CN111490441B - 高带宽激光器信号光与背光分离处理结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高带宽激光器信号光与背光分离处理结构，包括激光器芯片、背光芯片以及第一反射面，激光器芯片设置有第一出光位置和第二出光位置；背光芯片位于激光器芯片在第一方向上的一侧，且靠近第一出光位置，背光芯片与激光器芯片在第二方向上相间隔；第一反射面位于从第一出光位置至背光芯片的光路上，以使从第一出光位置输出的背向监控光经第一反射面反射转向后，射向背光芯片。本发明提供的技术方案中，激光器芯片和背光芯片并非设置于一直线型的光路上，激光器芯片与背光芯片之间的距离相对变远，这样背光芯片的热辐射效应对激光器芯片的影响降低，信号质量将会得到质的提升。

Description

高带宽激光器信号光与背光分离处理结构

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别涉及一种高带宽激光器信号光与背光分离处理结构。

背景技术

当前大多数激光器封装技术方案皆为背光芯片与信号源(即激光器芯片)封装在同一轴线上，作为监控出射信号光用的背光芯片被安排在激光器同一轴线的背面，这样不但会使得电源信号线要跨过背光芯片才引导到激光器信号驱动电极侧，而且背光芯片也会带来一定的热辐射。因此，其一方面影响了信号线的阻抗连续性降低差分信号线抗干扰能力；另一方面背光芯片热辐射效应而导致光源芯片温度上升，出现频谱展宽或引进边摸噪声等现象。都是对通信非常不利的。

特别是目前100Gbps、400Gbps甚至800Gbps高带宽的产品，存在4路、8路甚至16路并列的发信号激光芯片同时发光现象，热辐射和阻抗一致性问题会是影响产品制程成败的根本问题之一。阻抗一致性会影响激光器发出的光信号质量的问题，热辐射会导致激光器的边摸信号增多而引进额外的噪声干扰现象，对于通信系统来讲都是影响很大的。

而降低热辐射就得最大程度去优化产品的设计，在激光器芯片周围尽量安排更少的热辐射源；另一方面，提高差分信号抗干扰能力，就得尽量缩短信号线的布线行程，也同时提高阻抗一致性，带来更优质的驱动信号源。从而，激光器才能发射出更优质的信号光源，在长距离传输过程中，抗噪声干扰能力更强，保证信息正确传送到下一站完成信号交换和传输。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种高带宽激光器信号光与背光分离处理结构以及激光器，旨在降低现有的背光芯片的热辐射效应对激光器芯片的影响，以及为高频信号处理技术提供最优解。

为实现上述目的，本发明提供了一种高带宽激光器信号光与背光分离处理结构，包括：

激光器芯片，设置有第一出光位置和第二出光位置，所述第一出光位置用以沿第一方向输出背向监控光，所述第二出光位置用以输出主信号光；

背光芯片，位于所述激光器芯片在所述第一方向上的一侧，且靠近所述第一出光位置，所述背光芯片与所述激光器芯片在第二方向上相间隔，用以接收背向监控光，其中，所述第二方向与所述第一方向相交；以及，

第一反射面，位于从所述第一出光位置至所述背光芯片的光路上，以使从所述第一出光位置输出的背向监控光经所述第一反射面反射转向后，射向所述背光芯片。

可选地，所述第二方向与所述第一方向为垂直相交；和/或，所述第一出光位置与所述第二出光位置在所述第一方向相背。

可选地，还包括对应所述第二出光位置设置的第二反射面和第三反射面，以将从所述第二出光位置输出的主信号光依次经所述第二反射面和所述第三反射面反射转向后，使得主信号光180°转向。

可选地，还包括底座，所述底座开设有安装槽，所述激光器芯片设置于所述安装槽的底壁上，所述安装槽的槽口朝向所述背光芯片，所述安装槽包括第一侧壁，所述第一侧壁与所述第一出光位置在所述第一方向相对，且与所述背光芯片在所述第二方向上相对，所述第一侧壁上设置有增反膜，以形成所述第一反射面。

可选地，所述第一出光位置与所述第二出光位置在所述第一方向相背，所述安装槽还包括第二侧壁，所述第二侧壁与所述第二出光位置在所述第一方向相对，所述第二侧壁上设置有增反膜，形成了第二反射面，以使从所述第二出光位置输出的主信号光经所述第二反射面反射转向后，自所述安装槽的槽口处射出。

可选地，从所述安装槽的槽底至槽口的方向上，所述第一侧壁朝远离所述第二侧壁的方向倾斜设置，且所述第一侧壁的倾斜角为45°；从所述安装槽的槽底至槽口的方向上，所述第二侧壁朝远离所述第一侧壁的方向倾斜设置，且所述第二侧壁的倾斜角为45°。

可选地，所述高带宽激光器信号光与背光分离处理结构还包括支撑架，所述支撑架设置有与所述安装槽的槽口在所述第二方向上相对的第一安装面，所述背光芯片设置于所述第一安装面上。

可选地，所述支撑架设置有与所述第一安装面相背的第二安装面，所述第二安装面上设置有准直棱镜，所述准直棱镜包括与所述第二反射面在所述第二方向上相对的第三反射面，以将从所述第二出光位置输出的主信号光依次经所述第二反射面和所述第三反射面反射转向后，使得主信号光180°转向。

可选地，所述准直棱镜为自聚焦90°转角准直棱镜，所述准直棱镜还包括相垂直的入光面和出光面，所述入光面与所述第三反射面之间的夹角、以及所述出光面与所述第三反射面之间的夹角均为45°，所述入光面连接于所述第二安装面。

可选地，所述安装槽呈沿第三方向延伸设置，所述安装槽的底壁上沿所述第三方向间隔设置有多个所述激光器芯片，其中，所述第一方向和所述第二方向均与所述第三方向垂直。

本发明还提供了一种激光器，包括如上所述的高带宽激光器信号光与背光分离处理结构。

本发明提供的技术方案中，所述激光器芯片和所述背光芯片并非设置于一直线型的光路上，所述激光器芯片与所述背光芯片之间的距离相对变远，这样所述背光芯片的热辐射效应对所述激光器芯片的影响降低，信号质量将会得到质的提升。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的高带宽激光器信号光与背光分离处理结构的一实施例的结构示意图；

图2为图1中部分的结构示意图。

附图标号说明：高带宽激光器信号光与背光分离处理结构100、激光器芯片1、第一出光位置11、第二出光位置12、背光芯片2、底座3、第一反射面31、第二反射面32、安装槽33、增反膜34、支撑架4、第一安装面41、第二安装面42、容纳腔43、准直棱镜5、第三反射面51、入光面52、出光面53。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

当前大多数激光器封装技术方案皆为背光芯片与信号源(即激光器芯片)封装在同一轴线上，作为监控出射信号光用的背光芯片被安排在激光器同一轴线的背面，这样不但会使得电源信号线要跨过背光芯片才到引导到激光器信号驱动电极侧，而且背光芯片也会带来一定的热辐射，一方面影响了信号线的阻抗连续性而降低差分信号线抗干扰能力；另一方面背光芯片热辐射效应而导致光源芯片温度上升，出现频谱展宽或引进边摸噪声等现象，都是对通信非常不利的。

特别是目前100Gbps、400Gbps甚至800Gbps高带宽的产品，存在4路、8路甚至16路并列的发信号激光芯片同时发光现象，热辐射和阻抗一致性问题会是影响产品成败的根本问题。阻抗一致性会影响激光器发出的光信号质量的问题，热辐射会导致激光器的边摸信号增多而引进额外的噪声干扰现象，对于通信系统来讲都是影响很大的。

而降低热辐射就得最大程度去优化产品的设计，在激光器芯片周围尽量安排更少的热源；另一方面，提高差分信号抗干扰能力，就得尽量缩短信号线的布线行程，也同时提高阻抗一致性，带来更优质的电信号驱动源。从而，激光器才能发射出更优质的信号光源，在长距离传输过程中，抗噪声干扰能力更强，保证信息正确传送到下一站。

鉴于此，本发明提供了一种高带宽激光器信号光与背光分离处理结构，图1和图2为本发明所提供的高带宽激光器信号光与背光分离处理结构的一实施例。

请参阅图1和图2，所述高带宽激光器信号光与背光分离处理结构100包括激光器芯片1、背光芯片2和第一反射面31。

所述激光器芯片1设置有第一出光位置11和第二出光位置12，所述第一出光位置11用以沿第一方向输出背向监控光，所述第二出光位置12用以输出主信号光。请参阅图1，在本实施例中，所述第一出光位置11与所述第二出光位置12在所述第一方向相背，即所述激光器芯片1输出的背向监控光的方向与主信号光的方向正好是相反的，这样能一定程度的避免所述激光器芯片1输出的背向监控光与主信号光相互串扰的问题。

所述背光芯片2位于所述激光器芯片1在所述第一方向上的一侧，且靠近所述第一出光位置11，所述背光芯片2与所述激光器芯片1在第二方向上相间隔，用以接收背向监控光。其中，所述第二方向与所述第一方向相交。例如，在本实施例中，所述第二方向与所述第一方向为垂直相交。相对于现有的激光器芯片与背光芯片在第一方向呈正对设置，由于所述背光芯片2与所述激光器芯片1在第二方向上相间隔，所述背光芯片2与所述激光器芯片1之间的距离会相对变远，这样所述背光芯片2的热辐射效应对所述激光器芯片1的影响降低，光信号频谱特性更好，由背光引进的自激辐射噪声更小。

所述第一反射面31位于从所述第一出光位置11至所述背光芯片2的光路上，以使从所述第一出光位置11输出的背向监控光经所述第一反射面31反射转向后，射向所述背光芯片2。所述第一出光位置11输出的背向监控经过所述第一反射面31反射，进入所述背光芯片2的接收光信号单元，经光电转换后由相应的电路输出到下一站，完成对所述激光器芯片1的工作状态实时监控的目的。而从所述第二出光位置12输出的主信号光会进入下一光信号处理单元，具体的，请参阅图1，在本实施例中，所述高带宽激光器信号光与背光分离处理结构100还包括对应所述第二出光位置12设置的第二反射面32和第三反射面51，以将从所述第二出光位置12输出的主信号光依次经所述第二反射面32和所述第三反射面51反射转向后，使得主信号光180°转向。这样从所述第二出光位置12输出的主信号可以经过两次反射，以实现180°转向后进入下一光信号处理单元。

本发明提供的技术方案中，所述激光器芯片1和所述背光芯片2并非设置于一直线型的光路上，所述激光器芯片1与所述背光芯片2之间的距离相对变远，这样所述背光芯片2的热辐射效应对所述激光器芯片1的影响降低，信号质量将会得到质的提升。

具体的，请参阅图1和图2，在本实施例中，所述高带宽激光器信号光与背光分离处理结构100还包括底座3，所述底座3开设有安装槽33，所述激光器芯片1设置于所述安装槽33的底壁上，所述安装槽33的槽口朝向所述背光芯片2，所述安装槽33包括第一侧壁，所述第一侧壁与所述第一出光位置11在所述第一方向相对，且与所述背光芯片2在所述第二方向上相对，所述第一侧壁上设置有增反膜34，以形成所述第一反射面31。这样所述第一反射面31的设置方式较为简单。

进一步，请参阅图1和图2，在本实施例中，所述第一出光位置11与所述第二出光位置12在所述第一方向相背，所述安装槽33还包括第二侧壁，所述第二侧壁与所述第二出光位置12在所述第一方向相对，所述第二侧壁上设置有增反膜34，形成了第二反射面32，以使从所述第二出光位置12输出的主信号光经所述第二反射面32反射转向后，自所述安装槽33的槽口处射出。这样所述第二反射面32的设置方式较为简单。并且，高频电路在所述安装槽33的两侧输入，也起到一定程度的隔离信号串扰问题。

请参阅图1，在本实施例中，从所述安装槽33的槽底至槽口的方向上，所述第一侧壁朝远离所述第二侧壁的方向倾斜设置，且所述第一侧壁的倾斜角为45°；从所述安装槽33的槽底至槽口的方向上，所述第二侧壁朝远离所述第一侧壁的方向倾斜设置，且所述第二侧壁的倾斜角为45°。这样所述激光器芯片1输出的主信号光和背向监控光分别经过45°倾斜的所述第二反射面32和所述第一反射面31可完成90°反射。

请参阅图1，在本实施例中，所述高带宽激光器信号光与背光分离处理结构100还包括支撑架4，所述支撑架4设置有与所述安装槽33的槽口在所述第二方向上相对的第一安装面41(具体的，请参阅图1，在本实施例中，所述支撑架4设置有容纳腔43，所述底座3位于所述容纳腔43内)，所述背光芯片2设置于所述第一安装面41上。所述激光器芯片1和所述背光芯片2分别设置于所述底座3和所述支撑架4上，即所述激光器芯片1和所述背光芯片2采用分离式结构，所述激光器芯片1通常需要在电路上完成贴片操作，即芯片固定，其固定工艺需要用到温度较高的共晶焊技术，而所述背光芯片2的固定只需采用工艺条件即温度相对较低的固晶焊接技术即可，该分离式结构设计避开了两者同时贴装所用到的工艺条件不一样带来的影响问题，共晶焊工艺的高温不会破坏所述背光芯片2的固定条件。

具体的，请参阅图1，在本实施例中，所述支撑架4设置有与所述第一安装面41相背的第二安装面42，所述第二安装面42上设置有准直棱镜5，所述准直棱镜5包括与所述第二反射面32在所述第二方向上相对的第三反射面51，以将从所述第二出光位置12输出的主信号光依次经所述第二反射面32和所述第三反射面51反射转向后，使得主信号光180°转向。通过设置于所述第二安装面42上的准直棱镜5来形成所述第三反射面51，这样能有效避免背向监控光与主信号光相互串扰的问题。

进一步，请参阅图1，在本实施例中，所述准直棱镜5为自聚焦90°转角准直棱镜5，所述准直棱镜5还包括相垂直的入光面52和出光面53，所述入光面52与所述第三反射面51之间的夹角、以及所述出光面53与所述第三反射面51之间的夹角均为45°，所述入光面52连接于所述第二安装面42。这样从所述激光器芯片1的第二出光位置12输出的主信号光，经过所述第二反射面32完成90°反射，进入到自聚焦90°转角准直棱镜输出，便可出射光信号以进入下一光信号处理单元。

请参阅图2，在本实施例中，所述安装槽33呈沿第三方向延伸设置，所述安装槽33的底壁上沿所述第三方向间隔设置有多个所述激光器芯片1，其中，所述第一方向和所述第二方向均与所述第三方向垂直。所述激光器芯片1的具体个数可以是4个、8个或者16个等。从所述准直棱镜5出射光信号可进入下一混合集成芯片单元，使4路、8路或者16路光信号汇聚成一路光信号输出，以便进入到光纤中传送光信号。由于差分信号阻抗一致性更好，从而出射光信号质量更好。

本发明还提供了一种激光器，包括如上所述的高带宽激光器信号光与背光分离处理结构。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种高带宽激光器信号光与背光分离处理结构，其特征在于，包括：

激光器芯片，设置有第一出光位置和第二出光位置，所述第一出光位置用以沿第一方向输出背向监控光，所述第一出光位置与所述第二出光位置在所述第一方向相背，所述第二出光位置用以输出主信号光；

背光芯片，位于所述激光器芯片在所述第一方向上的一侧，且靠近所述第一出光位置，所述背光芯片与所述激光器芯片在第二方向上相间隔，用以接收背向监控光，其中，所述第二方向与所述第一方向相交；

第一反射面，位于从所述第一出光位置至所述背光芯片的光路上，以使从所述第一出光位置输出的背向监控光经所述第一反射面反射转向后，射向所述背光芯片；

底座，所述底座开设有安装槽，所述激光器芯片设置于所述安装槽的底壁上，所述安装槽的槽口朝向所述背光芯片，所述安装槽包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁与所述第一出光位置在所述第一方向相对，且与所述背光芯片在所述第二方向上相对，所述第一侧壁上设置有增反膜，以形成所述第一反射面，所述第二侧壁与所述第二出光位置在所述第一方向相对，所述第二侧壁上设置有增反膜，形成了第二反射面，以使从所述第二出光位置输出的主信号光经所述第二反射面反射转向后，自所述安装槽的槽口处射出；

支撑架，设置有相背的第一安装面和第二安装面，所述第一安装面与所述安装槽的槽口在所述第二方向上相对的，所述背光芯片设置于所述第一安装面上，所述第二安装面上设置有准直棱镜，所述准直棱镜包括与所述第二反射面在所述第二方向上相对的第三反射面，以将从所述第二出光位置输出的主信号光依次经所述第二反射面和所述第三反射面反射转向后，使得主信号光180°转向，所述支撑架设置有容纳腔，所述底座位于所述容纳腔内；

其中，所述激光器芯片和所述背光芯片采用分离式结构。

2.如权利要求1所述的高带宽激光器信号光与背光分离处理结构，其特征在于，所述第二方向与所述第一方向为垂直相交。

3.如权利要求1所述的高带宽激光器信号光与背光分离处理结构，其特征在于，从所述安装槽的槽底至槽口的方向上，所述第一侧壁朝远离所述第二侧壁的方向倾斜设置，且所述第一侧壁的倾斜角为45°；从所述安装槽的槽底至槽口的方向上，所述第二侧壁朝远离所述第一侧壁的方向倾斜设置，且所述第二侧壁的倾斜角为45°。

4.如权利要求1所述的高带宽激光器信号光与背光分离处理结构，其特征在于，所述准直棱镜为自聚焦90°转角准直棱镜，所述准直棱镜还包括相垂直的入光面和出光面，所述入光面与所述第三反射面之间的夹角、以及所述出光面与所述第三反射面之间的夹角均为45°，所述入光面连接于所述第二安装面。

5.如权利要求1所述的高带宽激光器信号光与背光分离处理结构，其特征在于，所述安装槽呈沿第三方向延伸设置，所述安装槽的底壁上沿所述第三方向间隔设置有多个所述激光器芯片，其中，所述第一方向和所述第二方向均与所述第三方向垂直。

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