CN206546452U - 封装发射器装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种封装发射器装置，该封装发射器装置包括：底座件，包括安装有热电冷却器、发射器和耦合透镜组件的平面部件；以及装配部件，连接到平面部件的一侧。该装置进一步包括：电路板，弯曲为具有第一端区域和升高至更高水平的第二端区域。设置于平面部件顶面上的第一端区域包括：多个电连接贴片，分别连接到热电模块和发射器。第二端区域包括用于外部连接的电端口。另外，该装置包括盖构件，该盖构件设置于平面部件上方。且该装置包括柱形构件，该柱形构件安装至装配部件以围起隔离器，将隔离器沿着其轴线与耦合透镜组件对齐并连接到光纤，从而使来自发射器的光信号耦合到光纤。该光学发射器封装结构提供了小型发射模块并便于装置散热。

Description

封装发射器装置

技术领域

本公开涉及一种光学发射装置。更具体地，本实用新型提供一种在次载体上的改进的1550nm DFB激光二极管封装，该次载体与非球面光学耦合透镜的组件共用内置热电冷却模块的冷侧。还公开了用于装配该光学发射装置的方法。

背景技术

随着科技快速地更新，计算机的处理速度和容量相应地增加。使用传统电缆的通信传输和接收受限于传统电缆的带宽和传输速度，并且，现代生活中所需的海量信息传输会导致传统的通信传输过载。为了符合这种需求，光纤传输系统逐渐代替了传统的通信传输系统。光纤传输系统没有类似的带宽限制，还具有更高速度传输、更长传输距离的优点，其材料不容易受电磁干扰的影响。因此，目前的电子行业在将在未来变成主流的光纤传输中进行研究。所述光通信是这样一种技术：光用作为信号载体，并经由光纤在两个节点之间传输。根据传输介质，可将光通信的场分成光通信方和电通信方。通过光学收发器，可将接收到的光信号转换成能够由集成电路处理的电信号，或者，可将所处理的电信号转换成将经由光纤传输的光信号。因此，可实现通信的目的。

波分复用(WDM)是一种处理多个由光纤传输的光载波信号的多任务技术，并且，在不同波长的激光信号上应用此技术。此外，术语“波分复用”通常应用于光载波中，并且，频分复用应用在无线电载波中。而且，波长和频率都是互反关系(reciprocalrelationship)，因此其概念可应用于彼此。

通过将数据信道在光纤中分成多个波长来实现波分复用，使得能够在一条光纤中传输海量数据。可通过发射端处的波分复用器和接收端处的波分去复用器来实现整个波分复用(WDM)系统。目前，存在可在光纤通信系统中组合/划分80个或更多个信道的商用波分复用器/去复用器，使得数据传输速度可有效地超过多个Tb/s。

在适用于WDM技术的传输模块中，连接器通常具有单光发射器结构。然而，这种光发射器结构可发出具有预设频率的光信号，其通常缺少稳定性且在环境温度变化的过程中通常从预设波长偏离。虽然对发射装置增加热电冷却器模块是已知的，但是仍非常希望有一种改进的在次载体上集成热阻器、热电冷却器(TEC)模块和激光二极管(LD)芯片的封装，以增强工作温度的控制、波长稳定性，和特别是在1310nm或1550nm的DWDM信道中发出的光的激光二极管到光纤的耦合效率，该次载体与非球面光学耦合透镜共用TEC模块的冷侧。

实用新型内容

本公开涉及一种光学发射装置。更具体地，本实用新型提供一种改进的封装，其将C频带DFB激光二极管、热电冷却器(TEC)模块直接集成至次载体，该次载体与非球面光学耦合透镜的组件一起附接至TEC模块的冷侧。还公开了用于装配该光学发射装置的方法。在某些实施例中，将本实用新型应用于多个配置为以颠倒(upside-down)方式装配的光学发射装置，其中顶部壳体设置于收发器的PCB上的底部，该收发器具有用于高带宽光学通信的QSFP小型(SFF)规格，尽管其他应用也是可能的。

在一个具体实施例中，本实用新型提供了一种封装发射器装置，所述封装发射器装置包括：底座件，包括：安装有热电冷却器模块、发射器模块和光学耦合透镜组件的平面部件；以及装配部件，连接到所述平面部件的一侧；电路板，弯曲成具有设置于所述平面部件的顶面上的第一端区域和升高至更高水平高度的第二端区域，所述第一端区域包括多个电连接贴片，这些电连接贴片分别连接到所述热电冷却器模块和所述发射器模块，所述第二端区域包括用于外部连接的电端口；盖构件，设置于在所述平面部件上方的固定位置，以至少覆盖所述热电冷却器模块、所述发射器模块、所述光学耦合透镜组件，以及所述电路板的所述第一端区域；以及柱形构件，安装至所述装配部件以围绕隔离器，所述隔离器沿着所述隔离器的轴线与所述光学耦合透镜组件对齐并连接到外部光纤，以使来自所述发射器模块的光信号耦合到所述外部光纤。

进一步地，所述热电冷却器模块包括多个单级热电单元，这些单级热电单元被热侧表面和冷侧表面夹在中间，所述热侧表面附接至设置于从所述平面部件的顶面凹入的半中空区域内的第一次载体，所述冷侧表面与第二次载体部分地附接。

进一步地，所述发射器模块包括分别安装在所述第二次载体上的热阻器芯片、监测光电二极管芯片和激光二极管芯片。

进一步地，所述光学耦合透镜组件包括由正方形金属框架缠绕的非球面透镜，所述金属框架在所述第二次载体和所述装配部件之间直接安装在所述冷侧表面上。

进一步地，所述装配部件包括在所述平面部件的顶面上方的竖直部分，所述竖直部分具有与用于附接所述柱形构件的所述平面部件相对的连接平面，以及定位成允许从所述发射器模块发出的光经由所述光学耦合透镜组件耦合以进入所述柱形构件的环形通孔。

进一步地，所述柱形构件包括：第一柱形主体，具有与所述装配部件的所述连接平面形成整体的平面调节机构；第二柱形主体，在一端上具有与所述第一柱形主体形成整体的光距调节机构，并在另一端上具有与光纤输出端口形成整体的光纤连接机构。

进一步地，所述隔离器首先由所述第二柱形主体的耦接部分固定，然后由所述第一柱形主体的处理槽围绕，其中，使用抵靠所述连接平面的所述平面调节机构调节所述第一柱形主体，以相对于从所述光学耦合透镜组件发出的光校准X-Y平面位置，并且，使用抵靠所述第一柱形主体的所述光距调节机构调节所述第二柱形主体，以校准距所述光学耦合透镜组件的Z轴位置。

进一步地，具有所述光纤连接机构的所述第二柱形主体包括套筒主体，所述套筒主体的一端接合所述耦接部分的外处理环，而另一端接收光纤耦接通道，所述光纤耦接通道保持连接到所述隔离器的光纤。

进一步地，所述电路板包括平主体，该平主体被弯曲成阶梯状，其中，中间区域以一定角度连接到所述第一端区域和所述第二端区域，所述第一端区域在所述平面部件的顶面上是平的，所述第二端区域在平行的升高的水平高度处是平的并位于所述盖构件和所述底座件之外。

进一步地，所述升高的水平高度与设置至所述固定位置的所述盖构件的顶面基本上平齐，使得可将所述第二端区域和所述盖构件的顶面安装在相同的平表面上。

进一步地，所述第一端区域包括U形端，以沿着该U形端保持所述多个电连接贴片。

进一步地，所述非球面透镜包括第一凸曲面和第二凸曲面，所述第一凸曲面与相对于所述第一凸曲面的中心轴线处于不同表面位置处的第一多个曲率相关联，所述第二凸曲面相对于所述第二凸曲面的中心轴线在不同表面位置处具有第二多个曲率，所述第一多个曲率中的每个都比所述第二多个曲率中的每一个小。

进一步地，所述第一凸曲面包括第一顶点，所述第一顶点离所述激光二极管芯片具有确定的第一距离，所述第二凸曲面包括第二顶点，所述第二顶点离所述隔离器具有第二距离。

进一步地，所述第一距离固定为0.25mm并具有0.8mm的公差，并且，可在从1.5mm到4.0mm的范围内调节所述第二距离，以实现至少50％的耦合效率。

因此，本公开具有至少以下优点。首先，光学发射器封装结构提供了紧凑发射模块，其在次载体上集成热阻器芯片、监测光电二极管(MPD)芯片和激光二极管(LD)芯片，该次载体附接至热电冷却器模块的冷侧表面，以改进波长稳定性。其次，该封装结构进一步在热电冷却器模块的相同冷侧表面上靠近次载体设置光学耦合透镜组件，使得LD芯片和耦合透镜之间的距离可以是固定的，而不受环境温度变化影响。耦合透镜是非球面透镜，其在较小的第一距离处提供从LD芯片发出的激光的最佳光耦合，并在更大的第二距离处提供在光纤光芯中聚焦的更好效率。这简化了X-Y平面和Z轴中的校准过程，以通过改进的耦合效率而使发射器装置光学校直。次载体上的发射器模块和耦合透镜组件仍可轻松地分离，使得当发射器模块损坏时透镜主体可回收重新使用。第三，发射器封装结构将TEC模块设置在底座件的凹入区域中，将底座件方便地设置为与作为良好散热件的盖构件形成热接触。第四，当将一个或多个这种发射器装置装配在光收发器装置的QSFP SFF封装中时，与发射器装置相关联的弯曲电路板允许将这种发射器装置以颠倒的方式安装，以通过使用作为良好散热件的盖构件而便于装置散热。

本实用新型在已知的光学封装技术的环境中实现这些好处及其他好处。然而，通过参考说明书的后面的部分和附图，可进一步理解本实用新型的本质和优点。

附图说明

以下图示仅是实例，其在这里不应不适当地限制权利要求书的范围。本领域中的一名普通技术人员将认识到许多其他变型、修改和替代方式。还理解，这里描述的实例和实施例仅是为了说明的目的，对本领域中的技术人员能够根据本实用新型做出各种修改或变化，并且，这些修改或变化将包含在本方法的实质和界限内以及所附权利要求书的范围内。

图1是根据本实用新型的实施例的封装TEC-TOSA发射器装置的透视图。

图2是根据本实用新型的实施例的没有盖构件的TEC-TOSA发射器装置的透视图。

图2A是具有耦合透镜的发射器模块的组件的透视图，该耦合透镜安装在根据本实用新型的实施例的图2的TEC-TOSA发射器装置中的TEC模块上。

图3是根据本实用新型的实施例的TEC-TOSA发射器装置的分解图。

图4是根据本实用新型的实施例的TEC-TOSA激光装置的顶视图。

图5A是根据本实用新型的实施例的沿着线A-A剖开的图4的TEC-TOSA激光装置的剖视图。

图5B是根据本实用新型的实施例的沿着线B-B剖开的图4的TEC-TOSA激光装置的剖视图。

图6A是光收发器封装的透视顶视图，该光收发器封装包括两个根据本实用新型的实施例的图1的TEC-TOSA发射器装置(没有盖构件)。

图6B是根据本实用新型的实施例的具有QSFP规格的封装光收发器的透视顶视图。

具体实施方式

本公开涉及一种光学发射装置。更特别地，本实用新型提供一种改进的封装，其将C频带DFB激光二极管芯片和内置热电冷却器(TEC)模块直接集成在次载体上，该次载体与非球面光学耦合透镜的组件共用TEC模块的公共冷侧。还公开了用于装配该光学发射装置的方法。在某些实施例中，将本实用新型应用于高带宽光学通信，尽管其他应用也是可能的。

提出以下描述，以使得本领域中的一名普通技术人员能够制造并使用本实用新型，并将其结合在特殊应用的环境中。对于本领域中的技术人员来说，各种修改以及不同应用中的各种用途，都将是容易显而易见的，并且，这里定义的一般原理可应用于较宽范围的实施例。因此，本实用新型的目的并不是受限于所提出的实施例，而是符合与这里公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

在以下详细描述中，阐述了许多具体细节，以提供本实用新型的更充分的理解。然而，对于本领域中的一名技术人员来说将显而易见的是，不用必须受限于这些具体细节便可实践本实用新型。在其他情况中，以结构图的形式(而不是细节图)示出了众所周知的结构和装置，以避免使本实用新型模糊不清。

读者的注意力涉及所有与本说明书同时提交且对关注本说明书的公众开放的论文和文献，所有这些论文和文献的内容通过引用的方式结合于此。可用用于相同的、等价的或类似的目的的替代特征来代替本说明书(包括任何所附权利要求书、摘要和附图)中公开的所有特征，除非明确声明不是这样。因此，除非明确声明不是这样，否则所公开的每个特征都仅是一系列通用的等价或类似特征的一个实例。

而且，权利要求书中的任何未明确声明用于执行具体功能的“装置”或用于执行具体功能的“步骤”的元件，将不被解释为是如在美国专利法第112节第6段中规定的“装置”或“步骤”条款。特别地，在这里的权利要求书中使用“…的步骤”或“…的作用”的目的，并不是为了触发美国专利法第112节第6段的条款。

请注意，如果使用的话，已经仅为了方便的目的而使用标记左、右、前、后、顶、底、前、后、顺时针和逆时针，其目的并不是暗示任何特殊的固定方向。反而，其用来反映物体的不同部分之间的相关位置和/或方向。

图1是根据本实用新型的实施例的封装TEC-TOSA发射器装置的透视图。此图示仅是一个实例，其不应不适当地限制权利要求书的范围。本领域中的一名普通技术人员将认识到许多变型、替代方式和修改。如图所示，封装TEC-TOSA发射器装置100包括：用于设置TEC模块的TEC底座件111、发射器模块，以及由盖构件113从上方覆盖的光学耦合透镜组件(无法在图1中直接看到)。封装TEC-TOSA发射器装置100还包括弯曲成“Z”形的电路板114，其具有耦接到TEC底座件111的第一端平直区域(在此图中看不见)和带有多个导电销条1144的第二端平直区域，这些导电销条与盖构件113基本上平齐，以使发射器装置电耦接。在下面的图2中将看到更多与以上那些部件相关的细节。另外，封装TEC-TOSA发射器装置100包括柱形构件115，其一端装配至TEC底座件111。TEC底座件111由金属材料制成，并可帮助发射模块有效地散热。将柱形构件115制造为，从激光二极管向光纤封装光学耦合元件。柱形构件115的另一端配置为附有光学套圈保持件415，以在其中固定光纤。

图2是根据本实用新型的实施例的去除了盖构件的TEC-TOSA发射器装置的透视图。此图示仅是一个实例，其不应不适当地限制权利要求书的范围。本领域中的一名普通技术人员将认识到许多变型、替代方式和修改。如图所示，其是去除了盖构件113的图1的相同的TEC-TOSA发射器装置100，展现了一些由盖构件113覆盖的其他元件。现在，TEC底座件111基本上可看到具有平面部件121，和在一端与平面部件121连接的装配部件122。平面部件121包括半中空区域125以用于容纳TEC模块140，TEC模块140由冷侧141(在图2中可部分地看见)和热侧(在图2中看不见)夹在中间，热侧与平面部件121的底面平齐。在TEC模块140的冷侧141的部分上，设置次载体150并将其用银环氧树脂固定。在另一实施例中，次载体150配置为安装发射器模块130，其包括分别通过次载体150中的内置金属丝连接件来连接的热阻器芯片1301、监测光电二极管(MPD)芯片1302和激光二极管(LD)芯片1303。另外，将阶梯状电路板114的一端与TEC底座件111的平面部件121形成整体，并将其弯曲以使另一端在不同高度处平齐。此结构允许将封装TEC-TOSA发射器装置颠倒地安装在PCB 420上。

进一步参考图2，发射器模块130包括热阻器芯片1301、MPD芯片1302、DFB或FP类型的LD芯片1303，用AuSn焊接/粘接材料或银环氧树脂分别安装在次载体150的对应位置上。TEC底座件111的装配部件122包括竖直部分123，竖直部分在配置为允许在其相对侧装配附加部件(例如柱形构件115)的同时自然地连接到平面部件121。至少在TEC模块140的冷侧表面141的某一平面上方，在竖直部分123的中间设置环形通孔124。在一个具体实施例中，在次载体150和环形通孔124之间的平冷侧表面141上，设置光学耦合透镜组件160，其包括由正方形金属框架1611保持的微型玻璃透镜主体1612，对应地允许透镜主体1612与发射模块312的LD芯片1303对齐，以使发出的穿过环形通孔124的轴线的激光耦合到柱形构件115中。通过使用环氧树脂将金属框架1611直接粘在环形通孔124前面的冷侧表面141上，来固定耦合透镜组件160，在LD芯片1303和透镜主体1612之间具有固定距离。透镜主体1612在根据离光轴的距离而具有曲率半径变化的两侧上包括非球面曲面，以实现改进的激光耦合效率。

再次参考图2，阶梯状电路板114包括板体1140，其在中间区域中弯曲，在板体1140的平直U形端1141上设置电连接侧1143，并在板体1140的平直直端1142上设置电连接端口1144，直端1142与U形端1141相对。如图所示，通过经由导电环氧树脂胶合，将板体1140的电连接侧1143固定在TEC底座件111的平面部件121的顶面上。特别地，电连接侧1143包括多个导电贴片，这些导电贴片经由丝焊分别连接到次载体150、热阻器芯片1301、MPD芯片1302、LD芯片1303，和另一与TEC模块140的热侧相关联的次载体(不可见)。将直端1142处的电连接端口1144配置为具有多个金属销条，这些金属销条经由预印刷电路连接到那些上述导电贴片，以进行外部电连接。在制造过程中，在安装TEC模块140、次载体150、发射器模块130、耦合透镜组件160和阶梯状电路板114之后，将把盖构件113(见图1)用按压配合或环氧树脂固定从上方放在平面部件121上方。然后，适当地选择填料材料，以通过注入或焊接，密封在盖构件113和TEC底座件111的平面部件121之间、发射器模块130上方的任何敞开空间中，以实现密封发射器模块130以及电路板114的电连接侧1143的目的。在另一实施例中，阶梯状电路板114配置为具有平直直端1142，其带有与所设置的盖构件113的外表面基本上平齐的电连接端口1144。在应用封装TEC-TOSA发射器装置100来装配小型光收发器装置的实例中，可将封装发射器装置100以颠倒的方式安装，盖构件113的外表面位于光收发器装置的PCB表面上。将电连接端口1144直接连接到PCB的对应的连接点，以从安装在相同PCB上的一个或多个控制模块接收用于发射器模块130的控制信号。

另外，如图2所示，将TEC-TOSA发射器装置100的柱形构件115在一端上安装至装配部件122，对应地在另一端上连接到激光输出端口415。在此实施例中，柱形构件115配置为，在X-Y平面(即，垂直于柱形构件的轴线的横截平面)和沿着轴线的Z空间中都适当地进行调节，以将从LD芯片1303通过环形通孔124和柱形构件115发出的激光适当地耦合到由激光输出端口415保持的光纤(未示出)。

图2A是具有耦合透镜的发射器模块的组件的透视图，该耦合透镜安装在根据本实用新型的实施例的图2的TEC-TOSA发射器装置中的TEC模块上。如图所示，安装在次载体150上的图2的发射器模块130正共用TEC模块140的相同的冷侧表面141。将热侧表面142设置在另一次载体151的顶部上，次载体151附接至TEC底座件111的平面部件121的半中空区域125的底部。热侧表面142和次载体151在图2中都看不见。

图3是根据本实用新型的实施例的TEC-TOSA发射器装置的分解图。此图示仅是一个实例，其不应不适当地限制权利要求书的范围。本领域中的一名普通技术人员将认识到许多变型、替代方式和修改。如图所示，可将TEC-TOSA发射器装置的柱形构件115拆成具有平面调节机构的Z空间构件1151、隔离器1152、具有光距调节机构和光纤连接机构的柱形接收构件1153，按从左到右的顺序布置。在轴向位置中装配隔离器1152，该轴向位置主要由Z空间构件1151包围，且至少部分地由柱形接收构件1153包围。光纤连接结构配置为，用光纤套圈环将柱形接收构件1153连接到激光输出端口415，以保持外部光纤(未在图3中示出)。将发射器模块130的部件(包括热阻器1301、MPD芯片1302和LD芯片1303)分别安装在次载体150上，每个部件用单独的放大图示出。将次载体150放在TEC模块140的冷侧表面141上。TEC模块140包括多个单级热电单元，其由冷侧表面141和热侧表面142夹在中间。热侧表面142附有另一次载体151，其设置于凹入TEC底座件111的平面部件121中的半中空区域125的底部。这种用于TEC模块140的封装结构具有有效地冷却发射器模块130并向TEC底座件111的底部散热的优点。在应用此封装发射器装置以装配小型光收发器的具体实施例中，TEC底座件的底部可方便地直接附接至作为有效散热件的盖构件。而且，图3示出了具有U形端和直端1142的阶梯状电路板114，U形端带有将安装在TEC底座件111的平面部件121的顶面1211上的电连接贴片，直端1142带有用于外部电连接的电销条。将盖构件113设计为，设置在竖直部分123边上的平面部件121上方，以覆盖安装在TEC模块140上的次载体150上的发射器模块130和电路板114的U形端1141。

图4是根据本实用新型的实施例的TEC-TOSA发射器装置的顶视图。图5A是根据本实用新型的实施例的沿着线A-A剖开的图4的TEC-TOSA发射器装置的剖视图。请参考用于示出TEC-TOSA发射器装置100的一些结构细节的图1至图5A。如图3和图4所示，在完成X-Y平面校准之后，将Z空间构件1151通过焊接集成在装配部件122上。通过注入填料来密封Z空间构件1151和装配部件122之间的任何敞开空间。对于X-Y平面校准，TEC底座111的装配部件122包括设置于竖直部分123的外侧的第一连接平面126。Z空间构件1151包括柱形主体11511和设置于柱形主体11511的一侧的第二连接平面11512。第二连接平面11512对应于第一连接平面126。在主动对齐校准的过程中，用校准装置来调节Z空间构件1151和装配部件122之间的相对X-Y平面位置，以使柱形主体11511的Z轴与装配部件122的竖直部分123的环形通孔124的轴线对齐，该轴线之前与安装在竖直部分123的另一侧上的次载体150上的光学耦合透镜组件160对齐。校准的X-Y平面位置允许从LD芯片1303发出的激光经由耦合透镜组件160最佳地耦合到柱形主体11511中的轴点。如在下面看到的，将把隔离器1152设置在由柱形主体11511包围的此轴点处。在完成X-Y平面校准之后，将第一连接平面126通过激光点焊固定在第二连接平面11512上。

图5B是根据本实用新型的具体实施例的沿着线B-B剖开的图4的TEC-TOSA激光装置的剖视图。参考图3和图5B，将具有光距调节机构的柱形接收构件1153集成在Z空间构件1151上，并且，在完成Z轴耦合校准之后，将通过焊接固定柱形接收构件1153，并通过注入填料材料而将其密封。对于Z轴校准，Z空间构件1151包括槽道(不可见)，其设置在与第二连接平面11512相对的柱形主体11511的一侧处的处理槽11513处。处理槽11513配置为，容纳可沿着上述槽道移动的柱形接收构件1153的耦接部分11531。耦接部分11531进一步包括内处理槽11533，以用于通过环氧树脂胶合和按压配合而保持隔离器1152固定。另外，耦接部分11531包括凹入的外处理环11532，其用于由柱形接收构件1153的套筒主体11534钩住。在完成Z轴耦合校准之后，将保持隔离器1152的耦接部分11531通过激光焊接或其他焊接方式固定至Z空间构件1151。套筒主体11534的一端与耦接部分11531的凹入的外处理环11532接合，其相对端沿着轴向位置接收光纤耦接通道11535。光纤耦接通道11535配置为，与和保持光纤的光纤输出端口415相关联的光纤套圈环耦接，以接收从LD芯片1303发出的、通过耦合透镜主体1612耦合的并通过隔离器1152的光。

再次参考图3和图5B，另外示出了Z轴耦合校准。光学耦合透镜主体1612是非球面凸透镜，其具有面向LD芯片的第一凸曲面和面向隔离器1152的第二凸曲面。两个曲面一般都是双面凸形状的，根据其远离光轴的距离而具有可变的曲率。第一凸曲面的曲率通常比第二凸曲面的曲率小得多。如图所示，将从LD芯片1303到耦合透镜主体1612的第一凸曲面(的顶点)的距离定义为L1，并将从耦合透镜主体1612的第二凸曲面(的顶点)到隔离器1152的距离定义为L2。由于上述曲率布置的原因，L2将比L1大。在此实施例中，将保持耦合透镜主体1612的正方形金属框架1611直接设置在装配部件122的环形通孔124前面的TEC模块140的平冷侧表面141上，以与LD芯片1303适当地耦合，从而在固化粘接环氧树脂以固定LD芯片1303和耦合透镜1612之间的距离L1之前，得到最大光输出。但是，根据与沿着Z空间构件1151的槽道移动的柱形接收构件1153相关联的光距调节机构，来调节从耦合透镜主体1612到隔离器1152的距离L2。当L1是固定的时，为了得到更好的耦合效率，L2的长度由于耦合透镜1612的会聚特性而趋向于朝向固定值。因此，L2的长度取决于L1的长度。对于非球面双凸透镜，这种结构可能增加柱形接收构件1153和Z空间构件1151之间的公差，因为L2＞L1，使得可减少装配过程中的困难。

而且，在一个具体实施例中，将隔离器1152设置在机械主体11521中(图5A和图5B)。将隔离器主体11521插入耦接部分11531的内处理槽11533，将耦接部分11531插入Z空间构件1151的处理槽11513(见图5B)。还可将隔离器1152设置为连接外部光纤的一侧，但是其不限于此。与柱形接收构件1153相关联的光纤连接机构形成为，具有沿着轴向方向设置的光耦接通道11535，其保持连接到隔离器1152的光纤。光耦接通道11535配置为，附有与激光输出端口415相关联的光纤套圈环，以保持光纤。

图6A是光收发器的透视顶视图，其包括两个根据本实用新型的实施例的没有盖构件的安装在部分封装结构中的图1的TEC-TOSA发射器装置。此图示仅是一个实例，其不应不适当地限制权利要求书的范围。本领域中的一名普通技术人员将认识到许多变型、替代方式和修改。如图所示，光收发器400包括一对(图1的)TEC-TOSA发射器装置100，其并排地设置在安装于收发器封装结构的底座件620上的PCB板420上。底座件620配置为，与侧构件640的两个竖直件641耦合。这两个竖直件641通过与底座件620平齐的水平连接件642连接。在底座件620上的水平连接件642附近的光收发器400的前端区域处，设置两个光端口，一个是光输入端口418，另一个是光输出端口419。每个光端口与光连接器相关联，例如典型的LC连接器或其他合适的在本行业中使用的连接器。或者，可对输入和输出端口使用成对的多芯光纤推式(MPO)连接器。将每个光端口的背面耦接到光纤411，以与光收发器400内部连接。可将PCB 420设置在离光输入端口418和输出端口419较短距离的地方，并且，PCB 420的后端426配置为与多个金属条422形成电连接器。

参考图6A，将这对TEC-TOSA发射器装置100安装在收发器封装结构的前端处的这对光端口418和419附近的PCB 220上。在一个具体实施例中，将每个TEC-TOSA发射器装置100以颠倒的方式安装，其盖构件(图1的113)面向下接触PCB 420，同时留下其TEC-底座件(图1的111)面向上以接触收发器封装结构的盖构件(见下面的图6B)。在一个替代实施例中，将每个TEC-TOSA发射器装置100安装为，其激光输出端口415定向在光输入/输出端口418和419的相反方向上，使得从每个激光输出端口伸出的光纤412引向收发器封装结构的后端。使连接到光端口418/419的后端的光纤411位于这对TEC-TOSA发射器装置100之间，以与光纤412连接并成束。然后，将光纤412和光纤411经由纤维-硅附接431耦接到硅光电倒装芯片(flip-chip)430。将硅光电倒装芯片430安装在PCB 420的中间区域中。

在一个具体实施例中，硅光电芯片430包括驱动器模块434和基于高级CMOS或SiGe技术的TIA(跨阻抗放大器)模块435，以处理与光收发器400相关联的电/光信号。而且，将两个CDR ASIC芯片401和402安装在后端426附近的PCB 420上，以控制用于与网络系统通信的电接口。在PCB 420的后端426设置多个金属销条422，以将整个光收发器封装插入网络系统中。

图6B是根据本实用新型的实施例的具有QSFP规格的封装光收发器的透视顶视图。此图示仅是一个实例，其不应不适当地限制权利要求书的范围。本领域中的一名普通技术人员将认识到许多变型、替代方式和修改。已经从封装结构去除把手部件。在一个实施例中，将盖构件610设置为与侧构件640和底座件620耦接，以形成封装光收发器600。具体地，盖构件610包括连接到一对部分侧件以与底座件620耦接的顶件，以提供将光收发器400容纳于其中的空间体积，其在图6A中展现出，同时在底座件620的后端留下开口，以允许光收发器400的电连接器插入通信系统中。封装光收发器600可与四通道小型可插拔(QSFP)规格兼容，其设计为用于小型的、可热插拔的光收发器封装，该光收发器封装用于高速数据通信应用。在技术上，小型可插拔收发器允许4×10Gbit/s、4×28Gbit/s或更高的数据率。

在又一具体实施例中，此实施例中的封装光收发器600应用波分复用(WDM)的技术，应用两个或更多TEC-TOSA发射器装置，以使用DFB激光二极管在任何密集波分复用光谱带的信道产生不同波长的激光。可将两个信道经由波分复用器进一步组合到一条单模光纤中，以进行中距和远距传输。接下来，用去复用器对接收到的光信号执行分光处理，并且，将分开的光信号引导至不同的信道。在此实施例中，除了WDM技术以外，还可将光收发器封装100应用于相关的光通信技术，例如二进制相移键控调制(BPSK)、正交相移键控调制(QPSK)、常规/粗波分复用(CWDM)、密集波分复用(DWDM)，以及光分/插复用器(OADM)、可重构光分/插复用器(ROADM)。

虽然以上是具体实施例的全部描述，但是可使用各种修改、替代结构和等价方式。因此，不应将以上描述和图解作为限制本实用新型的范围，该范围由所附权利要求书定义。

Claims (14)

1.一种封装发射器装置，其特征在于，所述封装发射器装置包括：

底座件，包括：安装有热电冷却器模块、发射器模块和光学耦合透镜组件的平面部件；以及装配部件，连接到所述平面部件的一侧；

电路板，弯曲成具有设置于所述平面部件的顶面上的第一端区域和升高至更高水平高度的第二端区域，所述第一端区域包括多个电连接贴片，这些电连接贴片分别连接到所述热电冷却器模块和所述发射器模块，所述第二端区域包括用于外部连接的电端口；

盖构件，设置于在所述平面部件上方的固定位置，以至少覆盖所述热电冷却器模块、所述发射器模块、所述光学耦合透镜组件，以及所述电路板的所述第一端区域；以及

柱形构件，安装至所述装配部件以围绕隔离器，所述隔离器沿着所述隔离器的轴线与所述光学耦合透镜组件对齐并连接到外部光纤，以使来自所述发射器模块的光信号耦合到所述外部光纤。

2.根据权利要求1所述的封装发射器装置，其特征在于，所述热电冷却器模块包括多个单级热电单元，这些单级热电单元被热侧表面和冷侧表面夹在中间，所述热侧表面附接至设置于从所述平面部件的顶面凹入的半中空区域内的第一次载体，所述冷侧表面与第二次载体部分地附接。

3.根据权利要求2所述的封装发射器装置，其特征在于，所述发射器模块包括分别安装在所述第二次载体上的热阻器芯片、监测光电二极管芯片和激光二极管芯片。

4.根据权利要求3所述的封装发射器装置，其特征在于，所述光学耦合透镜组件包括由正方形金属框架缠绕的非球面透镜，所述金属框架在所述第二次载体和所述装配部件之间直接安装在所述冷侧表面上。

5.根据权利要求1所述的封装发射器装置，其特征在于，所述装配部件包括在所述平面部件的顶面上方的竖直部分，所述竖直部分具有与用于附接所述柱形构件的所述平面部件相对的连接平面，以及定位成允许从所述发射器模块发出的光经由所述光学耦合透镜组件耦合以进入所述柱形构件的环形通孔。

6.根据权利要求5所述的封装发射器装置，其特征在于，所述柱形构件包括：第一柱形主体，具有与所述装配部件的所述连接平面形成整体的平面调节机构；第二柱形主体，在一端上具有与所述第一柱形主体形成整体的光距调节机构，并在另一端上具有与光纤输出端口形成整体的光纤连接机构。

7.根据权利要求6所述的封装发射器装置，其特征在于，所述隔离器首先由所述第二柱形主体的耦接部分固定，然后由所述第一柱形主体的处理槽围绕，其中，使用抵靠所述连接平面的所述平面调节机构调节所述第一柱形主体，以相对于从所述光学耦合透镜组件发出的光校准X-Y平面位置，并且，使用抵靠所述第一柱形主体的所述光距调节机构调节所述第二柱形主体，以校准距所述光学耦合透镜组件的Z轴位置。

8.根据权利要求7所述的封装发射器装置，其特征在于，具有所述光纤连接机构的所述第二柱形主体包括套筒主体，所述套筒主体的一端接合所述耦接部分的外处理环，而另一端接收光纤耦接通道，所述光纤耦接通道保持连接到所述隔离器的光纤。

9.根据权利要求1所述的封装发射器装置，其特征在于，所述电路板包括平主体，该平主体被弯曲成阶梯状，其中，中间区域以一定角度连接到所述第一端区域和所述第二端区域，所述第一端区域在所述平面部件的顶面上是平的，所述第二端区域在平行的升高的水平高度处是平的并位于所述盖构件和所述底座件之外。

10.根据权利要求9所述的封装发射器装置，其特征在于，所述升高的水平高度与设置至所述固定位置的所述盖构件的顶面基本上平齐，使得能够将所述第二端区域和所述盖构件的顶面安装在相同的平表面上。

11.根据权利要求9所述的封装发射器装置，其特征在于，所述第一端区域包括U形端，以沿着该U形端保持所述多个电连接贴片。

12.根据权利要求4所述的封装发射器装置，其特征在于，所述非球面透镜包括第一凸曲面和第二凸曲面，所述第一凸曲面与相对于所述第一凸曲面的中心轴线处于不同表面位置处的第一多个曲率相关联，所述第二凸曲面相对于所述第二凸曲面的中心轴线在不同表面位置处具有第二多个曲率，所述第一多个曲率中的每个都比所述第二多个曲率中的每一个小。

13.根据权利要求12所述的封装发射器装置，其特征在于，所述第一凸曲面包括第一顶点，所述第一顶点离所述激光二极管芯片具有确定的第一距离，所述第二凸曲面包括第二顶点，所述第二顶点离所述隔离器具有第二距离。

14.根据权利要求13所述的封装发射器装置，其特征在于，所述第一距离固定为0.25mm并具有0.8mm的公差，并且，能够在从1.5mm到4.0mm的范围内调节所述第二距离，以实现至少50％的耦合效率。