CN218455812U - 一种硅光800g dr8激光发射组件结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出硅光8通道短距离传输应用且速率800Gbit/s的激光发射组件结构，用于光通信中的光引擎，所述激光发射组件结构包括集成于电路板处的光集成芯片波导、光纤阵列和高功率分布式反馈激光器光源，光源出射的激光经会聚耦合透镜整形会聚后进入隔离器，形成进入光集成芯片波导的光信号第一波导入口；光集成芯片波导把光信号第一波导入口信号分为输出光信号a和输出光信号b，输出光信号a、输出光信号b经过光集成芯片波导内置的马赫‑曾德尔调制器进行光调试后，从光集成芯片波导的波导口输出至光纤阵列，与波导耦合后从多通道光纤接头输出；本实用新型能有效地降低光通讯器件的成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及光通信技术领域，尤其是一种硅光800G DR8 激光发射组件结构。
背景技术
硅光：硅光子技术是一种基于硅光子学的低成本、高速的光通信技术。基于硅基衬底材料，利用CMOS工艺，结合微电子为代表的集成电路及光子技术，用激光束代替电子信息传输数据。
800G :传输速率800Gbps
激光发射组件，是Transmitter Optical Subassembly的缩写，中文为光发射次模块。主要应用在电信号转化成光信号（E/O转换），性能指标有光功率，阈值等。
随着我们社会对数据的渴望不断增长 - 不仅数据越多，而且数据传输速度越快- 基于NRZ类型编码的旧调制方案越来越不充分。我们需要尽可能有效地从A点到B点获取数据，无论是PC板上的芯片还是长途光纤的一端到另一端。在许多方面受到青睐的调制方案是PAM4。
PAM4信号其采用4个不同的信号电平来进行信号传输，每个符号周期可以表示2个bit的逻辑信息（0、1、2、3）。
由于PAM4信号每个符号周期可以传输2bit的信息，因此要实现同样的信号传输能力，PAM4信号的符号速率只需要达到NRZ信号的一半即可，因此传输通道对其造成的损耗大大减小。随着未来技术的发展，也不排除采用更多电平的PAM8甚至PAM16信号进行信息传输的可能性。
发明内容
本实用新型提出一种硅光800G DR8 激光发射组件结构，能有效地降低光通讯器件的成本。
本实用新型采用以下技术方案。
一种硅光800G DR8 激光发射组件结构，用于光通信中的光引擎，所述一种硅光800G DR8 激光发射组件结构包括集成于电路板处的光集成芯片波导、光纤阵列和高功率分布式反馈激光器光源，光源出射的激光经会聚耦合透镜整形会聚后进入隔离器，形成进入光集成芯片波导的光信号第一波导入口；光集成芯片波导把光信号第一波导入口信号分为输出光信号a和输出光信号b，输出光信号a、输出光信号b经过光集成芯片波导内置的马赫-曾德尔调制器进行光调试后，从光集成芯片波导的波导出口输出至光纤阵列，与波导耦合后从多通道光纤接头输出。
所述光集成芯片波导内置用于自环监控的第一波导出口、第二波导出口；所述第一波导出口、第二波导出口分别从输出光信号a、输出光信号b中分出少量光能量用于自环监控。
所述一种硅光800G DR8 激光发射组件结构用于光引擎的光发射次模块，所述高功率分布式反馈激光器光源由4颗高功率分布式反馈激光器组成。
所述高功率分布式反馈激光器光源置于电路板上的激光器垫片上，所述激光器垫片双面镀金且与钨铜垫块贴合。
所述光纤阵列为0.25mm的光纤阵列。
所述隔离器为4mm宽度的孔径的隔离器。
所述电路板上还设有微控制单元控制电路。
所述波导角度1°＜∠1＜12°，波导间隔Pitch 250um,500um,750um和1000um。
所述耦合透镜的尺寸及指标为：2.10.6＜W＜4.5mm，0.5＜H＜2mm， 0.5＜T＜2mm；光学表面参数：-4＜曲面半径＜4mm， 1.48＜折射率＜3.6，-4＜圆锥系数＜4mm。
本实用新型提出的是TOSA结构和光路整体方案，其优点在于：
1、在满足性能要求的前提下，通过本方案，能选用低门槛的High Power DFB，单价High Power DFB 价格更低，能有效降低成本。
2、在满足性能要求的前提下，通过本方案，能选用0.25mm的Fiber Array，可进一步减小光引擎尺寸。
3、在满足性能要求的前提下，通过本方案，能选用4mm宽度的孔径的隔离器，有助于降低成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步详细的说明：
附图1是本实用新型的光路示意图；
附图2是本实用新型中光集成芯片波导的内部原理示意图；
附图3是本实用新型的波导夹角示意图；
附图4是本实用新型的波导间隔示意图；
附图5是透镜的尺寸示意图；
图中：100、电路板；101、光集成芯片波导；102、隔离器；103、耦合透镜；104、第一波导入口；105、激光器垫片；106、高功率分布式反馈激光器光源；107、钨铜垫块；108、光纤阵列；109、波导出口；110、激光器驱动芯片；111、多通道光纤接头；112、光电二极管；113、马赫-曾德尔调制器。
具体实施方式
如图所示，一种硅光800G DR8 激光发射组件结构，用于光通信中的光引擎，所述一种硅光800G DR8 激光发射组件结构包括集成于电路板100处的光集成芯片波导101、光纤阵列108和高功率分布式反馈激光器光源106，光源出射的激光经会聚耦合透镜103整形会聚后进入隔离器102，形成进入光集成芯片波导的光信号第一波导入口104；光集成芯片波导把光信号第一波导入口信号分为输出光信号a和输出光信号b，输出光信号a、输出光信号b经过光集成芯片波导内置的马赫-曾德尔调制器113进行光调试后，从光集成芯片波导的波导出口109输出至光纤阵列108，与波导耦合后从多通道光纤接头111输出。
所述光集成芯片波导内置用于自环监控的第一波导出口、第二波导出口；所述第一波导出口、第二波导出口分别从输出光信号a、输出光信号b中分出少量光能量用于自环监控。
所述一种硅光800G DR8 激光发射组件结构用于光引擎的光发射次模块，所述高功率分布式反馈激光器光源由4颗高功率分布式反馈激光器组成。
所述高功率分布式反馈激光器光源置于电路板上的激光器垫片105上，所述激光器垫片双面镀金且与钨铜垫块107贴合。
所述光纤阵列为0.25mm的光纤阵列。
所述隔离器为4mm宽度的孔径的隔离器。
所述电路板上还设有微控制单元控制电路。
所述波导角度1°＜∠1＜12°，波导间隔Pitch 250um,500um,750um和1000um。
所述耦合透镜的尺寸及指标为：2.10.6＜W＜4.5mm，0.5＜H＜2mm， 0.5＜T＜2mm；光学表面参数：-4＜曲面半径＜4mm， 1.48＜折射率＜3.6，-4＜圆锥系数＜4mm。
本实用新型可用于PAM4方式的光通讯。
实施例：
本实施例的光路中，4颗高功率分布式反馈激光器发射出波长1310nm的激光，通道相邻间隔是1mm，4路光分别经过会聚耦合透镜，把光束整形会聚，会聚过程中，经过隔离器，再入射到光集成芯片波导中，光集成芯片波导把从波导入口1光信号经过光集成芯片波导，分成分为两个输出光信号a和b，即TX Ouptut1（光信号a）和TX Ouptut2（光信号b），TXOuptut1和TX Ouptut2各分出少量的光能量给MPD1（第一波导出口）和MPD2（第二波导出口），形成自环监控；光信号a和b经过马赫-曾德尔调制器进行光调试，并从波导口输出，光纤阵列和波导进行耦合，激光发射组件经过光纤接头把光信号输出并与外部的模块或者设备进行连接。
本实施例的电路中，已组装的印刷电路板和光集成芯片通过金线键合进行电气连接，激光器驱动芯片110和光集成芯片通过倒装焊接进行电气连接，已组装的印刷电路板和激光器垫片通过金线键合进行电气连接，激光器垫片和高功率分布式反馈激光器通过金线键合进行电气连接，已组装的印刷电路板为光集成芯片提供匹配电路和电源供应，光集成芯片对进入的光源，进行调制和监控。
本实施例的电路制备过程如下：
1、贴片
使用金锡把高功率分布式反馈激光器贴附在激光器垫片上，经过高温焊接固定，这个固定好的结构称为COC。使用银胶把COC贴附在钨铜合金垫块上，放进烤箱中烘烤固定。使用银胶把光集成芯片贴附在已组装的印刷电路板上，放进烤箱中烘烤固定。激光器驱动芯片通过倒装焊接在光集成芯片上。使用银胶把钨铜合金垫块贴附在已组装的印刷电路板上，放进烤箱中烘烤固定。隔离器按照设计好的光路条件进行摆放，并用胶水固定。
2、金丝键合
利用垂直打线，使用金线焊接，从高功率分布式反馈激光器焊盘焊接到激光器垫片焊盘上；使用金线焊接，从激光器垫片焊盘焊接到已组装的印刷电路板焊盘上；使用金线焊接，从光集成芯片焊盘焊接到已组装的印刷电路板焊盘上。
3、透镜和光纤阵列耦合
八颗透镜分别对四路发散光进行耦合，耦合时需要对八路光进行均衡，并耦合到最大，并使用胶水分别把八颗透镜固定。250um间隔光纤阵列分别对八路发散光进行耦合，耦合时需要对八路光进行均衡，并耦合到最大，并使用胶水对光纤阵列固定。
Claims (9)
1.一种硅光800G DR8 激光发射组件结构，用于光通信中的光引擎，其特征在于：所述一种硅光800G DR8 激光发射组件结构包括集成于电路板处的光集成芯片波导、光纤阵列和高功率分布式反馈激光器光源，光源出射的激光经会聚耦合透镜整形会聚后进入隔离器，形成进入光集成芯片波导的光信号第一波导入口；光集成芯片波导把光信号第一波导入口信号分为输出光信号a和输出光信号b，输出光信号a、输出光信号b经过光集成芯片波导内置的马赫-曾德尔调制器进行光调试后，从光集成芯片波导的波导出口输出至光纤阵列，与波导耦合后从多通道光纤接头输出。
2.根据权利要求1所述的一种硅光800G DR8 激光发射组件结构，其特征在于：所述光集成芯片波导内置用于自环监控的第一波导出口、第二波导出口；所述第一波导出口、第二波导出口分别从输出光信号a、输出光信号b中分出少量光能量用于自环监控。
3.根据权利要求1所述的一种硅光800G DR8 激光发射组件结构，其特征在于：所述一种硅光800G DR8 激光发射组件结构用于光引擎的光发射次模块，所述高功率分布式反馈激光器光源由4颗高功率分布式反馈激光器组成。
4.根据权利要求3所述的一种硅光800G DR8 激光发射组件结构，其特征在于：所述高功率分布式反馈激光器光源置于电路板上的激光器垫片上，所述激光器垫片双面镀金且与钨铜垫块贴合。
5.根据权利要求1所述的一种硅光800G DR8 激光发射组件结构，其特征在于：所述光纤阵列为0.25mm的光纤阵列。
6.根据权利要求1所述的一种硅光800G DR8 激光发射组件结构，其特征在于：所述隔离器为4mm宽度的孔径的隔离器。
7.根据权利要求1所述的一种硅光800G DR8 激光发射组件结构，其特征在于：所述电路板上还设有微控制单元控制电路。
8.根据权利要求1所述的一种硅光800G DR8 激光发射组件结构，其特征在于：所述波导角度1°＜∠1＜12°，波导间隔Pitch 250um,500um,750um和1000um。
9.根据权利要求1所述的一种硅光800G DR8 激光发射组件结构，其特征在于：所述耦合透镜的尺寸及指标为：2.10.6＜W＜4.5mm，0.5＜H＜2mm， 0.5＜T＜2mm；光学表面参数：-4＜曲面半径＜4mm， 1.48＜折射率＜3.6，-4＜圆锥系数＜4mm。
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| CN117761848A (zh) * | 2023-12-28 | 2024-03-26 | 深圳市迅特通信技术股份有限公司 | 一种光发射器件和交换机 |
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