CN111929776A - 温控多频道光发射次组件及包含其的收发器模块 - Google Patents

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Abstract

根据于此公开的实施例的温控多频道光发射次组件可使用于多频道光收发器中。温控多频道光发射次组件大致上包含激光器阵列以发出多个不同的频道波长。激光器可通过建立用于激光器阵列的全域温度而热调整成频道波长,进而使连通到各个激光器的热量实质上相同。全域温度可至少部分由监控最短频道波长和/或激光器的温度而建立。激光器可接着通过与激光器热连通的共用加热装置增温直到受监控的最短波长实质上达到额定的最短波长或是测量到的温度实质上等于全域温度。

Description

温控多频道光发射次组件及包含其的收发器模块
技术领域
本发明关于一种光通信装置,特别是一种温控多频道光发射次组件(temperaturecontrolled multi-channel transmitter optical subassembly)。
背景技术
光收发器可用来发出及接收光学信号以适用于但不限于网络数据中心(internetdata center)、线缆电视宽频(cable TV broadband)及光纤到户(fiber to the home,FTTH)等各种应用。举例来说,相较于以铜制成的线缆来传输,以光收发器来传输可在更长的距离下提供更高的速度与更宽的频带。为了以较低的成本在较小的光收发器模块中提供较高的速度例如会面临热管理(thermal management)、介入损失(insertion loss)及合格率(manufacturing yield)等挑战。
光收发器模块一般包含一个或多个用于发射光学信号的光发射次组件(transmitter optical subassembly,TOSA)以及一个或多个用于接收光学信号的光接收次组件(receiver optical subassembly,ROSA)。一般来说,光发射次组件包含一个或多个激光器以及用于驱动激光器(即将电性信号转换成频道波长)的相关电路,其中激光器用于发射一个或多个频道波长的信号。另一方面,光接收次组件包含解复用器及一个或多个透镜以接收具有多个频道波长的光学信号,以将光学信号转换为成比例的电性信号。光收发器现有的配置包含分别以独立的壳体支持发送及接收操作来使用光发射次组件及光接收次组件。此外,独立的光发射次组件及光接收次组件例如可分别通过可挠式印刷电路板及印刷电路组件(printed circuit assembly,PCBA)耦接于接收及发射电路。
发明内容
根据本发明一配置公开有一种光次组件模块。光次组件模块包含一基板、多个激光组件的一阵列以及一电阻式加热装置。基板提供用于耦接于至少一光学元件的至少一安装面。基板由延伸至一第二端的一第一端界定。激光组件的阵列耦接并邻近于基板的第一端。激光组件的阵列用于发出多个频道波长。电阻式加热装置热耦接于激光组件的阵列中的各个激光组件以建立用于激光组件的阵列的一全域温度。
附图说明
这些及其他的特征与优点将通过阅读以下的详细描述及附图被更透彻地了解。在附图中:
图1为根据本发明的实施例的多频道光收发器的方框图。
图2为根据本发明一实施例使用于图1中的多频道光收发器的多频道光收发器模块的立体图。
图3为图2中根据本发明一实施例的多频道光收发器模块的侧视图。
图4呈现根据本发明一实施例的收发器模块的立体图。
图5至图6一并呈现根据本发明一实施例适用于图4中的收发器模块的示例性基板。
图7A至图7F一并呈现根据本发明一实施例适用于图4中的收发器模块的示例性光发射次组件模块。
图7G呈现图7C中的光发射次组件模块沿割面线G-G绘示的示例性剖面示意图。
图8A至图8E一并呈现根据本发明的示例性收发器模块的另一实施例。
图9A至图9D一并呈现根据本发明一实施例适用于图8A中的光收发器模块中的示例性双激光组件。
图9E根据一实施例呈现图9B中的光发射次组件模块沿割面线E-E绘示的剖面示意图。
附图标记说明:
光收发器模块 100
光收发器基板 102
收发器壳体 103
光发射次组件模块 104
发射连接电路 106
光接收次组件配置 108
温度波长控制器 109
光纤插座 110
加热装置 111
接收连接电路 112
光发射次组件连接垫 114
线路 116
线路 118
光发射次组件模块连接垫 120
控制器 121
波长计 123
光学解复用器 124
光传感器阵列 126
跨阻抗放大器 128
光次组件模块 200
基板 202
第一端 203
第二端 205
光发射次组件配置 206
激光组件 206-1至206-4
外部发射光波导 207
光接收次组件配置 208
光耦合插座 210
解复用器 224
光输入端口 225
第一安装面 245
第二安装面 246
长轴 250
凹槽 252、252-1至252-4
第一配合面 256-1
第二配合面 256-2
电性接点 258
焊线 259
激光组件 206-N
光耦合插座 704
空腔 706
基座 708
第一安装面 709-1
第二安装面 709-2
激光二极管次安装件 710
公耦合部 711
激光二极管 712
第二安装面 712-2
第一配合面 713-1
线路 714
光路径 716
聚焦透镜 718
光隔离器 722
开口 723
光纤分支 724
表面 726
底部 727
监控光二极管次安装件 728
监控光二极管 730
温度波长控制系统 766
光次组件模块 800
基板 802
第一端 805
双激光组件 806
第二端 807
加热元件 811
第一安装面 845
第二安装面 846
长轴 850
凹槽 852
双激光组件 806-N
第一安装部 901-1
第二安装部 901-2
基板 902
第一端 905
第二端 906
基座 908
光纤耦合插座 909-1、909-2
第一安装面 910-1
第二安装面 910-2
激光二极管驱动器次安装件 911-1
激光二极管驱动器次安装件 911-2
第一光路径 916-1
第二光路径 916-2
第一聚焦透镜 918-1
第二聚焦透镜 918-2
凹槽安装区 920-1
凹槽安装区 920-2
第一光隔离器 922-1
第二光隔离器 922-2
第一光纤分支 924-1
第二光纤分支 924-2
第一监控光二极管 929-1
第二监控光二极管 929-2
第一激光二极管 930-1
激光二极管 930-2
激光二极管驱动器芯片 931-1
激光二极管驱动器芯片 931-2
第一滤波电容器 932-1
第二滤波电容器 932-2
第一滤波电容器 932-3
第二滤波电容器 932-4
第一激光配置 944-1
第二激光配置 944-2
第一激光配置 956-1
第二激光配置 956-2
第一侧壁 962-1
第二侧壁 962-2
第一渐缩侧壁 964-1
第二渐缩侧壁 964-2
配合面 965
顶凸板 970-1
底凸板 970-2
安装部 980
频道波长 λ1、λ2、λ3、λ4
驱动电性信号 TX_D1至TX_D4
具体实施方式
本发明概略性地关于一种包含用于对准并耦接至相关光发射次组件模块的安装部的光收发器模块,其可于此仅称为激光组件。特别的是,本发明的一实施例包含设置于印刷电路板组件(printed circuit board assembly,PCBA)的光接收次组件及光发射次组件元件。印刷电路板组件在光耦合端包含多个凹槽以提供光发射次组件安装部。凹槽各提供至少一配合面以接收并耦接于相关的光发射次组件模块。相对于光耦合端,印刷电路板组件包含电性耦合部以例如耦接于发射(transmit,TX)电路,其中发射电路提供一个或多个电性信号以驱动耦接于光发射次组件安装部的光发射次组件配置(TOSA arrangement)。
于一实施例中,光发射次组件模块(或激光组件)各包含具有公耦合部的基座,公耦合部具有大致上为弧型且对应于位在印刷电路板组件的光耦合端的凹槽的外形。或者,各个光发射次组件模块可包含具有实质上为“工”字梁外形的公耦合端,“工”字梁外形由腹板(web)(或垂直部)及顶与底凸板所界定。腹板可渐缩或是改变腹板的尺寸以容纳并耦接于印刷电路板组件的相关凹槽,且顶与抵凸板作为限位件以防止光发射次组件模块插入相关凹槽时产生活动。于任一情况中,光耦合部包含用于耦接于印刷电路板组件的凹槽且受印刷电路板组件的凹槽支撑的多个耦合面。于此所公开的光发射次组件模块的实施例,大致来说提供舌部及凹槽(或凹凸匹配)的配置,其可使各个光发射次组件模块能轻易地自对齐(self-align)至相关的凹槽/空槽中,借以在组装过程中将其耦接至印刷电路板组件的电性终端。
各个光发射次组件模块基座还包含激光配置,激光配置例如包含激光二极管驱动器、激光二极管、监控光二极管、滤波电容器及聚焦透镜。激光配置的元件可共轴或实质上共轴设置且对齐于光耦合插座的长轴中心线,其中光耦合插座设置于光发射次组件模块基座的一端。各个光发射次组件模块可支持单一的激光配置或是双激光配置而使得各个光发射次组件模块基座包含两个独立的激光配置,其中各个激光配置具有独立的激光二极管驱动器、激光二极管、监控光二极管、滤波电容器、聚焦透镜及光耦合插座。
因此,相对其他仅通过将各个激光组件的一端邻靠于电路板的边缘而将激光组件边缘安装于电路板的方式,根据本发明的光收发器模块具有多个优点。此方法需要适当地沿X、Y及Z轴对齐各个光发射次组件模块以确保光发射次组件模块在通过打线接合或其他固定方式进行固定之前位于正确的位置。即使是少许微米的错位都需要重新对齐及接合而导致合格率降低。此外,现有的方法大致上包含多达四个用于各个光收发器模块的光发射次组件模块(例如4频道)。本发明的一实施例包含双激光配置而使得印刷电路板组件的各个凹槽能耦接于单一的光发射次组件模块基座,其中光发射次组件模块基座提供能发出不同或相似的频道波长的两个独立的激光配置。因为各个印刷电路板组件能耦接并支持多于四个频道,所以双激光配置可因此增加收发器模块的频道密度(例如增加两倍)。
根据于此公开的实施例的温控多频道光发射次组件可使用于多频道光收发器中。温控多频道光发射次组件大致上包含激光器阵列(或激光组件)以发出多个不同的频道波长。激光器阵列能光学地耦接于光学复用器(例如阵列波导光栅),以将不同频道波长的多个光学信号结合。于本实施例中,通过以共用的温度控制装置施加均匀/实质上相同量的热到各个激光器,可通过建立用于激光器阵列的全域温度,将激光器热调谐到频道波长。
在于此公开的实施例中,共用的温度控制装置实施为共用加热装置。于此大致上来说,“共用的加热装置”是指包含至少一加热元件的加热装置,其中至少一加热元件用于热连通于光发射次组件的两个或更多个激光器而使得至少一加热元件产生的热以实质上均匀的方式施加到两个或多个激光器。
两个或更多个这种共用的加热装置可共同形成用于光发射次组件的复合式共用加热装置。第一及第二共用加热装置产生的电流量,以及由此产生的热量可实质上相同,以实现N个激光组件的目标全域温度。或者,相对第二加热装置来说,第一加热装置可施加不同量的电流。举例来说,在第一及第二加热装置邻近于各个激光组件的不同端的情况中,第一及第二加热装置可彼此独立地被驱动以调控各个不同端的温度。设置在邻近于第一加热装置的第一端的激光二极管可因此实质上由第一加热装置加热,而设置在邻近于第二加热装置的第二端的激光二极管可实质上由第二加热装置加热。
于任何情况中,全域温度(global temperature)可基于使用传感器的控制器来建立,该传感器例如安装于多频道光发射次组件所安装于的基板且可测量基板和/或外界环境的当前温度。控制器可接着比较从传感器接收的当前测量温度以及预设临界温度值。响应于当前测量温度低于预设临界温度的情况,可决定补偿电流值。举例来说,本发明已认知到温度每降低10度频道波长约缩短2纳米。因此,控制器能利用当前测量温度及临界温度之间的差值决定热补偿的总量,借以通过预设电流到共用加热装置的连通施加。为了决定预设电流,控制器能查阅存储器中相关于目标温度值及代表相对应补偿电流的值的表格。或者,控制器能利用测量当前温度的反馈回路中的调控常规程序,并接着施加相对较小量的电流到共用加热装置。电流量可逐渐增加直到达到目标全域温度。于某些情况中,这种调控常规程序可于当前测量温度低于临界值时执行。施加的电流量可根据简单的公式决定,此公式通过将每个测得的与临界温度偏差10度的值乘以一常数以得出电流。此常数例如可根据光发射次组件的制造过程中执行的校正常规程序所决定。或者,举例来说,相对测量到10度的温降,相对预设临界温度具有20度的温降会使得控制器选择成比例的较大电流(例如两倍大)。于任何这种情况中,施加到加热装置以补偿温度变化的电流的范围/量值例如可根据制造过程中的校正常规程序、经验法则、监督式(supervised)/无监督式机器学习常规程序和/或手动录入来改变。
或者,除了上述基于温度的调控方法,例如也可利用波长计(wavelength meter)监控发出的频道波长(如最短的频道波长)的方式建立至少部分的全域温度。基于被监控的波长,激光器的温度可通过与激光器热连通的共用加热装置增加,直到受监控的波长实质上达到额定的最短波长。此温度可接着由光发射次组件作为全域温度使用。
于此,于光接收次组件配置的前后文中的用语“板上(on-board)”,包含直接或间接将光接收次组件元件耦接于共用基板等情况。光接收次组件配置的元件可耦接于相同的基板的相同或相异的表面。同样地,光发射次组件元件可耦接于基板的相同或相异的表面。于某些情况中,基板可包含多个区块(piece)/区段(segment),且本发明并不限于使用单一基板。
于此,“频道波长(channel wavelength)”指与光学频道相关的波长,且可包含中心波长附近的特定波长带。于一示例中,频道波长可由国际电信(InternationalTelecommunication,ITU)标准定义,例如ITU-T高密度波长分波复用(dense wavelengthdivision multiplexing,DWDM)网格(grid)。本发明同样地可应用于低密度分波复用(coarse wavelength division multiplexing,CWDM)。于特定的一示例中,频道波长根据区域网络(local area network,LAN)波分复用(wavelength division multiplexing,WDM)实施,而区域网络波分复用也可称为LWDM。用语“耦合”于此是指任何连接、耦接、连结或相似的关系,且“光学地耦合”是指光从一个元件传递(impart)到另一个元件的耦合关系。这种“耦合”装置并不需要直接彼此连接,且可由中间元件或能操控或修改这样的信号的装置分隔开。
用语“实质上”于此一般性地使用并指可接受的误差范围内的精准程度,其中可接受的误差范围视为并反映因制造过程中的材料组成、材料缺陷和/或限制/特性(peculiarity)所产生的次要真实世界变化(minor real-world variation)。这种变化可因此被描述为大致地(largely),但不需完全地达成所述的特性。为了提供一种非限制性的示例来量化“实质上”,除非另有说明,否则次要变化可造成的误差小于或等于特定描述的数量/特性的正负5%。
请参阅图式,图1绘示根据本发明的实施例的一光收发器模块100。为了方便说明及清楚呈现而非为了限制,光收发器模块100以高度简化的方式呈现。于本实施例中,光收发器模块100可为可插拔(pluggable)的形式,例如符合小封装可插拔(pluggable smallform factor,SFFP)标准,且可以四个不同的频道波长λ1、λ2、λ3、λ4发射并接收四个(4)频道,且可具有每频道至少约25Gbps的传输速率。于一示例中,频道波长λ1、λ2、λ3、λ4可介于±13纳米(nm)的范围内并分别具有1270nm、1290nm、1310nm及1330nm的频道波长。包含那些与区域网络(local area network,LAN)波分复用(wavelength division multiplexing,WDM)相关的其他的频道波长及配置也属于本发明的范围。举例来说,光收发器模块100能包含高达八(8)或更多个频道,且可提供至少每频道25Gbps的传输速率。八频道的配置可包含介于±2nm范围内的频道波长并分别具有分别约等于1273nm、1277nm、1282nm、1286nm、1295nm、1300nm、1304nm及1309nm的频道波长λ1至频道波长λ8。
光收发器模块100也可具有2公里(km)到至少约10km的传输距离。光收发器模块100例如可用于网络数据中心应用或光纤到户(fiber to the home,FTTH)应用。
于一实施例中,光收发器模块100设置于一收发器壳体103中。根据所需的配置,收发器壳体103能包含一个或多个空腔以容纳一个或多个光收发器模块。
光收发器模块100可包含多个元件以支持收发器操作。光收发器模块100可包含一光收发器基板102、多个光发射次组件(transmitter optical subassembly,TOSA)模块104、一发射连接电路106、多频道的一光接收次组件(receiver optical subassembly,ROSA)配置108、一光纤插座110以及一接收连接电路112。光发射次组件模块104用于发射具有不同的频道波长的光学信号。多频道光接收次组件配置108用于在不同的频道波长接收光学信号。光纤插座110用于容纳光纤连接器(例如套管)并将光纤连接器对准于光接收次组件。
光收发器基板102包含线路(trace)、连接垫(connector pad)及其他电路以支持收发器操作。光收发器基板102可包含光发射次组件连接垫114(或称为终端),光发射次组件连接垫114能使各个光发射次组件模块104能安装并电性耦接于光收发器基板102。光收发器基板102可包含线路116,线路116将光发射次组件连接垫114耦接至发射连接电路106。光收发器基板102可包含线路118,线路118将光接收次组件配置108电性耦接至接收连接电路112。光收发器基板102可提供一光收发器模块,其中光收发器模块可被“插入(plugged)”到一光收发器架体中。因此,发射连接电路106及接收连接电路112可电性耦接于光收发器架体的外部电路。光收发器基板102可由多层印刷电路板(printed circuitry board,PCB)制成,但也可使用其他类型的基板,且其他类型的基板也属于本发明的范围。实施为印刷电路板组件(printed circuit board assembly,PCBA)的光收发器基板的一种示例性实施例将于以下更进一步地详述。
光发射次组件模块104可各用于接收驱动电性信号TX_D1至TX_D4,将电性信号转换成经复用的光学信号(例如具有频道波长λ1..λn的信号)并将其输出至复用器(未绘示)。各个光发射次组件模块104可通过光发射次组件模块连接垫120电性耦接于光发射次组件连接垫114及线路116。各个光发射次组件模块104可包含激光二极管装置及支持电路。光发射次组件模块104的激光二极管装置可包含分布回馈(distributed feedback laser,DFB)激光器、垂直外部空腔表面发射激光器(Vertical External-cavity Surface-emittinglaser,VECSEL)或其他合适的激光装置。如下所述,于一实施例中,光发射次组件模块104包含一公耦合端以耦接至相关收发器模块基板的凹槽/空槽(slot)中。
光收发器基板102还包含设置于其上的一控制器121。控制器121例如可包含微控制单元(microcontroller unit,MCU)或处理器。控制器121可用于执行于此公开的各种温度控制方法,其中这些温度控制方法通过软件(例如C++程序码、组件等等)、硬件(例如电路、芯片)或上述的组合所执行。控制器121可利用实施于硬件和/或软件中的温度波长控制器109来执行根据本发明的温度控制方法。如下所述,控制器121可电性耦接于选用的一波长计(wavelength meter)123以监控所发出的频道波长。须注意的是,控制器121及温度波长控制器109可实施于不同的芯片/电路中且图1中所呈现的实施例并不旨于限制。
接着,共用的一加热装置111可设置于光发射次组件模块104。用语“共用的(shared)”或“共同使用的(common)”可于此依照加热装置111交替使用。这种共用加热装置的方法有别于其他使用以相对较细致的方式(fine-grain manner)个别地使各个光发射次组件模块的温度上升的热电致冷器(thermoelectric cooler,TEC)。因此,本发明提供一种相对较粗略化(coarse-grain)的温度控制方式而使得这些光发射次组件实质上被加热到相同的全域温度(global temperature)。虽然图1中呈现的这种共用的加热装置111的实施例因为加热装置111均匀地传送实质上相同量的热到各个光发射次组件模块104的缘故而不能个别地调整各个光发射次组件的温度,但本发明已证实能通过以共用的加热装置111将各个光发射次组件模块104加热到全域温度而将发出的频道波长维持在他们各自的中心波长的±10nm内,且较佳地是维持在±2nm内。于某些情况中,这包含仅使用共用的加热装置111加热各个相关的激光二极管(LD),但其他的元件也可因他们靠近加热装置111的效果(function)或设计而被加热。于任何情况中,这种共用加热装置的方式有利地降低各个光发射次组件中的元件数量而能节省壳体中的空间使用,并在确保光发射次组件模块104能发出额定误差(nominal tolerance)内的频道波长的同时降低光发射次组件模块104的整体功耗。
接着,如以下所进一步描述,温度波长控制器109电性连通(electricalcommunication)于共用的加热装置111以提供电流而使其产生预设量的热。温度波长控制器109能监控至少一光发射次组件模块的频道波长(例如通过选用的波长计123)和/或使用来自传感器的温度值来确保其发出额定误差中/内的频道波长。当前的温度值例如可由温度传感器(未绘示)所确定,其中温度传感器热连通于光收发器基板102和/或收发器壳体103。
在任何这种情况中,响应于受监控的频道波长和/或测量到的温度,温度波长控制器109能通过共用的加热装置111增加光发射次组件模块的温度。于一实施例中,温度波长控制器109能对存储器中的表格执行查阅,其中此表格相关于目标温度值及对应的电流值。
或者,电流值也可根据公式来决定,此公式计算测量到的温度及临界温度之间的差值并将此差值乘上一预设值以决定一作用电流(resulting electrical current)。举例来说,假设临界温度为摄氏0度且测量到的温度为-10度。电流量可由差值的绝对值(例如10)乘上预设电流值(例如10毫安培)所计算出。在此情况中,电流的量可因此等于每度的温度变化有约10毫安培,因此约100毫安培的电流被施加于共用的加热装置111。预设的电流值可通过制造过程中的校正常规程序(calibration routine)决定,但其他实施例也属于本发明的范围。以上示例性情况及测量值仅用于说明而不用于限定本发明。
或者或此外,电流值可于反馈回路(feedback loop)中决定,于此反馈回路中会逐渐增加施加到共用的加热装置111的电流直到测量的温度值达到或超过目标温度。因此,温度波长控制器109能于周期T中利用测量到的温度来调整电流目前的量(例如调高或调低),或是判断是否维持目前的电流位准。
如图1所进一步呈现,多频道的光接收次组件配置108包含一光学解复用器124、一光传感器阵列126(例如光二极管)及一跨阻抗放大器(trans-impedance amplifier,TIA)128(或称为放大电路),其中跨阻抗放大器128用于放大光学信号并将光学信号转换成电性信号。多频道的光接收次组件配置108可用板上的配置设置于光收发器基板102,而使得各个元件耦接并支撑于光收发器基板102。这有别于利用单独及独立的壳体的现有的光接收次组件方法,且这种壳体通常由金属所形成并包含用于容纳滤波器/面镜及其他用于将多频道光学信号解复用成频道波长(constituent channel wavelength)的主动/被动元件的腔体。
请参阅图2至图6,根据本发明呈现有示例性的一光次组件模块200的示例性实施例。如图式所示,光次组件模块200包含一基板202。基板202可被实施为如上图1所说明的光收发器基板102。基板202包含沿一长轴250延伸至一第二端205的一第一端203(也可称为光耦合端)。基板202还包含相对一第二安装面246设置的至少一第一安装面245。一光接收次组件配置208设置于第一安装面245且邻近于第一端203并包含板上或整合配置。于图2中的实施例中,光接收次组件配置208包含一解复用器224(例如阵列波导光栅)、一光输入端口225及一光耦合插座210。光接收次组件配置208的一实施例进一步详述于标题为“ReceiverOptical Subassembly(ROSA)Integrated on Printed Circuit Board Assembly(PCBA)”且专利申请号为16/142,466的共同审理中的美国专利申请案,该申请案的整体于此供参考。
接着,一光发射次组件配置206至少耦接于第二安装面246并邻近于基板202的第一端及光接收次组件配置208。如以下所详述,光发射次组件配置206能包含配合面,配合面用于直接地耦接第二安装面246并受第二安装面246支撑。光发射次组件配置206包含多个激光组件206-1至206-4,激光组件206-1至206-4用于将多个相关的频道波长λ1至λ4发射至外部发射光波导207(例如光纤)。如图式所示,激光组件206-1至206-4各包含一基座,能用于通过基板202的第一端203提供的这些凹槽252中的一相关凹槽进行边缘安装(edgemounting),这将于以下进一步详述。这些凹槽252也可称为光发射次组件安装部。凹槽252可由基板202形成,因此凹槽252及基板202可为单件式结构。然而,本发明并不以此为限,基板202及凹槽252可为组合式结构。
请特别参照图4至图6,如图式所示,基板202例如可包含一印刷电路板组件(printed circuit board assembly,PCBA)或其他合适的基板配置。基板202的第一端203界定出这些凹槽252,且凹槽252也可称为缺口(notch)。凹槽一并标示为252且个别标示为252-1至252-4,凹槽252-1至252-4可均匀地彼此间隔以使激光组件206-1至206-4能彼此邻设。这些凹槽252各提供一母配合部,母配合部用于配合及耦接于各个激光组件206-1至206-4中相对应的公配合部。这使得这些凹槽252及激光组件206-1至206-4能形成用于机械对齐(mechanical alignment)及整合的舌部及凹槽(凹凸匹配)的配置。于某些情况中,因为基板202可提供用于配合各个激光组件206-1至206-4的母配合端的公配合端,所以图4中的实施例不应解释为用于限制。
于任何情况中,这些凹槽252可用于在组装光次组件模块200的过程中沿X、Y及Z轴对齐各个激光组件。各个凹槽252至少提供相对彼此横向延伸的一第一配合面256-1及一第二配合面256-2。第一配合面256-1及第二配合面256-2各能提供限制相对X、Y及Z轴的活动的限位特征。举例来说,如图式所示,激光组件206-4可对齐并插设于相关的凹槽252-4中而使得激光组件206-4的公耦合部直接地邻靠于(abut)由凹槽252-4所界定的第一配合面256-1并直接地接触于第二配合面256-2并受第二配合面256-2支撑。因此,各个凹槽252的第一配合面256-1及第二配合面256-2使相关的一激光组件能轻易地对齐并稳固地耦接于基板202。这种舌部及凹槽的配置也将各个激光组件对齐于基板202的电性接点258而例如用于通过焊线(wire bond)259的电性耦合。各个激光组件206-1至206-4可接着例如通过焊接或其他合适的方法被贴附于基板202。
图7A至图7G一并呈现根据本发明一实施例的激光组件206-N的一示例。激光组件206-N也可称为立方激光组件(cuboid laser assembly)。激光组件206-N包含一基座708(也可称为基座部或立方基座部)。基座708包含一顶部,且顶部包含由基座708的多个侧壁所界定出的空腔706(或称为缺口)。空腔706至少提供一第一安装面709-1(请参阅图7E及图7F)。如图式所进一步呈现,一激光二极管(laser diode,LD)次安装件710耦接于第一安装面709-1。如图式所示,激光二极管次安装件710例如可包含具有多个线路714的印刷电路板(printed circuit board,PCB)。激光二极管712例如通过打线接合(wire bonding)的方式安装并电性耦接于激光二极管次安装件710。激光二极管712可包含一边缘发射二极管(edge emitting diode),边缘发射二极管用于沿光路径716发射频道波长,其中光路径716与设置在基座708及光耦合插座704中的一个或多个被动或主动的光学元件交会。举例来说,如图7G中的剖面示意图所示,光路径716延伸而通过聚焦透镜718、开口(aperture)723、光隔离器722及光纤分支(fiber stub)724。这种配置也可称为共线配置(colineararrangement)而使得激光二极管712、监控光二极管730、聚焦透镜718、开口723及光耦合插座沿共同使用的轴延伸。可调整光耦合插座704的尺寸而使其能供公套管插设,以允许与发射光波导(例如光纤)进行光学耦合。
接着,激光组件206-N的基座708还包含一底部727,底部727界定出一公耦合部711(请参阅图7B)。如图式所示,公耦合部711包含对应于母耦合部且大致上为弧形的轮廓/外型,其中母耦合部由基板202的这些凹槽252所界定。尤其,一第一配合面713-1界定出大致上为弧形的外形且第一配合面713-1的轮廓经设计而大致上对应于界定各个凹槽252的第一配合面256-1。因此,公耦合部711及母耦合部(例如基板202的凹槽252)可形成舌部及凹槽或是“锁合式(keyed)”配置。
公耦合部711还包含一肩部(shoulder),肩部至少部分由第二安装面712-2所界定。如先前所描述,各个激光组件能包含承靠于基板202(尤其是第二配合面256-2)的部分。激光组件206-N的第二安装面712-2可实质上为平坦的且第二安装面712-2的尺寸能设计成至少部分地直接接触于基板202的第二配合面256-2。为此,基板202的第一安装面245可根据第二配合面256-2支撑激光组件206-N的基座708的至少一部分。
接着,激光组件206-N还在空腔706中界定出一第二安装面709-2(请参阅图7F)。第一安装面709-1及第二安装面709-2可根据一表面726界定出一阶梯(step)部/肩部,其中表面726实质上相对各个第一安装面709-1及第二安装面709-2横向延伸并依附(adjoin)于第一安装面709-1及第二安装面709-2,这于图7G中更清楚地呈现。表面726包含预设高度而使监控光二极管次安装件728及监控光二极管730能以埋头配置(countersunk arrangement)的方式安装,进而使监控光二极管设置于激光二极管712及聚焦透镜718之间但实质上不会阻碍到沿光路径716发射的频道波长。此外,此埋头配置的方式还使得光路径716能实质上于聚焦透镜718的中心交会于聚焦透镜718。
须注意的是,虽然图5至图7G中的实施例绘示激光组件具有公耦合部且基板202包含母耦合部的配置,但本发明并不以此为限。举例来说,根据所需的配置,基板202可包含公耦合部且各个激光组件可包含母耦合部。
图8A至图8E一并呈现根据本发明一实施例的光次组件模块800的另一示例。如图式所示,光次组件模块800包含沿一长轴850从一第一端805延伸至一第二端807的一基板802。多个双激光组件806边缘安装于第二端807。须注意的是,并非为了限制而是为了清楚呈现,图8A中呈现的实施例没有绘示光接收次组件配置。光次组件模块800可实质上以类似于参照图2至图3的前述说明的光次组件模块200的方式所构成,故不再赘述。然而,图8A中的实施例包含多个双激光组件806,双激光组件806提供两个1ⅹ4阵列的双激光组件以提供总共八个(8)频道。双激光组件806可为包含1ⅹN阵列的其他配置,其中N为大于或等于2的数字。如图式所示,双激光组件806可以并排布置的方式均匀地彼此间隔以形成线性阵列。双激光组件因此有利地增加用于光次组件模块800的频道密度。
尤其,如以下所进一步详述,各个双激光组件806包含用于耦接于基板802的凹槽852(请参阅图8E)中的一安装部。如图式所进一步呈现,这些双激光组件806安装于第一安装面845及第二安装面846以使这些双激光组件稳固地受到定位。在光次组件模块800的制造过程中,这些双激光组件806可由各自能提供互锁配置(interlocking arrangement)的基座部的对齐而分别耦接于相应的凹槽852的相应凹槽。凹槽852可设置于预设的位置并相对彼此间隔,借以使相关的双激光组件能轻易地沿X、Y及Z轴对齐。须注意的是,双激光组件806的结构通过限制活动范围来确保相对各个X、Y及Z轴的适当对齐。因此,制造过程中的贴合可仅通过将双激光组件806耦接于凹槽852中来执行。
一加热元件(于此也称为加热装置)811(请参阅图8D)可设置于这些双激光组件806。加热元件811可实质上相对基板802的长轴850横向延伸。加热元件811可通过调整温度来使频道波长稳定。加热元件811可包含如线圈(如图式所示)的电阻式加热装置(resistive heating device)或是其他合适的装置。虽然图8D中的实施例呈现单一的加热装置,具体来说是单一的加热元件,但本发明并不以此为限。根据本发明的光发射次组件可包含N个加热装置。举例来说,包含两个加热线圈的两个加热装置能共同包含复合式共用加热装置,且可设置于双激光组件806的相对两侧。这可允许各个相应列的激光二极管通过相关的加热装置被独立地加热或是通过一并施加在这些加热装置的相同电流并作为单一的单元被加热。
须注意的是,于此描述的加热元件811及其特征可同样地被经过些微的修饰后的图2至图7G中的激光组件所使用。此外,加热元件811可设置于激光组件上的其他位置而无须如图8D所示设置于顶面或底面。
温控多频道光发射次组件还包含用于控制加热元件811的一温度波长控制系统(或芯片)766(请参阅图8D)。温度波长控制系统766可被实施为如参照图1的前述说明的温度波长控制器109。温度波长控制系统766例如可使用硬件、软件及固件的任何结合来实施,且可如图8D所示位于电路板。
于本实施例中,这些双激光组件806可精确地称为温度控制多频道光发射次组件。如以下所详述,温度控制系统一并地/均匀地控制激光器的温度以提供具有所期望的波长精准度或准确度的至少一波长。于一示例中,各个激光器的温度维持在-5及70℃之间的运行范围的±1℃之内,以将波长精准度或准确度维持在约±2nm。温度控制系统能通过均匀地将激光器的温度升高至全域温度来调节光发射次组件温度。可以响应于与发出最短频道波长的激光器相关的受监控波长来选择全域温度。或者,或此外,如上所述,可基于低于预设临界温度的测量温度来选择全域温度。
于运行过程中,举例来说,加热元件811可用于为了双激光组件806建立一致的全域温度。加热元件811可被用来一并地将各个双激光组件806的区域温度提升至或超过全域温度,以例如调整最短频道波长。各个双激光组件的基座908(或称为本体)(请参阅图9A)促进设置于其的激光配置,尤其是各个激光配置的激光二极管的热连通。
于一实施例中,可通过一调谐(tunning)阶段来选择全域温度T1,由此例如通过温度波长控制器109经由波长计123来监视发出的频道波长,且双激光组件806的温度上升直到被监控的频道波长位于额定误差内(例如位于±10nm内且较佳地是位于±2nm内)。于本实施例中,最短的发出频道波长可受到监控。或者,可监控激光二极管的顶部列中的最短频道波长以及激光二极管的底部列中的最短频道波长。在这个调谐阶段中,温度的增加可用逐渐增加的方式呈现,例如通过施加预设量的电流(例如10至100毫安培)于共用的加热元件811之间而使温度增加摄氏1至5度。响应于在误差内的受监控的频道波长,全域温度T1接着被设定为相等于目前的温度,其中目前的温度由温度传感器所提供或是根据内插法计算施加在共用的加热元件811的电流量所得到。因此,在调谐阶段结束时,具有最短频道波长的一个或多个激光器接着被调整到它的额定频道波长,且其它的激光器也被加热至全域温度T1而因此被粗略化地调整到他们的额定频道波长的约10nm的范围内,较佳地是调整到他们的额定频道波长的约2nm的范围内。
于一实施例中,调谐阶段也能包含通过温度传感器及施加电流到共用的加热装置111而测量双激光组件阵列的当前温度。激光器的温度可接着通过在预设的时间内施加渐增的电流而逐渐被增加,直到目前测量到的温度到达全域温度T1。举例来说,如上所述,全域温度T1可根据查阅表格或公式来决定。于本实施例中,使用温度传感器有利地消除了在调整过程中监控发出的频道波长的必要性,并因此消除了具有波长及其他支持电路的必要性。
一旦经过调谐(tuned),温度波长控制系统766能为双激光组件维持全域温度。尤其,温度波长控制系统766可持续施加特定量的电流以将激光器的温度维持在全域温度。温度波长控制系统766可接着从温度传感器(未绘示)接收周期性的温度测量(例如为温度信号),并在测量到的温度及全域温度之间的差值超过预设临界值(例如摄氏1至5度)的情况下执行上述重新调谐(re-tuning)的操作。在这种情况中,如上述的调谐阶段可用来使激光器的温度实质上相等于全域温度T1。也可周期性地或以任何间隔(例如以每次启动为间隔)执行上述为了决定全域温度的调谐过程。
因此,于此描述的根据实施例的温控多频道光发射次组件使双激光组件806能一并地热调谐(thermally tuned)到至少确保发出最短额定频道波长的全域温度。其他激光器所发出的频道波长则例如保持于额定频道波长的约±10nm的范围内,较佳地为±2nm的范围内。相较个别加热及冷却各个激光器的其他方法,温度控制和波长调谐可用较不复杂的电路以较低的功耗在较小的空间中实现。
为了方便及清楚说明,图9A单独呈现双激光组件806-N的一示例。如图式所示,双激光组件806-N包含一基座908,基座908具有延伸至一第二端906的一第一端905。第一端905可电性耦接于相关的发射连接电路(未绘示),且因此也可称为电性耦合端。另一方面,第二端906邻近于光纤耦合插座909-1、909-2,且因此可称为光耦合端。
基座908至少包含第一安装部901-1及第二安装部901-2,第一安装部901-1及第二安装部901-2相对彼此设置以分别安装于第一激光配置956-1及第二激光配置956-2。于一实施例中,第一安装部901-1与第二安装部901-2及相关的激光配置可实质上为对称的以提供双激光配置。举例来说,图9D中的实施例绘示基座908如何提供实质上相对基座908的顶部及底部对称的轮廓/外型,且第一激光配置956-1及第二激光配置956-2实质上互为彼此的镜像(mirror image)。
请特别参照图9A至图9C,第一安装部901-1包含一第一安装面910-1,第一安装面910-1用于安装于平行光纤耦合插座909-1、909-2的长轴延伸的主动和/或被动光学元件。如图式所示,第一安装部901-1还包含一激光二极管驱动器(laser diode driver,LDD)次安装件911-1。激光二极管驱动器次安装件911-1包含安装并电性耦接于其的一激光二极管驱动器芯片931-1。同样地,激光二极管驱动器次安装件911-1包含安装并电性耦接于其的第一滤波电容器932-1及第二滤波电容器932-2。第一安装部901-1还包含一第一激光二极管930-1,第一激光二极管930-1安装于第一安装面910-1并设置于激光二极管驱动器次安装件911-1及第一聚焦透镜918-1之间。接续于激光二极管驱动器次安装件911-1的是一凹槽安装区920-1。如以下进一步所述,凹槽安装区920-1提供埋头配置,此埋头配置使得第一聚焦透镜918-1的中心能实质上对齐于第一激光二极管930-1的发光表面/面。
第二安装部901-2包含一第二安装面910-2,第二安装面910-2用于安装于沿光纤耦合插座909-1、909-2的长轴平行延伸的主动和/或被动光学元件。如图式所示,第二安装面910-2包含一激光二极管驱动器次安装件911-2。激光二极管驱动器次安装件911-2包含安装并电性耦接于其的一激光二极管驱动器芯片931-2。同样地,激光二极管驱动器次安装件911-2包含安装并电性耦接于其的第一滤波电容器932-3及第二滤波电容器932-4。第二安装部901-2还包含一激光二极管930-2,激光二极管930-2安装于第二安装面910-2并设置于激光二极管驱动器次安装件911-2及第二聚焦透镜918-2之间。接续于激光二极管驱动器次安装件911-2的是一凹槽安装区920-2。凹槽安装区920-2提供埋头配置,埋头配置使第二聚焦透镜918-2的中心能实质上对齐于激光二极管930-2的发光表面/面。
如上所述,各个双激光组件能轻易地耦接于相对应的凹槽852中以安装于基板802。图9A、图9B及图9D详细呈现有一个示例性的安装部980。请特别参阅图9D,安装部980由基座908所界定且包含彼此相对设置的一第一侧壁962-1及一第二侧壁962-2。第一侧壁962-1及第二侧壁962-2各支撑第一安装面910-1及第二安装面910-2并由实质上相对其横向延伸的表面所界定。第一侧壁962-1及第二侧壁962-2分别过渡(transition)至第一渐缩侧壁964-1及第二渐缩侧壁964-2。一配合面965依附于第一渐缩侧壁964-1及第二渐缩侧壁964-2。
基座908可因此提供所谓的“工”或“眼”形梁,其包含于配合面965由中间部或腹板(web)连接的顶凸板(flange)970-1及底凸板970-2。中间部的渐缩使得基座908能自对齐(self-align)至相关的凹槽852中。配合面965可因此在基座908插设于相关的凹槽中时直接地邻靠或者是邻近于基板902。第一渐缩侧壁964-1与第二渐缩侧壁964-2和/或第一侧壁962-1与第二侧壁962-2也可直接邻靠于基板902或者邻近于基板902,且可因此也可提供额外的配合面来稳固地将双激光组件806-N定位于相关的凹槽852中。
请参阅图9E,根据一实施例呈现有沿割面线E-E(请参阅图9B)绘示的双激光组件806-N的剖面示意图。如图式所示,第一安装部901-1包含一第一激光配置944-1。第一激光配置944-1包含第一激光二极管驱动器芯片931-1、第一激光二极管930-1及第一监控光二极管929-1。第二安装部901-2包含一第二激光配置944-2。第二激光配置944-2包含第二激光二极管驱动器芯片931-2、第二激光二极管930-2及第二监控光二极管929-2。第一激光配置944-1及第二激光配置944-2用于分别将相关的频道波长发射至第一光路径916-1及第二光路径。第一光路径916-1及第二光路径可实质上彼此平行延伸并例如在发射到外部发射光纤上之前通过多个主动和/或被动光学元件。举例来说,第一光路径916-1通过光纤耦合插座909-1、第一光隔离器922-1及第一光纤分支924-1。同样地,第二光路径916-2通过光纤耦合插座909-2、第二光隔离器922-2及第二光纤分支924-2。图9E中呈现的实施例可称为共线配置而使得各个激光二极管驱动器芯片、激光二极管及监控光二极管沿相同的轴线设置。
本发明的一配置包含一激光组件。激光组件包含由多个侧壁界定的一基座。基座至少包含第一表面、开口及公耦合部。第一表面用于安装激光配置。开口用于光学对齐激光配置及光耦合插座。公耦合部由这些侧壁的至少其中一个所界定。公耦合部至少由第一配合面所界定,且第一配合面实质上相对第一安装面横向延伸。公耦合部的外形被改变而大致上对应于光收发器模块的印刷电路板的配合凹槽。
本发明的另一配置包含光收发器。光收发器包含壳体及光收发器模块。壳体界定出用于容纳光收发器模块的空腔。光收发器模块至少部分设置于壳体的空腔中。光收发器模块包含基板。基板具有延伸到第二端的第一端。基板至少具有第一安装面、多个配合凹槽及多个激光组件。配合凹槽位于基板的第一端且用于耦接于激光组件。各个激光组件包含基座。基座至少提供用于安装激光配置及公耦合部的第一表面。公耦合部至少由第一配合面界定。第一配合面实质上相对第一安装面横向延伸且第一配合面的外形大致上对应于这些配合凹槽中的其中一个。
根据本发明一配置公开有一种光次组件模块。光次组件模块包含一基板、多个激光组件的一阵列以及一电阻式加热装置。基板提供用于耦接于至少一光学元件的至少一安装面。基板由延伸至一第二端的一第一端界定。激光组件的阵列耦接并邻近于基板的第一端。激光组件的阵列用于发出多个频道波长。电阻式加热装置热耦接于激光组件的阵列中的各个激光组件以建立用于激光组件的阵列的一全域温度。
根据本发明另一配置公开有一种多频道光收发器。多频道光收发器包含一可插拔收发器模块以及一多频道光接收次组件。可插拔收发器模块包含一基板、多个激光组件的一阵列以及一电阻式加热装置。基板提供用于耦接于至少一光学元件的至少一安装面。基板由一第一端及一第二端所界定。第一端用于光学耦接于多个光学波导。第二端用于电性耦接于一发射连接电路。激光组件的阵列耦接并邻近于基板的第一端。激光组件的阵列用于发出多个频道波长。电阻式加热装置设置于多个激光组件的阵列之间。电阻式加热装置热耦接于激光组件的阵列中的各个激光组件以建立用于激光组件的阵列的一全域温度。多频道光接收次组件设置于基板。
根据本发明另一配置公开有一种用于一多频道光发射次组件的温度调控的电脑实施方法,其中多频道光发射次组件具有多个激光组件及设置并热连通于各个激光组件的一共用加热装置。电脑实施方法包含通过一控制器接收对应于多频道光发射次组件的一温度的一测量信号,通过控制器根据测量信号决定一全域温度及与全域温度相关的相对应的一电流,以及通过控制器将电流施加至共用加热装置以使共用加热装置产生热并将多频道光发射次组件的各个激光组件的温度实质上提高到全域温度。
虽然本发明的原理已于此描述,但是可以理解的是,本领域技术人员可理解这些叙述仅为示例性的而不用于限定本发明的范围。除了于此描述及呈现的示例性实施例之外,其他的实施例也位于本发明的范围内。本领域技术人员当可进行一些修改及替换,且这些修改及替换也位于本发明的范围内并仅以下述的权利要求书为限。

Claims (16)

1.一种光次组件模块,其特征在于,包含:
一基板,提供用于耦接于至少一光学元件的至少一安装面,该基板由延伸至一第二端的一第一端所界定;
多个激光组件的一阵列,耦接并邻近于该基板的该第一端,该些激光组件的该阵列用于发出多个频道波长;以及
一电阻式加热装置,热耦接于该些激光组件的该阵列中的各该激光组件,以为该些激光组件的该阵列建立一全域温度;
其中该些激光组件的该阵列中的各个该激光组件包含一基座,该基座具有彼此相对设置的一第一安装面及一第二安装面,且该第一安装面及该第二安装面分别包含设置于其上的一第一激光配置及一第二激光配置,该第一激光配置及该第二激光配置用于相对彼此发出不同的频道波长。
2.如权利要求1所述的光次组件模块,其特征在于,还包含电性耦接于该电阻式加热装置的一温度波长控制器,该温度波长控制器用于确定施加到该电阻式加热装置的一电流,以使该电阻式加热装置为该些激光组件的该阵列建立该全域温度。
3.如权利要求2所述的光次组件模块,其特征在于,该温度波长控制器基于来自与该光次组件模块相关的一温度传感器的一温度信号确定该电流。
4.如权利要求2所述的光次组件模块,其特征在于,该温度波长控制器基于一波长计的一输出确定该电流,该波长计监控该光次组件模块发出的该些频道波长中的至少其中一个。
5.如权利要求4所述的光次组件模块,其特征在于,该些频道波长中的该至少其中一个为发出的该些频道波长中最短的频道波长。
6.如权利要求1所述的光次组件模块,其特征在于,该电阻式加热装置包含一线圈,该线圈延伸于该些激光组件的该阵列。
7.如权利要求1所述的光次组件模块,其特征在于,该些激光组件的该阵列包含用于输出八个不同的频道波长的两个1ⅹ4阵列的激光器。
8.如权利要求1所述的光次组件模块,其特征在于,该基板还包含一光接收次组件配置,该光接收次组件配置耦接于该基板的该第一端并邻近于该些激光组件的该阵列。
9.如权利要求1所述的光次组件模块,其特征在于,该第一激光配置及该第二激光配置各包含一激光二极管驱动器、一监控光二极管及一激光二极管。
10.如权利要求1所述的光次组件模块,其特征在于,该基座包含一安装部,该安装部至少部分由一第一渐缩侧壁及一第二渐缩侧壁所界定。
11.如权利要求10所述的光次组件模块,其特征在于,该安装部用于耦接于该基板的该第一端所提供的相对应的一缺口,且该安装部及该缺口形成一舌部及凹槽配置以提供该基座及该基板的机械对齐。
12.如权利要求1所述的光次组件模块,其特征在于,该光次组件模块用以发射区域网络波分复用频道波长。
13.一种多频道光收发器,其特征在于,该多频道光收发器包含:
一可插拔收发器模块,包含:
一基板,提供用于耦接于至少一光学元件的至少一安装面,该基板由一第一端及一第二端所界定,该第一端用于光学耦接于多个光学波导,该第二端用于电性耦接于一发射连接电路;
多个激光组件的一阵列,耦接并邻近于该基板的该第一端,该些激光组件的该阵列用于发出多个频道波长;
一电阻式加热装置,设置于多个激光组件的该阵列之间,该电阻式加热装置热耦接于该些激光组件的该阵列中的各该激光组件,以为该些激光组件的该阵列建立一全域温度;以及
一多频道光接收次组件,设置于该基板;以及
一温度波长控制器,用于至少监控该些激光组件的该阵列中的一第一激光组件发出的多个频道波长,并响应于所监控的该些频道波长来维持该全域温度。
14.如权利要求13所述的多频道光收发器,其特征在于,该第一激光组件发出该些频道波长中最短的频道波长。
15.如权利要求13所述的多频道光收发器,其特征在于,该些激光组件的该阵列中的各该激光组件为用以通过一第一激光配置及一第二激光配置以该些频道波长中两个不同的频道波长发射激光的双激光组件。
16.如权利要求13所述的多频道光收发器,其特征在于,该基板的该第一端由多个凹槽所界定,各该凹槽用于容纳相对应的该激光组件的一安装部,以耦接至相对应的该激光组件并将相对应的该激光组件对齐于该基板。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112965188A (zh) * 2021-03-23 2021-06-15 成都优博创通信技术有限公司 一种激光器加热组件以及光模块

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113296198A (zh) * 2020-02-21 2021-08-24 佑胜光电股份有限公司 光发射组件、光学收发模块及光纤缆线模块
US11409062B2 (en) * 2019-03-18 2022-08-09 Usenlight Corporation Optical transceiver module and optical cable module
US11347010B2 (en) * 2019-03-18 2022-05-31 Usenlight Corporation Optical transceiver module and optical cable module
US11057112B1 (en) * 2020-01-08 2021-07-06 Applied Optoelectronics, Inc. Monitor photodiode (MPD) submount for vertical mounting and alignment of monitoring photodiodes
US11385426B2 (en) * 2021-03-09 2022-07-12 Arista Networks, Inc. Pluggable optics module with octal SN or MDC sockets
CN115150002A (zh) * 2021-03-31 2022-10-04 华为技术有限公司 光通信方法和装置

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6275317B1 (en) * 1998-03-10 2001-08-14 Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp. Hybrid integration of a wavelength selectable laser source and optical amplifier/modulator
US6449295B1 (en) * 1999-11-23 2002-09-10 Litton Systems, Inc. Method and system for generating laser light
US20030087505A1 (en) * 2000-11-14 2003-05-08 Peter Deane Method and apparatus for adapting a miniature form-factor connector to a standard format fiber optic connector plug
CN1883087A (zh) * 2003-12-10 2006-12-20 松下电器产业株式会社 激光光源和二维图像形成装置
CN102928131A (zh) * 2012-10-09 2013-02-13 西安交通大学 一种石英谐振梁式微压力传感器芯片
US20130208745A1 (en) * 2012-02-09 2013-08-15 Finisar Corporation Heat-swap device and method
WO2013132381A1 (en) * 2012-03-06 2013-09-12 Koninklijke Philips N.V. Light emitting arrangement
US20150055960A1 (en) * 2013-08-26 2015-02-26 Applied Optoelectronics, Inc. Heated laser package with increased efficiency for optical transmitter systems
US20150256261A1 (en) * 2013-02-06 2015-09-10 Applied Optoelectronics, Inc. Coaxial transmitter optical subassembly (tosa) with cuboid type to laser package and optical transceiver including same
CN105144508A (zh) * 2013-02-22 2015-12-09 祥茂光电科技股份有限公司 温控多信道光发射次模块以及具有此温控多信道光发射次模块的光收发器模块
US9496959B1 (en) * 2015-07-01 2016-11-15 Inphi Corporation Photonic transceiving device package structure
US20170059796A1 (en) * 2015-08-28 2017-03-02 Usenlight Corp. Optical transceiver module and optical cable module
CN107390331A (zh) * 2017-09-12 2017-11-24 中航海信光电技术有限公司 一种并行光收发模块
CN206878309U (zh) * 2017-06-28 2018-01-12 青岛镭创光电技术有限公司 双波长激光器
US20180278020A1 (en) * 2017-03-22 2018-09-27 Oclaro Japan, Inc. Submount, optical transmitter module, optical module, optical transmission equipment, and control method therefor
CN109188614A (zh) * 2018-08-28 2019-01-11 武汉电信器件有限公司 双载波集成光器件及光电模块

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5966487A (en) * 1997-05-27 1999-10-12 Methode Electronics, Inc. External pluggable high frequency data communication module
WO2003032549A2 (en) * 2001-10-09 2003-04-17 Infinera Corporation Digital optical network architecture
US6821028B2 (en) * 2002-08-30 2004-11-23 Digital Optics Corp. Optical and mechanical interface between opto-electronic devices and fibers
JP2007305516A (ja) * 2006-05-15 2007-11-22 Fujitsu Ltd 同軸コネクタ、コネクタ組立体、プリント基板、及び電子装置
US8285151B2 (en) * 2006-10-20 2012-10-09 Futurewei Technologies, Inc. Method and system for hybrid integrated 1XN DWDM transmitter
JP2009081512A (ja) * 2007-09-25 2009-04-16 Fujitsu Ltd 光送信装置および設定値決定方法
US8929748B2 (en) * 2010-03-16 2015-01-06 Source Photonics Tunable dense wavelength division multiplexing transceiver, circuits and devices therefor, and methods for making and using such transceivers, circuits and devices
US8704433B2 (en) * 2011-08-22 2014-04-22 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device package and light unit
JP2013153136A (ja) * 2011-12-27 2013-08-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光モジュール及び光トランシーバ
TWM484713U (zh) * 2014-03-10 2014-08-21 Luxnet Corp 可替換式光發射模組及搭載有可替換式光發射模組的光收發器
US9964720B2 (en) * 2014-06-04 2018-05-08 Applied Optoelectronics, Inc. Monitoring and controlling temperature across a laser array in a transmitter optical subassembly (TOSA) package
US9553671B1 (en) * 2015-07-07 2017-01-24 Inphi Corporation Package structure for photonic transceiving device
US9696503B2 (en) * 2015-09-10 2017-07-04 Applied Optoelectronics, Inc. Multi-channel transmitter optical subassembly (TOSA) with an optical coupling receptacle providing an off-center fiber
US9876576B2 (en) * 2016-03-17 2018-01-23 Applied Optoelectronics, Inc. Layered coaxial transmitter optical subassemblies with support bridge therebetween
JP6789667B2 (ja) * 2016-05-13 2020-11-25 日本ルメンタム株式会社 プリント回路基板、及び光モジュール
US9923635B2 (en) * 2016-06-08 2018-03-20 Applied Optoelectronics, Inc. Optical transmitter or transceiver including reversed planar lightwave circuit (PLC) splitter for optical multiplexing
US10295768B2 (en) * 2016-07-08 2019-05-21 Finisar Corporation Chip on leadframe optical subassembly
US9891395B2 (en) * 2016-07-14 2018-02-13 Applied Optoelectronics, Inc Optical transmitter or transceiver including optical multiplexer with input and output ports on a single side
US10247892B2 (en) * 2016-08-19 2019-04-02 Applied Optoelectronics, Inc. Optical transceiver module having a partitioned housing
JP6763340B2 (ja) * 2017-05-10 2020-09-30 I−Pex株式会社 コネクタ
JP6920898B2 (ja) * 2017-06-23 2021-08-18 日本ルメンタム株式会社 光モジュール、及び光伝送装置

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6275317B1 (en) * 1998-03-10 2001-08-14 Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp. Hybrid integration of a wavelength selectable laser source and optical amplifier/modulator
US6449295B1 (en) * 1999-11-23 2002-09-10 Litton Systems, Inc. Method and system for generating laser light
US20030087505A1 (en) * 2000-11-14 2003-05-08 Peter Deane Method and apparatus for adapting a miniature form-factor connector to a standard format fiber optic connector plug
CN1883087A (zh) * 2003-12-10 2006-12-20 松下电器产业株式会社 激光光源和二维图像形成装置
US20130208745A1 (en) * 2012-02-09 2013-08-15 Finisar Corporation Heat-swap device and method
WO2013132381A1 (en) * 2012-03-06 2013-09-12 Koninklijke Philips N.V. Light emitting arrangement
CN102928131A (zh) * 2012-10-09 2013-02-13 西安交通大学 一种石英谐振梁式微压力传感器芯片
US20150256261A1 (en) * 2013-02-06 2015-09-10 Applied Optoelectronics, Inc. Coaxial transmitter optical subassembly (tosa) with cuboid type to laser package and optical transceiver including same
CN105144508A (zh) * 2013-02-22 2015-12-09 祥茂光电科技股份有限公司 温控多信道光发射次模块以及具有此温控多信道光发射次模块的光收发器模块
US20150055960A1 (en) * 2013-08-26 2015-02-26 Applied Optoelectronics, Inc. Heated laser package with increased efficiency for optical transmitter systems
US9496959B1 (en) * 2015-07-01 2016-11-15 Inphi Corporation Photonic transceiving device package structure
US20170059796A1 (en) * 2015-08-28 2017-03-02 Usenlight Corp. Optical transceiver module and optical cable module
US20180278020A1 (en) * 2017-03-22 2018-09-27 Oclaro Japan, Inc. Submount, optical transmitter module, optical module, optical transmission equipment, and control method therefor
CN206878309U (zh) * 2017-06-28 2018-01-12 青岛镭创光电技术有限公司 双波长激光器
CN107390331A (zh) * 2017-09-12 2017-11-24 中航海信光电技术有限公司 一种并行光收发模块
CN109188614A (zh) * 2018-08-28 2019-01-11 武汉电信器件有限公司 双载波集成光器件及光电模块

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112965188A (zh) * 2021-03-23 2021-06-15 成都优博创通信技术有限公司 一种激光器加热组件以及光模块

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Publication number Publication date
US20200373737A1 (en) 2020-11-26
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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