)。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，进一步包括：支撑板(140)，用于支撑所述透明组件板(145)和所述至少两个I/O接口(125)；所述支撑板(140)上设有通腔(150)；所述两个透镜(156)设置于所述通腔(150)中。
6.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，进一步包括：至少两个玻璃板(155)，设置在所述透明组件板(145)下表面用来支撑配套所述至少两个透镜(156)。
7.根据权利要求1至4中任一所述的装置，其特征在于，所述至少一个激光器驱动芯片(116)采用SOI基板和CMOS工艺制备而成。
8.根据权利要求1至4中任一所述的装置，其特征在于，所述至少一个放大器芯片(115)采用SOI基板和CMOS工艺制备而成。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述至少一个激光器驱动芯片(116)采用倒装芯片的封装方式。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述至少一个放大器芯片(115)采用倒装芯片的封装方式。
11.根据权利要求1至4中任一所述的装置，其特征在于，所述透明组件板(145)允许通过的波长为激光器(105)的发射波长。
12.根据权利要求1至4中任一所述的装置，其特征在于，进一步包括：换热器(135)；所述换热器(135)分别与所述至少一个激光器驱动芯片(116)和所述至少一个放大器芯片(115)贴合。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述换热器(135)包括：液态流体循环区域(120)和气态流体循环腔(122)；所述液态流体循环区域(120)包围在所述气态流体循环腔(122)外侧；所述液态流体循环区域(120)与所述至少一个激光器驱动芯片(116)和所述至少一个放大器芯片(115)贴合。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述液态流体循环区域(120)内部为采用纤维材料制成的网格结构。
15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述换热器(135)上设有散热片(230)阵列。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述散热片(230)阵列为鳍片状。
17.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，进一步包括：子系统箱(225)；所述至少一个激光器(105)、至少一个激光器驱动芯片(116)、至少一个光电探测器(106)、至少一个放大器芯片(115)和透明组件板(145)均设置于所述子系统箱(225)中。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述子系统箱(225)的上表面设有散热口，所述换热器(135)设置于所述散热口下方。
19.根据权利要求17或18所述的装置，其特征在于，进一步包括：至少两个可调弹簧结构(215)；所述至少两个可调弹簧结构(215)设置于所述子系统箱(225)的底板(610)上，用于调节所述透明组件板(145)上下移动。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述可调弹簧结构(215)包括：螺钉(220)、螺纹孔(210)和弹簧；所述螺钉(220)穿过所述螺纹孔(210)；所述弹簧随着所述螺钉(220)在螺纹孔(210)中的移动而支撑所述透明组件板(145)上下移动。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述至少两个可调弹簧结构(215)通过两个垫片(205)与用于支撑所述透明组件板(145)的支撑板(140)连接。
22.根据权利要求1至4中任一所述的装置，其特征在于，所述至少两个I/O接口(125)为印刷电路板。
23.一种光通信装置装配方法，其特征在于，包括：
制备带有导通孔(165)和传输线(110)的透明组件板(145)；
将至少一个激光器驱动芯片(116)和至少一个放大器芯片(115)倒装于所述透明组件板(145)上表面；
将至少一个激光器(105)倒装于所述透明组件板(145)上表面，通过所述传输线(110)实现与所述至少一个激光器驱动芯片(116)的互连，并通过穿过所述导通孔(165)的传输线(110)实现与一个I/O接口(125)的互连；
将至少一个光电探测器(106)倒装于所述透明组件板(145)上表面，通过所述传输线(110)实现与所述至少一个放大器芯片(115)的互连，并通过穿过所述导通孔(165)的传输线(110)实现与另一个I/O接口(125)的互连；
在所述透明组件板(145)下表面通过光纤(190)实现对所述至少一个激光器(105)发射端的光信号引出和至少一个光电探测器(106)接收端的光信号引入。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，在所述透明组件板(145)下表面通过光纤(190)实现对所述至少一个激光器(105)发射端的光信号引出和至少一个光电探测器(106)接收端的光信号引入包括：
在所述透明组件板(145)的下表面设置至少两个玻璃板(155)；
将所述至少两个透镜(156)分别装配在至少两个玻璃板(155)上，所述至少两个透镜(156)的装配位置对应所述至少一个光电探测器(106)和至少一个激光器(105)；
将所述透明组件板(145)的下表面通过无焊剂倒装焊到一个带通腔(150)的支撑板(140)上；其中，所述至少两个透镜位于所述通腔(150)中；
在所述支撑板(140)下表面设置带有至少两个通孔(180)的光纤对准模板平板(175)；所述至少两个通孔(180)对准所述至少两个透镜(156)；
将光纤插入所述至少两个通孔(180)中，以实现所述至少一个激光器(105)发射端的光信号引出和至少一个光电探测器(106)接收端的光信号引入。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9678289B1 (en) * 2015-12-02 2017-06-13 International Business Machines Corporation Thermal management of optical coupling systems
JP7188205B2 (ja) * 2019-03-19 2022-12-13 日本電気株式会社 光電気混載コネクタ、および光電気混載コネクタの製造方法
CN110261974B (zh) * 2019-07-05 2024-05-10 上海先方半导体有限公司 一种光互连模块以及包含光互连模块的系统
CN213148721U (zh) * 2019-11-22 2021-05-07 京东方科技集团股份有限公司 分析仪及检测系统
CN115483315B (zh) * 2022-10-19 2023-06-06 武汉云岭光电股份有限公司 高速率探测器芯片的to-can封装方法及装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103676026A (zh) * 2012-09-07 2014-03-26 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 光学通讯装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4630409B2 (ja) * 1999-03-18 2011-02-09 富士通株式会社 光電子集積回路装置
US8231284B2 (en) * 2007-03-26 2012-07-31 International Business Machines Corporation Ultra-high bandwidth, multiple-channel full-duplex, single-chip CMOS optical transceiver
JP4903120B2 (ja) * 2007-10-03 2012-03-28 株式会社フジクラ 光路変更部材
JP2009117760A (ja) * 2007-11-09 2009-05-28 Ricoh Microelectronics Co Ltd 光透過部材及び電子回路基板
JP5568044B2 (ja) * 2011-03-29 2014-08-06 株式会社日立製作所 光インターコネクトモジュールおよび光電気ハイブリッド混載ボード
JP6085218B2 (ja) * 2013-04-26 2017-02-22 株式会社フジクラ 光モジュール

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103676026A (zh) * 2012-09-07 2014-03-26 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 光学通讯装置

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