CN104898216B - 一种用于板间互联的小型化并行光收发引擎 - Google Patents

一种用于板间互联的小型化并行光收发引擎 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于板间互联的小型化并行光收发引擎，其包括：电路板、设置在所述电路板上的驱动器芯片、跨阻放大器芯片和硅平台，所述硅平台上设有深槽，所述深槽内部设有透镜阵列和光纤阵列，所述硅平台的台面上设有垂直腔面激光器阵列和光电探测器阵列，所述垂直腔面激光器阵列和光电探测器阵列均由所述深槽的槽壁支撑；所述硅平台的台面上设有八个45°反射斜面，所述45°反射斜面使垂直腔面激光器阵列发出的光和光电探测器阵列接收的光90°偏转。本发明的结构是一种适用于板间互联的小型化并行光引擎结构，它们通过硅平台结构实现了无源对准，比以前的光引擎更加小型化，为今后在高速光收发组件中的应用提供了条件。

Description

一种用于板间互联的小型化并行光收发引擎
技术领域
本发明属于光通讯领域，具体涉及一种用于板间互联的小型化并行光收发引擎。
背景技术
随着数据中心技术的发展，各种光收发模块得到了大量应用，对速度的要求也越来越高，比如100G及100G以上的光收发模块，这就要求光模块和内部光引擎更加小型化、高密度；同时，由于板间互联技术的提出，高速率、高密度的板间互联光引擎已经成为各厂商竞相研发的热点。另外，为了实现耦合的高效率，节约时间成本，对多模光收发组件的无源耦合也有了更迫切的需求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种可适用于板间互联的小型化的并行光引擎结构。它不仅实现了无源对准，而且比以往的光引擎更加小型化，为今后在高速光收发组件中的应用提供了条件。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于板间互联的小型化并行光收发引擎，其包括：电路板、设置在所述电路板上的驱动器芯片、跨阻放大器芯片和硅平台，所述硅平台上设有深槽，所述深槽内部设有透镜阵列和光纤阵列，所述硅平台的台面上设有垂直腔面激光器阵列和光电探测器阵列，所述垂直腔面激光器阵列和光电探测器阵列均由所述深槽的槽壁支撑；所述硅平台的台面上设有八个45°反射斜面，所述45°反射斜面使垂直腔面激光器阵列发出的光和光电探测器阵列接收的光90°偏转。
本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述垂直腔面激光器阵列发出激光，一对一的经过45°反射斜面反射，90°偏转后一对一地进入透镜阵列，然后经透镜阵列汇聚至光纤阵列，完成光发射部分；在光接收部分，所述光纤阵列发出光，经过所述透镜阵列汇聚，经过所述透镜阵列汇聚后的光一对一的经过所述45°反射斜面，光由所述45°反射斜面反射至所述光电探测器阵列的收光孔，所述光电探测器阵列的收光孔完成光接收。
本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述透镜阵列由两个硅盖板固定，两个硅盖板分别设置在所述透镜阵列的顶部和底部，所述硅盖板上设有若干V槽，顶部和底部的两个硅盖板的V槽能够容纳并固定所述透镜阵列的透镜。
本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，底部硅盖板能够放置在所述深槽内部，底部硅盖板与所述深槽紧配，顶部硅盖板比底部硅盖板宽，使顶部硅盖板恰好卡在深槽的边缘台阶上，实现透镜阵列在X、Y方向上的对准精度；Z方向上的对准精度通过所述45°反射斜面的Z方向长度来控制。
本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述光纤阵列也由两片设有V槽的硅盖板固定，固定光纤阵列的硅盖板上的V槽与固定透镜阵列的硅盖板上的V槽宽度不相同，所述光纤阵列的中心与透镜阵列的中心两者重合。
本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，所述深槽周围设有三个槽壁，所述深槽的其中一侧面为开口，所述光纤阵列通过深槽的开口侧穿过。
本发明的一个较佳实施例中，进一步包括，与所述深槽开口侧相对的一个槽壁上设有八个所述45°反射斜面。
本发明的有益效果是:
本发明的结构是一种适用于板间互联的小型化并行光引擎结构，它们通过硅平台结构实现了无源对准，比以前的光引擎更加小型化，为今后在高速光收发组件中的应用提供了条件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中的硅平台的结构示意图。
图3为图1中透镜及硅盖板的结构示意图。
图4为并行光组件光路示意图。
其中，1-电路板，2-跨阻放大器芯片，3-驱动器芯片，4-硅平台，5-透镜阵列，6-垂直腔面激光器阵列，7-光电探测器阵列，8-光纤阵列，9-深槽，91-槽壁，10-45°反射斜面，11-硅盖板，12-V槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，本实施例中公开了一种用于板间互联的小型化并行光收发引擎，其包括：电路板1、跨阻放大器芯片2、驱动器芯片3和硅平台4，上述跨阻放大器芯片2、驱动器芯片3和硅平台4设置 在上述电路板1中，上述硅平台4中设有并行光收发组件。
具体的，如图2所示，在上述硅平台4上设有深槽9，上述深槽9周围设有三个槽壁91，上述深槽9的其中一侧面为开口，上述深槽9内部设有透镜阵列5和光纤阵列8，上述透镜阵列5和光纤阵列8紧贴在一起，上述光纤阵列8通过深槽9的开口侧穿过。上述硅平台4的台面上设有垂直腔面激光器阵列6(VCSEL)和光电探测器阵列7(PD)，上述垂直腔面激光器阵列6和光电探测器阵列7均由上述深槽9的槽壁91支撑；上述硅平台4的台面上设有八个45°反射斜面10，上述45°反射斜面10使垂直腔面激光器阵列6发出的光和光电探测器阵列7接收的光90°偏转。
如图3所示，深槽9中设有透镜阵列5和硅盖板，上述透镜阵列5由两个硅盖板11固定，两个硅盖板11分别设置在上述透镜阵列5的顶部和底部，上述硅盖板11上设有若干V槽12，顶部和底部的两个硅盖板的V槽12能够容纳上述透镜阵列5的透镜。
上述两片硅盖板11中间用胶水黏贴，底部硅盖板11能够放置在上述深槽9内部，底部硅盖板11与上述深槽9实现紧配，保证透镜阵列5在X、Y方向上的对准精度，Z方向上的对准精度通过上述45°反射斜面的Z方向长度来控制，使得光路经过上述45°反射斜面反转后，刚好经过一个合适的焦距进入透镜阵列5，进而实现X,Y,Z三个方向的无源耦合。
同样的，上述光纤阵列8也由两片设有V槽的硅盖板固定，因为固定光纤阵列8的硅盖板上的V槽与固定透镜阵列的硅盖板上的V槽宽度不相同，上述光纤阵列8的中心与透镜阵列5的中心两者重合。从而实现了光纤对透镜的无源对准。通过精密控制硅深槽9、V槽盖板的尺寸，可以实现透镜阵列在硅平台中的无源装配。
实际上，上述八个45°反射斜面10设置在上述深槽9开口侧相 对的一个槽壁91上，上述并行光收发组件的光路示意图如图4中所示，上述垂直腔面激光器阵列6发出激光，一对一的经过45°反射斜面反射，90°偏转后一对一地进入透镜阵列5，然后经透镜阵列5汇聚至光纤前端，进而进入光纤传输，完成光发射部分。
上述光纤阵列的光接口采用MT/MPO尾纤，四路收，四路发，中心波长850nm。当光由光纤阵列8发出时，经过透镜阵列5汇聚，经过上述透镜阵列5汇聚后的光以一对一地形式经过45°反射斜面10，最后反射至光光电探测器阵列7的收光孔，完成了光接收部分。
电路部分用一个无引线四方扁平封装(QFN封装)的电路板实现，可以将整个光引擎的尺寸控制在10*10mm以内。将跨阻放大器芯片2和驱动器芯片3放置于电路板1上，通过在硅平台4设置金属导线将驱动器芯片2和探测器的跨阻放大器芯片3分别与它们相应端口相连，再通过电路板与其它电路部分相连，使整个光收发组件工作。
本发明的结构是一种适用于板间互联的小型化并行光引擎结构，它们通过硅平台结构实现了无源对准，比以前的光引擎更加小型化，为今后在高速光收发组件中的应用提供了条件。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种用于板间互联的小型化并行光收发引擎，其包括：电路板、设置在所述电路板上的驱动器芯片、跨阻放大器芯片和硅平台，其特征在于，所述硅平台上设有深槽，所述深槽内部设有透镜阵列和光纤阵列，所述硅平台的台面上设有垂直腔面激光器阵列和光电探测器阵列，所述垂直腔面激光器阵列和光电探测器阵列均由所述深槽的槽壁支撑；所述硅平台的台面上设有八个45°反射斜面，所述45°反射斜面使垂直腔面激光器阵列发出的光和光电探测器阵列接收的光90°偏转；
所述垂直腔面激光器阵列发出激光，一对一的经过45°反射斜面反射，90°偏转后一对一地进入透镜阵列，然后经透镜阵列汇聚至光纤阵列，完成光发射部分；在光接收部分，所述光纤阵列发出光，经过所述透镜阵列汇聚，经过所述透镜阵列汇聚后的光一对一的经过所述45°反射斜面，光由所述45°反射斜面反射至所述光电探测器阵列的收光孔，所述光电探测器阵列的收光孔完成光接收；
所述透镜阵列由两个硅盖板固定，两个硅盖板分别设置在所述透镜阵列的顶部和底部，所述硅盖板上设有若干V槽，顶部和底部的两个硅盖板的V槽能够容纳并固定所述透镜阵列的透镜；
底部硅盖板能够放置在所述深槽内部，底部硅盖板与所述深槽紧配，顶部硅盖板比底部硅盖板宽，使顶部硅盖板恰好卡在深槽的边缘台阶上，实现透镜阵列在X、Y方向上的对准精度；Z方向上的对准精度通过所述45°反射斜面的Z方向长度来控制。
2.根据权利要求1所述的一种用于板间互联的小型化并行光收发引擎，其特征在于，所述光纤阵列也由两片设有V槽的硅盖板固定，固定光纤阵列的硅盖板上的V槽与固定透镜阵列的硅盖板上的V槽宽度不相同，所述光纤阵列的中心与透镜阵列的中心两者重合。
3.根据权利要求1所述的一种用于板间互联的小型化并行光收发引擎，其特征在于，所述深槽周围设有三个槽壁，所述深槽的其中一侧面为开口，所述光纤阵列通过深槽的开口侧穿过。
4.根据权利要求3所述的一种用于板间互联的小型化并行光收发引擎，其特征在于，与所述深槽开口侧相对的一个槽壁上设有八个所述45°反射斜面。
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