CN107076939B - 具有线性布置、堆叠激光器封装、以及rf路径的光发射机 - Google Patents

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Abstract

本文描述了一种光发射机(100)，其包括至少部分地平行于光信号路径(115)的RF信号路径(105)。在一个实施例中，限定RF信号路径的电传输元件(235)被设置在发出光信号的激光器(110)和容纳光发射机的封装的侧壁之间。虽然RF和光信号可能沿着光发射机内的不同平面传播，但是这两种信号都在光调制器(120)处被接收。通过使用RF信号，光调制器调制光信号(例如，连续波)以生成经调制的光信号。然后光调制器将经调制的信号输出到插座(130)，该插座(130)耦接到诸如光纤电缆之类的载光介质。

Description

具有线性布置、堆叠激光器封装、以及RF路径的光发射机
技术领域
本公开中呈现的实施例一般涉及光发射机。更具体地，本文公开的实施例使用平行于发射机中的光路径并垂直地固定(stake)到发射机中的光路径的RF路径。
背景技术
用于LAN、波分复用(WDM)或具有大于40千兆字节(Gb)传输速率的密集型波分复用(DWDM)高速数据通信的光发射子组件(TOSA)通常包括形式为与光调制器部分对准的一个或多个半导体激光器的连续光源，其中在单个透镜或透镜阵列的帮助下光从激光器耦接到调制器输入(以最小化对准力)。通常，(一个或多个)透镜和调制器被密闭地密封在适当的壳体内以在不形成冷凝的情况下冷却部件，并且控制或调谐激光器的波长。
包括TOSA的小形状因子收发器(例如，四通道小型可插拔(QSFP或QSFP+)、QSFP28、以及小型可插拔(SPF))是用于光学数据传输的紧凑且低成本的解决方案。40Gb和100Gb的传输速率通常需要两个PCB以容纳所有所需的部件，这为收发器的发射和接收部分留下很小的空间。
附图说明
为了可以详细地理解本公开的上述特征的方式，可以通过参考实施例来得到对以上进行简要概括的本公开的更具体的描述，其中一些实施例在附图中示出。然而，应注意的是，所附附图仅示出此公开的典型实施例，因此不应被认为是对其范围的限制，因为本公开可以承认其他等效的实施例。
图1示出了根据本文公开的一个实施例的包括了垂直堆叠并与光信号路径平行的RF信号路径的光发射机。
图2示出根据本文公开的一个实施例的光发射机，其中光信号路径垂直堆叠并与建立RF信号路径的电传输元件平行。
图3A-3B示出了根据本文公开的一个实施例的具有用于接收RF和光信号的电集成电路和光子芯片的光发射机。
图4示出了根据本文公开的一个实施例的封闭在外壳中的光发射机。
图5是根据本文公开的一个实施例的用于基于RF信号和光信号发射调制信号的方法。
图6示出根据本文公开的一个实施例的在共享外壳中包括TOSA和ROSA的封装。
为了便于理解，在可能的情况下使用相同的参考数字来表示附图中共同的相同元件。预期在一个实施例中公开的元件可以有益地用于其他实施例中而无需具体叙述。
具体实施方式
概览
本公开中呈现的一个实施例描述了一种光学系统，其包括在密封壳体中的激光器组件和在密封壳体外部的光调制器，其中光调制器被配置为接收由激光器组件生成的光信号，并且基于接收到的数据信号调制光信号。光学系统还包括容纳密封壳体和光调制器的外壳以及被设置在密封壳体和外壳的侧壁之间的电传输元件。此外，电传输元件至少部分地沿着平行于第二轴的第一轴延伸，光信号在该第二轴上在激光器组件和光调制器之间传播，并且电传输元件被配置为将数据信号提供给光调制器。
本文描述的另一实施例是一种用于操作光发射机的方法。该方法包括在电传输元件上发送数据信号，其中电传输元件的一部分沿着第一轴延伸，并且沿着平行于第一轴的第二轴将光信号从密封壳体发送到光调制器，其中电传输元件的这一部分被设置在密封壳体与光发射机的外壳的平行于第一轴的侧壁之间。该方法还包括在光调制器处接收数据信号和光信号，以及基于数据信号调制光信号。
本文描述的另一实施例是一种光发射机，其包括在密封壳体中的激光器以及被配置为接收由激光器组件生成的光信号的光调制器，其中光调制器在密封壳体的外部并且被配置为基于接收到的数据信号调制光信号。发射机还包括插座，该插座被配置为从光调制器接收经调制的光信号，并物理耦接到用于传输经调制的光学信号的载光介质。此外，光调制器被配置为既从激光器组件接收光信号，还沿共同方向将光信号发送到插座。
示例实施例
本文公开的实施例描述了包括至少部分地平行于光信号路径的RF信号路径的光发射机。此外，RF和光信号路径可以垂直堆叠。在一个实施例中，承载RF信号的电传输元件被设置在发出光信号的激光器和容纳光发射机的外壳的侧壁之间。虽然RF和光信号可能沿着光发射机内的不同平面传播，但是这两种信号都在光调制器处被接收。通过使用RF数据信号，光调制器调制光信号(例如，连续波)以生成调制信号。然后光调制器输出该调制信号，该调制信号然后可以在诸如光纤电缆之类的载光介质上被发送。在一个实施例中，通过使用这种布置，光发射机可以适合于空间有限的收发器(例如，QSFP+、QSFP28或SFP收发器)的小形状因子，并仍实现大于或等于40Gb的传输速率。此外，本文的实施例可以使用各种光波长，例如4Ch LAN、WDM、或具有可调谐信道的1CH DWDM。
图1示出了根据本文公开的一个实施例的包括RF信号路径105和光信号路径115的光发射机100。如图所示，RF信号路径105的至少一部分垂直堆叠并平行于光信号路径115。换言之，RF信号路径105沿着第一轴延伸，其中第一轴平行于限定光信号115的传播方向的第二轴。在此示例中，RF信号路径105在路径105的激光器组件110和光调制器120之间的部分中被垂直地重定向。以这种方式，在路径105中传播的RF数据信号和在路径115中传播的光信号都被光调制器120接收。然而，在另一实施例中，不重定向RF信号路径105，而是可以使用例如一个或多个反射镜或透镜来重定向光信号路径115。此外，在一些实施例中，路径105和115可以间隔足够近，使得这两个路径都不需要为了在光调制器120处被接收而被重定向。例如，针对RF信号路径105和光信号路径115的相应传播轴可以在它们的整个长度上平行。
RF信号路径105可以由用于传输RF数据信号的电传输元件(例如，柔性PCB、刚性PCB、电线、电缆等)限定。也就是说，RF信号路径105可以采用在光发射机100中使用的任何电传输元件的形状，以将RF信号传输到光调制器120。另一方面，光信号可以沿着气体环境(例如，地球大气)或真空中的路径115行进。如果需要，可以使用反射面来重定向发射机100中的路径115。可选地，可以使用诸如光纤电缆之类的载光介质限定光信号路径115，并且将光信号从激光器组件110发射到光调制器120。
光调制器120使用在路径105上传输的RF数据信号来调制沿着路径115传输的光信号。例如，RF数据信号可以包括一个或多个数据信号或控制信号，其指示光调制器120调制由激光器组件110输出的光信号，以便将信息编码到光信号。例如，调制器120可以使用调制器方案来将RF信号中承载的数据编码到光信号。然后，调制器120将经调制的光信号输出到光连接器130中，其中光连接器130接下来可以耦接到光纤电缆。稍后将提供关于光调制器120和激光器组件110的附加细节。
虽然在图1的侧视图中未示出，但在一个实施例中，发射机100可以包括多个激光器组件110，其中每个激光器组件110沿着各自的光路径115发射各自的光信号。光调制器120可以基于RF信号将不同的数据编码到相应的光信号中。光调制器120还可以将相应的光信号(其可以处于不同的波长)复用为发射到连接器130的单个复用光信号或组合的光信号。
图2示出根据本文公开的一个实施例的光发射机100，其中光信号路径115平行于建立RF信号路径105的柔性PCB 235。如图所示，柔性PCB 235将光调制器120与PCB 230电耦接，其中PCB 230可以是非柔性PCB。为此，柔性PCB 235包括将RF信号从PCB 230传输到调制器120的多个信号路径或迹线，反之亦然。
虽然柔性PCB在图2中具体示出，但是可以使用其它电传输元件。例如，可以使用一个或多个导线(例如，引线键合)或电缆将PCB 230耦接到光调制器120。在一个实施例中，假设发射机100的形状因子的高度允许这种布置，PCB 230可以在密封的壳体205上延伸，并使用引线键合或一个或多个电缆将RF信号传送到光调制器120。
激光器组件110被设置在密封的壳体205中，以便在不形成冷凝的情况下冷却组件110并控制激光波长。本文所使用的“密封”指壳体205基本上气密并且不透气，使得不会在激光器组件110上形成冷凝。为了冷却激光器组件110，密封壳体205包括热耦接到激光器组件110的热电冷却器(TEC)215。在一个实施例中，TEC 215可以直接耦接到激光器组件110，或者可以经由导热材料间接耦接到组件110。此外，如果壳体205包括多个激光器组件110，壳体205可以使用同一TEC 215或使用多个TEC 215来冷却组件110。
壳体205还包括诸如晶体管外形头部(TO-头部)之类的头部225，其对从头部225的底部暴露表面延伸到上部封闭表面的DC引脚210进行封装。DC引脚210可以用于承载为激光器组件110供电(以激活组件110上的激光器)和为TEC 215供电的DC信号。有利地，因为光调制器120位于密封壳体205的外部，所以高速RF数据信号不需要被路由到壳体205中，这可以减小壳体205的尺寸、复杂度和成本。
壳体205还包括允许由激光器组件110生成的光信号沿着光路径115传播的窗口220。在一个实施例中，光信号是连续波(CW)，其然后被光调制器120基于通过柔性PCB 235接收到的数据信号来调制。如稍后将讨论的，发射机100还可以包括用于提供散热器或热路径的附加部件，以移除由激光器组件110产生的热量。
代替将RF数据信号路由到壳体205中，这些信号使用由柔性PCB 235建立的RF信号路径105。在所示的实施例中，RF信号路径105(以及柔性PCB 235)的至少一部分平行于光路径115。柔性PCB 235可以直接接触壳体205的侧面中的一个或多个(例如，壳体205的面向柔性PCB 235的表面)。替代地，可以通过间隔材料(即，热或电绝缘材料)将柔性PCB 235与壳体205间隔开。此外，壳体205和光调制器120之间分隔的距离可以足以为柔性PCB 235提供足够的间隙以弯曲，以便与光调制器120进行电连接。
虽然图2示出了将柔性PCB 235布置为使得PCB 235面向壳体205的与头部225和DC引脚210相对的一侧，但这不是必须的。在其他示例中，柔性PCB 235可以面向壳体205的垂直于头部225的一侧。此外，假设柔性PCB 235避开DC引脚210并且发射机100仍然具有将热量从壳体205路由走的热路径，则柔性PCB 235可以在壳体205的底部布线。
图3A-3B示出根据本文公开的一个实施例的具有用于接收RF和光信号的电集成电路(IC)325和光子芯片330的光发射机100。具体地，图3A示出了发射机100的侧视图，而图3B示出了发射机100的主视图。如图所示，光调制器包括电IC 325和光子芯片330。此外，柔性PCB 235可以电连接到电IC 325、光子芯片330或者IC 325和芯片330这两者。如这里所示，柔性PCB 235的一部分被设置在电IC 325和光子芯片330之间，并且可以包括到IC 325或芯片330(或这两者)的直接电连接。然而，在其他实施例中，柔性PCB 235可以邻接电IC 325或光子芯片330的一侧。例如，柔性PCB 235可以在芯片330的面向激光器组件110的一侧终止(假设PCB 235不阻挡由组件110生成的光信号在输入透镜335处被接收)。发射机100可以包括将柔性PCB 235电耦接到光子芯片330的多个引线键合。如果柔性PCB 235使用芯片330中的再分布层(未示出)耦接到芯片330，则来自柔性PCB 235的数据信号可以被路由到电IC325。将信号承载介质(例如，柔性PCB 235)连接到光调制器的IC 325和光子芯片330的若干示例在题为“路由到堆叠光电IC封装的直接印刷电路(DIRECT PRINTED CIRCUIT ROUTINGTO STACKED OPTO-ELECTRIC IC PACKAGES)”，代理案号CPOL992995，发明人为StefanPfnuer、Matt Traverso以及Bipin Dama的专利申请中描述，该专利申请通过引用并入本文。
且不论用于将柔性PCB 235电连接到IC 325和/或光子芯片330的技术，电IC 325使用在柔性PCB 235上传输的RF数据信号来控制对从激光器组件110上的激光器320接收的光信号的调制。例如，光信号在输入透镜335处被接收，然后使用一个或多个波导被路由到嵌入在光子芯片330中的调制器(例如，马赫-曾德(Mach-Zehnder)干涉仪)。电IC 325将控制信号传输到调制器以用于控制对光信号的调制，其中电IC 325可以具有到光子芯片330的直接焊球连接。当然，除了用于操纵(一个或多个)光信号的调制器之外，光子芯片330可以包括其他电光部件。然后，光子芯片330使用输出透镜340将经调制的光信号输出到插座345，以将经调制的光信号传送到载光介质。在一个实施例中，插座345包括具有内表面的形状因子，其将诸如光纤光缆之类的载光介质与经调制的光信号对准，使得光信号通过该介质传播。
电IC 325可以包括向光子芯片330提供数据信号的CMOS电路。光子芯片330还可以包括连同诸如波导、相位调制器、光分路器等之类的光学部件一起的CMOS电路。这些光学部件通过光子芯片330传输或载送光信号，并且可以使用经由到IC 325或柔性PCB 235的连接接收的控制信号来执行它们各自的功能。在一个实施例中，使用硅衬底形成电IC 325、光子芯片330或这两者。例如，可以从硅埋氧结构(BOX)形成光子芯片330。然而，在其他实施例中，IC 325和芯片330由不同的材料(例如，其他合适的半导体或透射材料)制成。
图3A所示的密封壳体305与图2所示的壳体205具有不同的形状或形状因子。这里，壳体305具有相对于上表面312从柔性PCB 235凹陷的表面310。换言之，相对于垂直于这两个表面310、312的方向，上表面312比凹表面310更靠近柔性PCB 235。形成壳体205，使得侧壁315将凹表面310连接到上表面312。
在一个实施例中，侧壁315的高度被选择为允许PCB(未示出)的至少一部分容纳在柔性PCB 235和凹表面310之间。例如，将图2所示的壳体205与图3A中示出的壳体305(假设两个壳体具有相同的总长度)进行对比示出了当使用壳体305而非壳体205时，PCB 230可以在朝向光调制器120的方向上进一步延伸。例如，在垂直空间(即，图2所示的上/下方向)受限制的一些实施例中，PCB 230可能不能延伸超过壳体205的最右壁。然而，在图3A中，因为表面310凹陷，所以表面310上方的区域允许PCB 230向光调制器进一步延伸。允许PCB 230在该方向上进一步延伸可以增加PCB 230的表面积。该附加表面积可以提供用于将通常不能安装在柔性PCB 235上的无源部件(例如，IC、电阻器、电感器、电容器等)安装到PCB 230上的附加空间。也就是说，相对于图2中的布置，图3A所示的布置可以缩短柔性PCB 235的长度并且增加刚性PCB 230的长度，因而在PCB 230上提供附加表面积，用于设置否则无法可靠安装在柔性PCB 235上的无源部件。
图3B所示的主视图示出壳体305包括多个激光器320，其中每个激光器320生成使用光子芯片330上的相应输入透镜335来接收的光信号。每个激光器320可以安装在相应的激光器组件上，或者替代地，激光器320可以共享相同组件。通过使用多个激光器320，发射机能够将与激光器320相对应的各个通道组合成具有更大数据速率的复用或组合信号。例如，光子芯片330和电IC 325可以调制从激光器320输出的每个光信号(或通道)，以生成四个25Gb信号。然后，可以组合这些信号以生成100Gb的组合光信号(例如，四个通道处于不同波长)。然而，在其他实施例中，壳体305可以仅包括一个激光器320，其由IC 325和芯片330调制以产生期望的数据传输速度。
此外，图3B还示出柔性PCB 235的一部分被设置在电IC 325和光子芯片330之间。如上所述，IC 325可以包括到柔性PCB 235和光子芯片330这两者的直接连接(例如，焊接连接)，使得由柔性PCB 235提供的数据信号可以用于控制在光子芯片330中执行的光调制。
图4示出了根据本文公开的一个实施例的封闭在外壳400内的光发射机100。具体地，图4示出了外壳400的横截面，外壳400包括顶侧401和底侧402，该顶侧401和底侧402限定了发射机100的形状因子的两个表面。在一个实施例中，外壳400由金属材料制成，但是也可以由聚合物、塑料等形成。此外，该形状因子可以具有管状横截面-例如具有三个或更多个互连侧的圆形或多边形形状，或其组合。
插座345右边的当前QSPF封装的外部高度大约为8.5mm，而内部高度通常小于7.0mm(由于壳的厚度)。在一个实施例中，通过使用图4所示的布置，发射机100能够容纳于QSPF发射机的外壳400内-即，发射机100可以是QSPF发射机。例如，在其最宽点处，通常在壳体305、PCB 230和柔性PCB 235垂直堆叠的情况下，发射机100可以具有不超过6.5mm的高度，并且可以窄到6mm。也就是说，即使柔性PCB 235被设置在壳体305和外壳400的侧壁之间，发射机100仍然具有可以容纳于由QSPF发射机使用的外壳内的形状因子。此外，虽然底侧和顶侧401、402(例如，外壳400的侧壁)被示出为是平面的，但是这些侧壁可以包括多个平面(例如，弯曲的)。
因此，即使发射机100包括多个激光器(相对于仅使用一个激光器时，这可能导致使用更长的TEC 215)，发射机100的大小可以容纳于当前QSPF外壳内。例如，如图所示，电IC325和光子芯片330位于密封壳体305的外部，并且使用单独的散热器410和热路径415，而非用于从TEC 215移除热量的热路径420。相对于将IC 325和光子芯片330置于壳体305内部并且要求TEC 215也冷却这些部件，这样做减小了TEC 215的尺寸。
如图所示，IC 325和芯片330在壳体305的外部。柔性PCB 235被用于将RF控制信号路由到IC 325和芯片330，并且被设置在壳体305和外壳400的顶侧401之间。因此，至少部分地沿着平行于由激光器组件110输出的光信号的方向路由柔性PCB 235承载的数据信号。这种布置允许光调制器从组件110接收光信号，并将相应的经调制的光信号沿共同方向(即，沿发射机100的长度方向)发射到插座345。因为光模块接收光信号并沿共同方向发射调制信号，所以相对于在其中光调制器在第一方向接收信号但在第二不同方向上输出调制信号(例如，第一和第二方向正交)的发射机，发射机100的宽度可以被减小。
因为图4所示的布置可以在QSPF外壳中释放附加的空间(例如，多达1mm，假设发射机100具有6mm的最大高度)，所以发射机100可以包括否则不适合外壳400的形状因子的附加部件。例如，发射机100可以包括在TEC 215和外壳400的底侧402之间的附加散热元件。改进热路径420可以提高TEC 215的效率并且减小冷却激光器组件110所需的功率。附加地或替代地，PCB可以延伸至柔性PCB 235的上方或者头部225下方，这可以用于安装无源部件或提供附加信号路由。
发射机100还包括子PCB或从属(servant)PCB 405。因为PCB 230可能不包括足够的表面积以容纳期望数目的无源部件或路由通道，所以发射机100可以使用子PCB 405(例如，刚性PCB)来提供附加的表面积。发射机100包括诸如将PCB 230电耦接到子PCB 405的电缆或引线键合之类的电连接(未示出)。
图5是根据本文公开的一个实施例的用于基于RF数据信号和光信号发射经调制的光信号的方法500。在框505处，发射机沿着第一轴传播用于控制光调制的一个或多个数据信号。在框510处，发射机沿着基本上平行于第一轴的第二轴传播光信号-例如，考虑到不完美的制造过程，与完全平行相比会有一些偏差。如上所述，发射机包括被设置在密封壳体中并生成光信号的激光器。此外，发射机包括至少部分地沿着第一轴延伸的电传输元件(例如，柔性PCB、电缆、引线键合等)。在一个实施例中，电传输元件位于壳体和容纳发射机的外壳的侧壁之间，该侧壁沿着也基本上平行于第一轴的第三轴延伸。因此，在该实施例中，虽然第一轴、第二轴和第三轴平行并且在相同的方向上延伸，但这些轴并不重合。
在框515处，发射机中的光调制器接收数据信号和光信号。在一个实施例中，光调制器包括在第二轴上的透镜，其中光信号在第二轴上传播。换言之，光调制器与密封壳体中的激光器组件对准，使得由激光器组件生成的光信号穿透输入透镜。然而，这不是一个要求。在其他实施例中，一个或多个反射镜和/或波导可以被用于将光信号引导到光调制器上的输入透镜。在该实施例中，光调制器不会与第二轴相交，而是位于发射机的其他位置。
在一个实施例中，如果电传输元件是柔性的(例如，柔性PCB或电缆)，该元件可以弯曲或弯折以与光调制器进行电连接。例如，当电传输元件延伸到壳体和光调制器之间的区域时，介质可能开始朝向光调制器弯曲。为了这样做，电传输元件离开第一轴并且在与光信号传播的第二轴不平行的方向上延伸。然而，在其他实施例中，电传输元件仅在第一轴的方向上延伸。例如，光调制器可以与第一轴相交，而不必弯曲来电连接到光调制器。该布置不同于图4所示的布置，在图4所示的布置中光调制器(即，电IC 325和光子芯片330)与第二轴相交而不与第一轴相交。在该示例中，电传输元件可以沿着第一轴延伸其整个长度。
替代地，即使光调制器不与第一轴相交，电传输元件可以是延伸穿过密封壳体的长度的刚性PCB。一旦PCB接近光调制器，可以使用引线键合、电缆或柔性PCB来将刚性PCB电连接到光学模块。参考图4所示的实施例，可以使用刚性PCB代替柔性PCB 235来穿过壳体305的整个长度载送数据信号。此外，刚性PCB可以沿第一轴继续延伸直到其与光子芯片330或IC 325的一部分重叠。然后可以使用引线键合、电缆或柔性PCB将刚性PCB电连接到IC325、芯片330或这两者。
在框520处，光调制器使用从电传输元件接收的数据信号来调制从激光器组件接收的光信号。然而，本公开不限于任何特定类型的调制方案。实际上，本文描述的实施例可以与发射机一起使用，其中该发射机执行与以太网、Fibre SONET/SDH等(Fibre Channel和InfiniBand分别是光纤通道行业协会和无限带宽贸易协会的注册商标)兼容的任何数目的不同类型的调制。
在框525处，光调制器将经调制的光信号发射到光连接器。在一个示例中，光调制器包括与发射机中的插座对准的输出透镜。插座可以包括限定用于将插座物理地耦接到载光介质(例如，光缆)的孔的内表面。一旦载光介质的第一端被插入到孔中，插座就允许调制信号开始在该介质中传播。在一个实施例中，载光介质的第二端被插入到可以对经调制的光信号进行放大、解码、重发和/或检测的接收器中。
此外，虽然方法500描述了包括一个激光器的发射机，但是该方法同样适用于其中发射机包括生成形成不同光通道的不同光信号的多个单独激光器和激光器组件的实施例。多个激光器可以位于密封封装中，并将它们的光信号发射到位于光调制器上的相应输入透镜。在一个实施例中，调制器基于从电传输元件接收到的数据信号来调制各个光信号。然后光调制器可以将各个调制信号组合成经复用的或组合的经调制的光信号，其然后将被发射到插座。
图6示出了根据本文公开的一个实施例的在外壳601中包括TOSA 605和ROSA 610的封装600。具体地，图6示出了外壳601的顶视图，该外壳601包围TOSA 605和ROSA 610。在一个实施例中，TOSA 605包括在伴随附图1-5的各种实施例中描述的发射机。例如，TOSA605包括通过使用电IC 325和光子芯片330形成的光调制器。光调制器耦接到柔性PCB 235，柔性PCB 235将数据信号从PCB 235路由到光调制器。为了清楚起见，柔性PCB 235被示出为透视的，使得可以看到由柔性PCB 235挡住的壳体305。尽管在图6所提供的顶视图中仅示出了外壳601的侧面，如图4所示，柔性PCB 235被设置在壳体305和外壳601的侧壁之间，该侧壁可以是平面的或者是包括多个平面的(例如，是弯曲的)。
柔性PCB 235物理上地电耦接到PCB连接区域613中的PCB 230。该连接可以使用焊料、焊接凸点、金线键合(金焊接)、引线键合等进行。此外，PCB 230包括允许PCB 230与耦接的计算系统(例如，线卡、交换机、服务器、网络设备等)通信的计算连接区域620。例如，连接区域620可以包括用于在PCB 230和所连接的通信设备之间传送数据的PCI或PCIe连接接口。其他连接接口可以包括与以太网、光纤通道、无限带宽等兼容的接口。无论接口的具体类型如何，TOSA 605使用该接口来从计算系统接收数据信号，该数据信号接下来被从PCB230路由到柔性PCB 235，以及到光调制器。
除了使用连接区域620接收数据信号之外，TOSA 605还可以向耦接的计算系统发送信息。例如，如果硬件部件发生故障或者接收到的数据信号已损坏，TOSA 605可能会发送错误代码。因此，连接区域620可以辅助TOSA 605和计算机系统之间的双向通信。
ROSA 610还经由连接区域620与计算系统通信。ROSA 610包括接收器615，其包括用于接收光信号的一个或多个部件。例如，接收器615可以包括可位于任何数目的不同衬底(例如，集成电路、BOX结构、支撑衬底等)上的光学透镜、光检测器、解调器、控制逻辑等。在一个实施例中，通过使用接收器615，ROSA 610接收经调制的光信号，对由光信号承载的数据进行解调/解码，并使用电信号将经解码的数据经由PCB 230和连接区域620发送到计算系统。这样，TOSA 605和ROSA 610被集成到封装600中，以形成用于发射和接收经调制的光信号的收发器。
通过使用图1-5所述的TOSA 605中的布置，封装600的外壳601的形状因子可以与其它当前封装(例如，QSFP或QSFP+、QSFP28、以及小型可插拔(SPF)收发器)的形状因子相同。因为上述的发射机适合这些收发器的形状因子，所以计算系统的耦接到连接区域620的端口(其可被设计为将封装600布置成紧密排列的阵列)不必被重新设计来适应本文所述的TOSA。例如，如在TOSA 605中的发射机的布置相对于在QSPF收发器中使用的外壳宽度增加了外壳601的宽度，则可能不能有足够的空间在计算设备上使用被设计用于接收QSPF收发器的相邻端口。也就是说，收发器可以延伸到为相邻收发器保留的空间中。然而，因为本文提出的发射机布置可以(但不是必须)以当前使用的收发器的形状因子被使用，所以可以将多个收发器插入到计算设备上的相邻端口中，而不需要重新设计计算设备的端口布局。
总结
上述光发射机包括至少部分地平行于光信号路径的RF信号路径。在一个实施例中，限定RF信号路径的电传输元件被设置在发出光信号的激光器和容纳光发射机的外壳的侧壁之间。虽然RF和光信号可能沿着光发射机内的不同平面传播，但这两种信号都在光调制器处被接收。通过使用RF信号，光调制器调制光信号(例如，连续波)以生成调制信号。然后光调制器输出调制信号，该调制信号然后可以耦接到诸如光纤电缆之类的载光介质。通过使用这种布置，光发射机可以适合例如QSFP+、QSFP28或SFP收发器的小形状因子，并且仍然实现大于或等于40Gb的传输速率。
参考在本公开中呈现的实施例。然而，本公开的范围不限于具体描述的实施例。相反，无论是否与不同的实施例相关，特征和元件的任何组合被预期来实现和实践所构想的实施例。此外，虽然本文公开的实施例可以实现优于其他可能的解决方案或优于现有技术的优点，但是是否由给定实施例实现特定优势并不限制本公开的范围。因此，上面列出的实施例、特征、实施例和优势仅是说明性的，并且不被认为是所附权利要求的元件或限制，除非其在(一个或多个)权利要求中被明确地叙述。
鉴于上述情况，本公开的范围由所附权利要求确定。

Claims (20)

1.一种光学系统，包括：
在密封壳体中的激光器组件；
在所述密封壳体外部的光调制器，所述光调制器被配置为接收由所述激光器组件生成的光信号，并且基于接收到的数据信号调制所述光信号；
容纳所述密封壳体和所述光调制器的外壳；以及
被设置在所述密封壳体和所述外壳的侧壁之间的电传输元件，所述电传输元件至少部分地沿着第一轴延伸，所述第一轴基本上平行于下述二者：(i)第二轴，所述光信号沿所述第二轴在所述激光器组件和所述光调制器之间传播，以及(ii)所述侧壁，其中所述电传输元件被配置为向所述光调制器提供所述数据信号，其中所述电传输元件延伸到所述密封壳体与所述光调制器之间的区域中，并且其中所述电传输元件在所述区域中朝向所述光调制器弯曲。
2.根据权利要求1所述的光学系统，还包括插座，所述插座被配置为从所述光调制器接收经调制的光信号，并且物理耦接到用于传输所述经调制的光信号的载光介质，其中所述光调制器被配置为：既从所述激光器组件接收所述光信号，还沿共同方向将所述经调制的光信号发送到所述插座。
3.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述插座、所述光调制器和所述密封壳体沿着所述共同方向布置。
4.根据权利要求1所述的光学系统，还包括印刷电路板(PCB)，所述PCB耦接到所述电传输元件的第一端，所述第一端与电耦接到所述光调制器的第二端相对，所述PCB被配置为向所述电传输元件提供所述数据信号。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述光调制器被配置为使用从所述电传输元件接收的所述数据信号将信息编码到所述经调制的光信号中。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述电传输元件是柔性的。
7.根据权利要求6所述的光学系统，其中所述电传输元件包括柔性PCB，其中所述柔性PCB在所述密封壳体和所述光调制器之间的区域中是弯曲的。
8.一种用于操作光发射机的方法，包括：
在电传输元件上发送数据信号，其中所述电传输元件的一部分沿着第一轴延伸；
沿着平行于所述第一轴的第二轴将光信号从密封壳体发送到光调制器，其中所述电传输元件的所述一部分被设置在所述密封壳体与所述光发射机的外壳的侧壁之间，所述侧壁平行于所述第一轴，其中所述电传输元件延伸到所述密封壳体与所述光调制器之间的区域中，并且其中所述电传输元件在所述区域中朝向所述光调制器弯曲；
在所述光调制器处接收所述数据信号和所述光信号；以及
基于所述数据信号调制所述光信号。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
将经调制的光信号从所述光调制器发送到插座，其中所述插座物理耦接到载光介质，用于在所述光发射机外传输所述经调制的光信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述光调制器从所述密封壳体接收所述光信号，并沿共同方向将所述经调制的光信号发送到所述插座。
11.根据权利要求8所述的方法，其中基于所述数据信号调制所述光信号还包括使用从所述电传输元件接收到的所述数据信号将信息编码到所述光信号中。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括，在在所述电传输元件上发送所述数据信号之前，在耦接到所述电传输元件的PCB上发送所述数据信号。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括，在在所述电传输元件上发送所述数据信号之前，从耦接到所述PCB的外部计算系统接收所述数据信号。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述电传输元件是柔性的。
15.一种光发射机，包括：
在密封壳体中的激光器；
光调制器，被配置为接收由所述激光器组件生成的光信号，其中所述光调制器在所述密封壳体的外部并且被配置为基于接收到的数据信号调制所述光信号；
插座，被配置为从所述光调制器接收经调制的光信号并物理耦接到用于传输所述经调制的光信号的载光介质，其中所述光调制器被配置为既从所述激光器组件接收所述光信号，还沿共同方向将所述光信号发送到所述插座；以及
被设置在所述密封壳体和外壳的侧壁之间的电传输元件，并且所述电传输元件被配置为向所述光调制器提供所述数据信号，其中所述电传输元件延伸到所述密封壳体与所述光调制器之间的区域中，并且其中所述电传输元件在所述区域中朝向所述光调制器弯曲。
16.根据权利要求15所述的光发射机，其中，所述光调制器包括电集成电路IC和光子芯片，所述电IC被配置为提供用于调制所述光子芯片中的所述光信号的控制信号。
17.根据权利要求15所述的光发射机，还包括：
容纳所述密封壳体和所述光调制器的所述外壳；以及
所述电传输元件，从所述密封壳体的第一端延伸到相对的所述密封壳体的第二端，所述电传输元件电耦接到所述光调制器，其中所述电传输元件在所述密封壳体和所述外壳的所述侧壁之间并且被配置为向所述光调制器提供所述数据信号。
18.根据权利要求17所述的光发射机，还包括耦接到所述电传输元件的第一端的PCB，其中所述第一端与电耦接到所述光调制器的第二端相对，所述PCB被配置为向所述电传输元件提供所述数据信号。
19.根据权利要求17所述的光发射机，其中所述光调制器被配置为使用从所述电传输元件接收到的所述数据信号将信息编码到所述经调制的光信号中，以及
其中所述电传输元件的一部分在平行于第二轴的第一轴上延伸，当所述光信号被从所述激光器组件发送到所述光调制器时，所述第二轴限定所述光信号的光路径。
20.根据权利要求17所述的光发射机，其中所述电传输元件是柔性的。
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