CN106338799A - 光发射组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光发射组件，包括激光器芯片组、透镜组、背光芯片组、镀金过度块、热层、平面光波导集成波分复用芯片、隔离器、套筒、插针适配器、金属管壳；激光器芯片组包含多个激光器芯片且均粘接在镀金过度块的上方；背光芯片组包含多个背光芯片且均固定在镀金过度块上并放置于激光器芯片组的后方；透镜组、平面光波导集成波分复用芯片、隔离器均粘接在热层上，热层及其上面所装配的元件均置于金属管壳内；套筒、插针适配器均固定于金属管壳的尾部。本发明的光发射组件简化了芯片装配的工艺，节省了封装空间，降低了封装难度，提高了封装效率，同时也增加了光发射组件的稳定性与可靠性。

Description

光发射组件
技术领域
本发明涉及一种光发射组件，尤其涉及一种波分复用光发射组件，属于光通信领域。
背景技术
随着数据中心及高性能计算机的广泛应用，对光模块的数率和封装尺寸提出了更高的要求。对光模块中的核心元件光器件也提出了更为严苛的考验，小型化、集成化的封装形式将是40G与100G光器件的发展趋势。
现有CWDM/Lan-WDM波分复用光发射组件光路结构多采用：光进入输入端口后，被第一透镜准直聚焦，进入滤光片组，在滤光片组内多次来回反射滤波实现波长复用，然后再经过第二透镜组，聚焦到透镜上输出。这种采用滤光片实现波分复用的空间光学结构，光路极其复杂，首先要把单个滤光片单元按一定顺序精准地组合成一个多通道滤光片组，然后再实现光输入端口、至少两个透镜组、多通道滤光片组以及激光器芯片之间的光路耦合，耦合封装难度非常大。
同时，现有的波分复用光发射组件多采用将激光器芯片组或者背光芯片组的单个芯片装配到过度块上，再将4个分立的过度块二次装配到一个大过度块的方式，封装工艺复杂。
因此有必要设计一种新的光发射组件，以克服上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简化空间光学装配，提高封装效率，增加光路可靠性与稳定性的光发射组件。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种光发射组件，包括激光器芯片组、透镜组、背光芯片组、镀金过度块、热层、平面光波导集成波分复用芯片、隔离器、套筒、插针适配器、金属管壳，其特征在于：所述激光器芯片组包含多个激光器芯片且均粘接在镀金过度块的上方；所述背光芯片组包含多个背光芯片且均固定在镀金过度块上并放置于激光器芯片组的后方，用于监控激光器芯片组的输出光电流；所述透镜组、所述平面光波导集成波分复用芯片、所述隔离器均粘接在所述热层上，所述热层及其上面所装配的元件均置于所述金属管壳内；所述套筒、所述插针适配器均固定于所述金属管壳的尾部。
进一步地，所述光发射组件的光路结构为：从所述激光器芯片组的光输出端口输出多波长信号光，多波长信号光通过透镜组耦合进入平面光波导集成波分复用芯片被复用为单波长光，并通过隔离器进入到插针适配器中输出，最终完成波长复用与光电转化。
进一步地，所述激光器芯片组的光输出端口为LC 型光接口。
进一步地，所述背光芯片组采用侧入射方式直接固定至所述过度块上。
进一步地，所述背光芯片组与所述激光器芯片组具有相同的通道数。
进一步地，所述平面光波导集成波分复用芯片为阵列波导光栅芯片或衍射刻蚀光栅芯片。
进一步地，所述平面光波导集成波分复用芯片具有一输出端面，所述输出端面为抛光面。
进一步地，所述输出端面镀有反射膜。
进一步地，所述平面光波导集成波分复用芯片的输出波导与所述激光器芯片组具有相同的通道数和通道间隔。
进一步地，其特征在于：所述透镜组的材料为硅，且采用紫外胶粘接方式固定于所述热层。
本发明具有以下有益效果：
本发明的光发射组件将激光器芯片组的多个芯片和背光芯片组的多个芯片集成装配在一个过度块上，简化了芯片装配的工艺，节省了封装空间；并充分利用平面光波导集成波分复用芯片进一步简化光路结构，大大降低了光发射组件的封装难度，提高了封装效率，同时也增加了光发射组件的稳定性与可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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它的附图。
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例贴装有芯片的过度块的示意图。
附图中的数字代号含义如下：
1-激光器芯片组， 11、12、13、14-激光器芯片， 2-透镜组， 3-背光芯片组， 31、32、33、34-背光芯片， 4-镀金过度块，41-金锡焊料，42-薄膜电阻，43-通孔，5-热层，6-平面光波导集成波分复用芯片，7-隔离器，8-套筒，9-插针适配器，10-金属管壳。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种光发射组件，包括激光器芯片组1、透镜组2、背光芯片组3、镀金过度块4、热层5、平面光波导集成波分复用芯片6、隔离器7、套筒8、插针适配器9以及将上述各元件封装至其内的金属管壳10。
如图2所示，本实施例中所述激光器芯片组1包含有四个激光器芯片11、12、13、14，在其他实施例中也可为其他的数量，其输出波长满足IEEE 802.3ba标准规定的粗波分复用波长，所述激光器芯片组1的光输出端口为LC 型光接口，所述四个激光器芯片11、12、13、14均粘接在镀金过度块4的上方；所述背光芯片组3与所述激光器芯片组1有源区具有相同的通道数，所述背光芯片组3包含四个背光芯片31、32、33、34，均采用侧入射方式直接固定至所述镀金过度块4上，并放置于激光器芯片组1的后方，用于监控激光器芯片组1的输出光电流；所述透镜组2、所述平面光波导集成波分复用芯片6、所述隔离器7均粘接在所述热层5上；所述热层5及其上面所装配的元件均置于所述金属管壳10内；所述套筒8、所述插针适配器9均固定于所述金属管壳10的尾部。
所述透镜组2包含四个硅透镜，硅透镜折射率为3.4，而玻璃透镜的折射率为1.5，因此硅透镜加工厚度可达到0.3-06mm甚至更薄，而玻璃透镜目前最薄的加工厚度为1mm，在工艺实现上常规的玻璃透镜需要外加金属套进行保护，多采用激光焊接的方式固定在热层5上，而硅透镜由于体积小，所述透镜组2采用紫外胶粘接的方式固定，工艺更简单便捷。
所述平面光波导集成波分复用芯片6为四通道阵列波导光栅芯片，在其他实施例中也可为衍射刻蚀光栅芯片。所述平面光波导集成波分复用芯片6的输出波导与所述激光器芯片组1有源区具有相同的通道数和通道间隔。所述平面光波导集成波分复用芯片6具有一输出端面，所述输出端面为抛光面，其表面未镀膜，在其他实施例中，所述输出端面可以镀反射膜。
如图2所示，所述镀金过度块4采用氮化铝材料制备，具有良好的热导率。所述镀金过度块4上做了共面波导的高频特性设计，通过地、射频信号线、地与射频信号线的间距、材料的介电常数来进行电阻匹配。同时在激光器芯片组1装配区域也设计了激光器芯片组1内阻匹配的薄膜电阻42，从而保证器件的高频传输性能。为了提高贴片精度，在过度块上做了MASK设计，从散热性方面考虑，MASK上面溅射了金锡焊料41，芯片贴片时只需要放置在所述镀金过度块4上给其加热到特定温度就能将芯片固定。与此同时，所述镀金过度块4上还打了一排通孔43，其作用是让所述镀金过度块4的上表面与下表面导通，大面积接地保证良好的散热性。在所述镀金过度块4上预制了背光芯片组3装配区域，便于背光芯片组3在激光器芯片组1正后方的装配。背光芯片组3采用侧入射芯片代替面入射芯片，背光芯片组3侧面设计为扇形结构，该区域均可要用于监控激光器的输出光功率。四通道镀金过度块4集成化的设计不仅减小了整个装配的空间、缩短了高频走线间距，为器件的高频特性提供了保障，还简化了工艺过程。
所述光发射组件的光路结构为：激光器芯片组1的四个激光器芯片11、12、13、14分别输出多波长光信号，多波长光信号经过透镜组2耦合进入平面光波导集成波分复用芯片6，复用后的光信号通过隔离器7耦合进插针适配器9中输出，输出波导与插针适配器9通过套筒8进行焦距的位置调节，最终完成波长复用与光电转化。激光器芯片组1通过金丝键合的方式与封装壳体陶瓷实现电气连接，并将信号从金属管壳10引脚传递到外部电路部分，最终实现光电转化。
以上所述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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光发射组件，包括激光器芯片组、透镜组、背光芯片组、镀金过度块、热层、平面光波导集成波分复用芯片、隔离器、套筒、插针适配器、金属管壳，其特征在于：所述激光器芯片组包含多个激光器芯片且均粘接在镀金过度块的上方；所述背光芯片组包含多个背光芯片且均固定在镀金过度块上并放置于激光器芯片组的后方，用于监控激光器芯片组的输出光电流；所述透镜组、所述平面光波导集成波分复用芯片、所述隔离器均粘接在所述热层上，所述热层及其上面所装配的元件均置于所述金属管壳内；所述套筒、所述插针适配器均固定于所述金属管壳的尾部。
2.如权利要求1所述的光发射组件，其特征在于：从所述激光器芯片组的光输出端口输出多波长信号光，多波长信号光通过透镜组耦合进入平面光波导集成波分复用芯片被复用为单波长光，并通过隔离器进入到插针适配器中输出，最终完成波长复用与光电转化。
3.根据权利要求1所述的光发射组件，其特征在于：所述激光器芯片组的光输出端口为LC 型光接口。
4.如权利要求1所述的光发射组件，其特征在于：所述背光芯片组采用侧入射方式直接固定至所述过度块上。
5.如权利要求1所述的光发射组件，其特征在于：所述背光芯片组与所述激光器芯片组具有相同的通道数。
6.如权利要求1所述的光发射组件，其特征在于：所述平面光波导集成波分复用芯片为阵列波导光栅芯片或衍射刻蚀光栅芯片。
7.如权利要求1所述的光发射组件，其特征在于：所述平面光波导集成波分复用芯片具有一输出端面，所述输出端面为抛光面。
8.如权利要求7所述的光发射组件，其特征在于：所述输出端面镀有反射膜。
9.根据权利要求1所述的光发射组件，其特征在于：所述平面光波导集成波分复用芯片的输出波导与所述激光器芯片组具有相同的通道数和通道间隔。
10.如权利要求1所述的光发射组件，其特征在于：所述透镜组的材料为硅，且采用紫外胶粘接方式固定于所述热层。
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