CN108873193A - 光接收次模块及光模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光接收次模块及光模块，涉及光通信领域，用于减少TIA芯片与光接收芯片之间金丝长度。该光接收次模块包括：柔性电路板、光接收芯片、跨阻放大器芯片，所述光接收芯片与所述跨阻放大器芯片相邻固定于所述柔性电路板的第一平面上；所述光接收芯片通过金丝与所述跨阻放大器芯片连接；所述柔性电路板的第一平面与所述光接收次模块接收的光束的夹角满足。

Description

光接收次模块及光模块

技术领域

本申请涉及光通信领域，尤其涉及一种光接收次模块及光模块。

背景技术

光模块是光通信产业中的重要产品，其实现了光信号与电信之间的相互转换，提供了在光纤中传输的光信号，提供了在电子设备中传输的电信号。

光模块的接收端实现了将来自光纤的光信号转化为电信号的功能。具体地，来自光纤的光射入光接收芯片光敏面上；由光接收芯片通过光电效应，将光信号转化为电流信号；对电流信号数字化为二进制数字信号后传输至光模块外部的上位机中。

光接收芯片作为光模块接收光信号的首要器件，其转化而来的光电流是数据的源头，光电流的质量对后续传输至上位机的数字信号来说十分重要。此外，还要兼顾光接收芯片在电路板上的固定、电连接方式，所以需要一种满足光接收芯片在电路板上简单便捷固定，而且便于光接收芯片接收来自光纤的光的设计。

发明内容

本申请的实施例提供一种光接收次模块及光模块，不仅可以满足光接收芯片的接收光要求，而且光接收芯片在电路板上的固定简单便捷。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供了一种光接收次模块，包括：柔性电路板、光接收芯片、跨阻放大器芯片，

所述光接收芯片与所述跨阻放大器芯片相邻固定于所述柔性电路板的第一平面上；所述光接收芯片通过金丝与所述跨阻放大器芯片连接；所述柔性电路板的第一平面与所述光接收次模块接收的光束的夹角θ满足0°＜θ≤90°。

第二方面，提供了一种光模块，包括上述光接收次模块。

本申请的实施例提供的光接收次模块，将TIA芯片与光接收芯片置于同一平面，并相邻连接，可以减小高速接收器件光路的复杂程度，减少TIA芯片与光接收芯片之间金丝长度，柔性电路板的可弯曲性可以改变光接收芯片的放置角度，便于外部光倾斜射入光接收芯片中。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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。

图1为一种已有技术光模块接收端示意图；

图2为本申请的实施例提供的光接收次模块的示意图；

图3为本申请的实施例提供的不同夹角θ及光敏面直径下耦合效率的对比示意图；

图4为本发明实施例提供的衬底结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请的实施例进行描述。

本发明实施例提供的光模块中，光接收次模块是光模块的组成部分，其接收外部光纤的光，并将光转化为光电流，具体地，光接收次模块中包括光接收芯片，光接收芯片可以是PIN型光电二极管，也可以是APD光电雪崩二极管。

本发明实施例提供的光模块包括上壳体、下壳体、光接收次模块及电路板，上壳体与下壳体形成包裹光接收次模块及电路板的腔体，光接收次模块与电路板之间采用柔性电路板电连接，柔性电路板伸入光接收次模块的内部，柔性电路板上设置有光接收芯片。

关于光接收芯片的安放位置，一种已有技术为，光接收芯片的光敏面与光纤中光传来的方形呈垂直关系，这种方案中，需要设置光学结构以改变光的传播方向，从而将光射入光接收芯片的光敏面上，这种设计方式，光接收芯片直接贴装在电路板的表面，易于实现光接收芯片与电路板之间的电连接，比如采用打线工艺实现电连接，但是需要额外增加光学结构以改变光的传播方向，其结构设计的复杂度及成本都会相应增加；另一种已有技术为，光接收芯片的光敏面朝向光从光纤中传来的方向，光可以从光纤中直接射向光接收芯片的光敏面，这种设计虽然不需要额外增加改变光路的光学结构，但是会带来光接收芯片与电路板电连接的困难，因为光接收芯片的电连接口位于光敏面，此时光敏面与电路板表面呈垂直关系，不利于打线等电连接方式的实现。

图1为一种已有技术光模块接收端示意图，如图1所示，已有技术光模块接收端包括适配器101、准直透镜102、光解复用器103、聚焦透镜阵列104、光接收芯片105和跨阻放大器(trans-impedance amplifier，TIA)芯片106。假设一束包含多种不同波长的光束通过适配器101进入准直透镜102后形成准直光束，准直光经由光解复用器103波长选择和反射形成多束不同波长的光束，不同波长的光束入射聚焦透镜阵列104形成聚焦光束，通过耦合进入到光接收芯片105中将光信号转换成电信号，TIA芯片106将此电信号放大后通过电缆进行传输。

该结构中TIA芯片106与光接收芯片105之间通过金丝连接来传输信号，由于需要通过两次转接使得金丝变长，导致线路寄生电感加大，信号失真，造成线路传输紊乱等问题。

本发明实施例提供的光模块中，光接收次模块中包括柔性板，光接收芯片贴装与柔性板表面，由于柔性板的可变形性，通过改变柔性板的附着物/衬底，以改变柔性板的弯曲，使得来自光纤的光的传播方向与光接收芯片的光敏面呈非垂直及非平行的空间关系，进而使得光可以直接射入光敏面上，并不需要额外的光学结构去改变来自光纤的光的传播方向。与硬质电路板相比，柔性板的形状变化性较强，其表面可以呈现不同角度的弯曲，不仅便于光接收芯片贴装在其表面，也利于使得光接收芯片的光敏面朝向不同的方向。

参照图2中所示，为本申请提供的一种光接收次模块，图2中(a)为该光接收次模块的侧视图，图2中(b)为该光接收次模块的俯视图。该光接收次模块包括：适配器201、准直透镜202、光解复用器203、聚焦透镜阵列204、光接收芯片205、TIA芯片206、柔性电路板207和衬底208。

该光接收次模块接收的光束包含多种不同波长的光，该光束依次通过适配器201和准直透镜202后形成准直光束，准直光束通过光解复用器203进行波长选择和反射后形成不同波长的多路光束，不同波长的多路光束通过聚焦透镜阵列204后形成聚焦光束，聚焦光束耦合后照射至光接收芯片205，光接收芯片205将光信号转换成电信号，TIA芯片206将此电信号放大后通过柔性电路板207进行传输。

具体地，光接收芯片205与TIA(跨阻放大器)芯片206相邻固定于柔性电路板207的第一平面2071上；光接收芯片205通过金丝与TIA芯片206连接；柔性电路板207的第一平面2071与光接收次模块接收的光束的夹角θ满足 0°＜θ≤90°。

从中可以看出，不论夹角θ的大小为何值，TIA芯片206以及光接收芯片 205都在同一平面上，使得TIA芯片206与光接收芯片205之间的金丝长度会可以达到极短值且更易于控制。

本发明实施例提供的光模块中，光接收次模块中增加了支撑柔性电路板207 的衬底208。图4为展示了衬底的结构，其中，衬底的上表面分为第一表面2081 及第二表面2082，第二表面为弧形，第二表面为直平面，第一表面与第二表面的交接变化可以满足柔性板的自然弯曲，柔性板可以适应性的弯曲覆盖在衬底的表面。

具体地，光接收次模块采用BOX封装，在方形体BOX中封装有光接收芯片、衬底及柔性板，柔性板起到连接BOX封装内外的电连接作用，柔性板放置在衬底表面，随衬底表面的弯曲而呈现弯曲形状，柔性板上设置有光接收芯片，这种设置方式便于光接收芯片与柔性板进行电连接，光接收芯片的光敏面位于衬底弯曲的表面上，使得来自光纤的光倾斜射入光接收芯片，以实现对光信号的接收。

可选的，柔性电路板207的第二平面2072可以平行于光接收次模块接收的光束，即柔性电路板207的第一平面2071与第二平面2072弯折一定角度θ+90°，柔性电路板207尾部可以同图1中所示光接收次模块一样延伸至封装壳体外部，使得整个光接收次模块封装的尺寸尽量小。柔性电路板207可以沿着衬底208 的第一表面2081和第二表面2082固定。例如柔性电路板207的第一平面2071 固定于衬底208的第一表面2081上；柔性电路板207的第二平面2072固定于衬底208的第二表面2082上。

可选的，衬底208的材质可以为金属或非金属(例如塑料)。金丝的直径可以为25μm或其他尺寸，本申请不作限定。

该光接收次模块中由于光接收芯片205有一个倾斜角，相当于减小了光接收芯片205在其垂直方向的光敏面积，势必会导致光接收芯片205接收的光变少，所以其接收光的耦合效率与夹角θ、光接收芯片205的光敏面面积存在直接关系。图3示出了在不同夹角θ及光敏面直径下耦合效率的对比。可选的，夹角θ满足40°≤θ≤90°时，耦合效率不衰减。探测器光接收芯片的光敏面直径大于40μm，或者，探测器光接收芯片的光敏面直径大于等于16μm并且小于等于40μm。

本申请提供的光接收次模块，将TIA芯片与光接收芯片置于同一平面，并相邻连接，可以减小高速接收器件光路的复杂程度，减少TIA芯片与光接收芯片之间金丝长度，优化TIA芯片与光接收芯片之间的电气连接，从而保证较高的接收灵敏度，通常情况下灵敏度小于-10dBm，因此提高传输的稳定性。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光接收次模块，其特征在于，包括：柔性电路板、光接收芯片、跨阻放大器芯片，

所述光接收芯片与所述跨阻放大器芯片相邻固定于所述柔性电路板的第一平面上；所述光接收芯片通过金丝与所述跨阻放大器芯片连接；所述柔性电路板的第一平面与所述光接收次模块接收的光束的夹角满足。

2.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，所述柔性电路板的第二平面平行于所述光接收次模块接收的光束。

3.根据权利要求2所述的光接收次模块，其特征在于，所述光接收次模块还包括衬底，所述衬底的表面包括相互连接的第一表面及第二表面，所述第一表面为弧形面，所述第二表面为直平面，所述柔性电路板的第一平面固定于所述衬底的第一表面上；所述柔性电路板的第二平面固定于所述衬底的第二表面上。

4.根据权利要求3所述的光接收次模块，其特征在于，所述衬底的材质为金属。

5.根据权利要求3所述的光接收次模块，其特征在于，所述衬底的材质为非金属。

6.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，所述光接收次模块还包括：适配器、准直透镜、光解复用器、聚焦透镜阵列，所述光接收次模块接收的光束依次通过所述适配器和所述准直透镜后形成准直光束，所述准直光束通过所述光解复用器后形成不同波长的多路光束，所述不同波长的多路光束通过所述聚焦透镜阵列后形成聚焦光束，所述聚焦光束耦合后照射至所述光接收芯片。

7.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，所述夹角满足。

8.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，所述探测器光接收芯片的光敏面直径大于40μm。

9.根据权利要求1所述的光接收次模块，其特征在于，所述探测器光接收芯片的光敏面直径大于等于16μm并且小于等于40μm。

10.一种光模块，其特征在于，包括权利要求1至9任一所述的光接收次模块。