CN105425351B - 一种光接收/发射次模块的封装结构及其制备方法 - Google Patents

一种光接收/发射次模块的封装结构及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光接收/发射次模块的封装结构，包括阵列波导光栅芯片、光纤尾纤组件和光电/电光转换电路板，其中，阵列波导光栅芯片一个端面研磨抛光形成大于10°的研磨角，光电/电光转换电路板平放于所述阵列波导光栅芯片下方；所述光纤尾纤组件的光纤通道和阵列平面波导光栅芯片另一个端面上的波导通道通过光纤对应连接。本发明采用阵列波导光栅芯片的一个端面加工成一定的反射角度后直接和光电/电光转换电路板上的阵列光电二极管或激光器芯片耦合的方法制作光接收/发射次模块，其只需要一个光纤尾纤组件的整体结构简单，且损耗小，成本低；利用了空间光反射进行耦合的方法使其工序流程简化，操作方便，适宜批量化生产。

Description

一种光接收/发射次模块的封装结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及光纤技术领域中的光接收/发射次模块，特别是涉及一种光接收/发射次模块的封装结构及其制备方法。
背景技术
随着互联网、云计算和大数据产业的加速发展，不断增长的IPTV、视频游戏业务对带宽的巨大需求推动着宽带技术的发展。高速和结构紧凑的光收发模块成了光通信设备商和数据中心的普遍需求。光接收/发射次模块(简称“ROSA/TOSA”)是光收发模块中的核心器件，具有广阔的市场前景，
光接收/发射次模块主要由阵列波导光栅芯片、阵列光电二极管或激光器芯片和输入端及输出端光纤尾纤组件及控制电路板组装而成。传统的光接收次模块里通常要用到两个光纤阵列，阵列波导光栅芯片输入端先组装一个光纤阵列，后再在阵列波导光栅芯片的输出端组装一个光纤阵列和阵列光电二极管耦合对接，因此结构比较复杂，成本较高；特别是，和阵列光电二极管耦合对接的光纤阵列，其光纤端裸露容易碰断和损伤，因此使用操作性比较差，不能适应批量化操作的需要；而且使用两个光纤阵列后会造成产品的性能指标损耗变大。相类似，传统的光发射次模块里一个或者多个激光器芯片需要分别耦合光纤后输出，多路光纤组装成光纤阵列和阵列波导光栅芯片相连，同样结构复杂，体积较大，且操作性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种光接收/发射次模块的封装结构及其制备方法，以简化产品结构，提高产品质量、优化产品性能，保障产品的可靠操作与使用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种光接收/发射次模块的封装结构，包括阵列波导光栅芯片、光纤尾纤组件和光电/电光转换电路板，所述光电/电光转换电路板上有阵列光电二极管或激光器芯片，所述阵列波导光栅芯片的一个端面进行研磨抛光并形成大于10度的研磨角，使进出波导的光信号能够发生反射偏转；所述光电/电光转换电路板平放于所述阵列波导光栅芯片下方，能够利用空间光反射把信号在阵列波导光栅芯片和阵列光电二极管或激光器芯片之间进行耦合；所述光纤尾纤组件的光纤通道和所述阵列波导光栅芯片的另一个端面的波导通道通过光纤耦合对应连接。
所述阵列波导光栅芯片的一个端面研磨抛光成45°。
所述阵列波导光栅芯片被抛光成角度的端面镀有反射膜。
所述阵列波导光栅芯片通过中间凸起的支撑板固定在所述光电/电光转换电路板上。
所述的阵列波导光栅芯片的通道数为M×N，其中，1≤M≤96，1≤N≤96。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种光接收/发射次模块的封装结构的制备方法，包括以下步骤：
(1)将阵列波导光栅芯片的一个端面研磨抛光并形成大于10度的研磨角，使进出波导的光信号能够发生反射偏转；
(2)将光纤尾纤组件与阵列波导光栅芯片的另一个端面进行光纤耦合对接；
(3)将阵列波导光栅芯片被抛光成大于10度的研磨角的端面与阵列光电二极管或激光器芯片进行空间光反射耦合对接，并测试电流或光功率值达到最大；
(4)将阵列波导光栅芯片固定到光电/电光转换电路板上，完成光接收/发射次模块的最终装配。
所述步骤(1)中阵列波导光栅芯片的一个端面研磨抛光成45°。
所述步骤(1)还包括在阵列波导光栅芯片(1)被抛光成角度的端面镀反射膜的步骤。
所述阵列波导光栅芯片(1)通过中间凸起的支撑板固定在所述光电/电光转换电路板(3)上。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明采用阵列波导光栅芯片直接空间反射耦合阵列光电二极管或激光器芯片的方法制作光接收/发射次模块，结构简单，制作方便；由于只使用了一个光纤阵列尾纤组件，整体结构简化，使得损耗降低，模块的性能指标好；由于利用了空间光反射进行耦合调节的方法，直接将阵列波导光栅芯片和光电二极管或激光器芯片进行耦合，使得整个工序流程操作简单，器件质量和可靠性更有保障；同时原材料使用减少使得成本降低，适宜批量生产。
附图说明
图1是本发明的光接收/发射次模块外形示意图；
图2是本发明的光接收/发射次模块的结构示意图；
图3是传统的光接收次模块和光发射次模块结构示意图，其中，A为光接收次模块，B和C为光发射次模块；
图4是本发明的阵列波导光栅芯片结构示意图；
图5是本发明的光接收次模块中光纤尾纤组件和阵列波导光栅芯片的连接示意图；
图6是本发明的光接收次模块中阵列波导光栅芯片和支撑板的连接示意图；
图7是本发明的光接收次模块中阵列波导光栅芯片和阵列光电二极管调节的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种光接收/发射次模块的封装结构，如图1和图2所示，包括阵列波导光栅芯片1、光纤尾纤组件2和光电/电光转换电路板3组成，所述光电/电光转换电路板3上由阵列光电二极管或激光器芯片4和其他相应电子物料组成，所述阵列波导光栅芯片1的输出端(光接收次模块)或者输入端(光发射次模块)研磨抛光为45°或任意其他角度(>10°)，使进出波导的光信号能够发生反射偏转；所述光电/电光转换电路板3置放于所述阵列波导光栅芯片1下方，能够利用空间光反射把信号在阵列波导光栅芯片和阵列光电二极管或激光器芯片之间进行耦合；所述光纤尾纤组件2的光纤通道和阵列波导光栅芯片1的输入端(光接收次模块)或者输出端(光发射次模块)的波导通道通过光纤对应连接。
如图2所示，所述光接收/发射次模块包括阵列波导光栅芯片1、光纤尾纤组件2、光电/电光转换电路板3；所述阵列波导光栅芯片1的输入端(光接收次模块)或者输出端(光发射次模块)与所述光纤尾纤组件2相连，输出端(光接收次模块)或者输入端(光发射次模块)与所述光电/电光转换电路板3利用空间反射光耦合相对准；所述阵列波导光栅芯片1通过支撑板与所述光电/电光转换电路板相固定。
如图3所示，传统的采用两个光纤阵列结构制作的光接收次模块是基于平面光波导耦合原理制作，需要通过一个耦合连接在阵列波导光栅芯片输入端的光纤阵列把光信号输入到这个平面波导光栅中进行波长解复用分波，然后再通过耦合连接在芯片输出端的另外一个光纤阵列将这些光信号耦合到阵列光电二极管内，从而通过光电转换电路板将光信号转换成电信号。而本发明采用的光接收次模块的结构是利用光反射的原理，直接将解复用分波后从阵列平面波导光栅芯片中出来的光信号在大角度端面上通过空间反射耦合到阵列光电二极管内，无需通过光纤阵列耦合传输。同理，采用两个光纤阵列结构进行耦合传输的光发射次模块需要将多个激光器芯片发出的光信号用光纤耦合出来，再将多根光纤进一步组装成光纤阵列后和阵列波导光栅芯片的输入端进行耦合对准输入，这些光信号在光栅芯片中进行波长复用合波后经过输出端耦合连接的另一个光纤阵列输出。很显然，本发明利用一次性的空间反射耦合就能将激光器芯片的光信号耦合到阵列波导光栅芯片里加以波长复用合波输出，结构简单。操作简便，性能好，成本低。
由此可见，相比于采用两个光纤阵列结构和多次耦合连接的光接收/发射次模块，本发明采用的阵列波导光栅芯片和阵列光电二极管或激光器芯片直接进行光反射耦合，减少了中间光路，简化了结构，降低了器件损耗。
下面以一个4通道光接收次模块制作来进一步说明本发明。
步骤一：如图4，将阵列波导光栅芯片1(该阵列波导光栅芯片为1x4通道)输入端研磨抛光成8度角，将阵列波导光栅芯片1的输出端研磨抛光成45度角，制作出所需的阵列波导光栅芯片。此时，还可以在阵列波导光栅芯片1被抛光成45度角的端面镀反射膜。
值得一提的是，阵列波导光栅芯片的通道数可以为M×N，其中，1≤M≤96，1≤N≤96，为了说明方便因此本实施例用一个4通道的光接收次模块进行说明。
步骤二：如图5，将阵列波导光栅芯片1(该阵列波导光栅为4通道)输入端和光纤尾纤组件进行耦合封装。
步骤三：如图6，将阵列波导光栅芯片1底部装配固定一个玻璃盖板作为支撑板。
步骤四：如图7，将阵列波导光栅芯片1的输出端对应阵列光电二极管的相应通道进行反射耦合，调节监控数据到最佳数值(最大电流)后，将支撑板固定在光电转换电路板上，完成光接收/发射次模块的最终装配。
其中，所述步骤二的将光纤尾纤组件与阵列波导光栅芯片耦合对接和所述步骤三的将阵列波导光栅芯片与阵列光电二极管或激光器芯片耦合对接，可先后进行操作，也可同时进行操作。
不难发现，本发明基于反射光空间耦合对准的原理，采用直接将阵列波导光栅芯片中的波长解复用后的光信号耦合对接到阵列光电二极管或将激光器芯片信号直接耦合到阵列波导光栅芯片里来制作光接收/发射次模块，其结构简单，成本低，损耗小，性能好；同时采用本发明制作的光接收/发射次模块操作流程简单，适宜批量生产。

Claims (9)

1.一种光接收/发射次模块的封装结构，包括阵列波导光栅芯片(1)、光纤尾纤组件(2)和光电/电光转换电路板(3)，所述光电/电光转换电路板(3)上有阵列光电二极管或激光器芯片(4)，其特征在于，所述阵列波导光栅芯片(1)的一个端面进行研磨抛光并形成大于10度的研磨角，使进出波导的光信号能够发生反射偏转；所述光电/电光转换电路板(3)平放于所述阵列波导光栅芯片下方，能够利用空间光反射把信号在阵列波导光栅芯片和阵列光电二极管或激光器芯片之间进行耦合；所述光纤尾纤组件(2)的光纤通道和所述阵列波导光栅芯片(1)的另一个端面的波导通道通过光纤耦合对应连接。
2.根据权利要求1所述的光接收/发射次模块的封装结构，其特征在于，所述阵列波导光栅芯片(1)的一个端面研磨抛光成45°。
3.根据权利要求1所述的光接收/发射次模块的封装结构，其特征在于，所述阵列波导光栅芯片(1)被抛光成角度的端面镀有反射膜。
4.根据权利要求1所述的光接收/发射次模块的封装结构，其特征在于，所述阵列波导光栅芯片(1)通过中间凸起的支撑板固定在所述光电/电光转换电路板(3)上。
5.根据权利要求1所述的光接收/发射次模块的封装结构，其特征在于，所述的阵列波导光栅芯片(1)的通道数为M×N，其中，1≤M≤96，1≤N≤96。
6.一种光接收/发射次模块的封装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将阵列波导光栅芯片的一个端面研磨抛光并形成大于10度的研磨角，使进出波导的光信号能够发生反射偏转；
(2)将光纤尾纤组件与阵列波导光栅芯片的另一个端面进行光纤耦合对接；
(3)将阵列波导光栅芯片被抛光成大于10度的研磨角的端面与阵列光电二极管或激光器芯片进行空间光反射耦合对接，并测试电流或光功率值达到最大；
(4)将阵列波导光栅芯片固定到光电/电光转换电路板上，完成光接收/发射次模块的最终装配。
7.根据权利要求6所述的光接收/发射次模块的封装结构的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中阵列波导光栅芯片的一个端面研磨抛光成45°。
8.根据权利要求6所述的光接收/发射次模块的封装结构的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)还包括在阵列波导光栅芯片(1)被抛光成角度的端面镀反射膜的步骤。
9.根据权利要求6所述的光接收/发射次模块的封装结构的制备方法，其特征在于，所述阵列波导光栅芯片(1)通过中间凸起的支撑板固定在所述光电/电光转换电路板(3)上。
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