CN115166911A - 晶体管外形封装光收发器 - Google Patents

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Abstract

一种晶体管外形封装光收发器，包括晶体管外形封装、组件座、激光器、第一波分复用棱镜以及第二波分复用棱镜、第一光电探测器以及第二光电探测器。组件座设置于晶体管外形封装内部。激光器安装于组件座，激光器发射一输出光信号，並朝晶体管外形封装外傳輸。第一波分复用棱镜、第二波分复用棱镜、第一光电探测器以及第二光电探测器安装于组件座。输出光信号依序通过第一波分复用棱镜以及第二波分复用棱镜，第一输入光信号经由第一波分复用棱镜传输至第一光电探测器，第二输入光信号通过第一波分复用棱镜，并经由第二波分复用棱镜传输至第二光电探测器。本发明可以有效减少晶体管外形封装的物料，并且减少气密封装晶体管外形封装以及光耦合的次数，有效降低组装程序的复杂度。

Description

晶体管外形封装光收发器
技术领域
本发明有关于一种晶体管外形封装光收发器，尤指一种采用单纤三向晶体管外形封装模式的晶体管外形封装光收发器。
背景技术
光纤通讯网路具有低传输损失、高数据保密性、优秀的抗干扰性，以及超大频宽等特性，已是现代主要的资讯通讯方式，其中，用于接受来自光纤网路的光讯号并将其转换成电讯号传输，及/或将电讯号转换成光讯号再藉由光纤网路向外传输的光收发器(OpticalTransceiver)是光纤通讯技术中最重要的基础元件之一。
然而，传统单纤三向器件分别由三个独立的晶体管外形封装组件组装而成，每一个晶体管外形封装组件都需要进行单独贴片，金线键合及气密封装等程序，且须分别与滤光器光耦合，导致组装程序复杂，影响产品的良率以及产量。
发明内容
有鉴于此，在本发明一实施例中，提供一种晶体管外形封装光收发器，能够減小組件體積並简化组装程序，以提高組件的稳定性。
本发明一实施例揭露一种晶体管外形封装光收发器，包括晶体管外形封装、组件座、激光器、第一波分复用棱镜以及第二波分复用棱镜、第一光电探测器以及第二光电探测器。组件座设置于晶体管外形封装内部。激光器安装于组件座，激光器发射一输出光信号，並朝晶体管外形封装外傳輸。第一波分复用棱镜、第二波分复用棱镜第一光电探测器以及第二光电探测器安装于组件座。输出光信号依序通过第一波分复用棱镜以及第二波分复用棱镜，第一输入光信号经由第一波分复用棱镜传输至第一光电探测器，第二输入光信号通过第一波分复用棱镜，并经由第二波分复用棱镜传输至第二光电探测器。
根据本发明一实施例，上述晶体管外形封装包括一晶体管外形头部，用以设置上述组件座；以及一晶体管外形帽部，与上述晶体管外形头部耦接，并与上述晶体管外形头部形成密闭空间以容纳上述组件座。
根据本发明一实施例，上述组件座包括一基板、设置于上述基板一侧的第一支撑座以及设置于上述基板另一侧的第二支撑座，其中上述第一波分复用棱镜以及上述第二波分复用棱镜设置于上述基板，上述第一光电探测器设置于上述第一支撑座，以及上述第二光电探测器设置于上述第二支撑座。
根据本发明一实施例，上述第一光电探测器以及上述第二光电探测器相对于上述晶体管外形头部的距离不同。
根据本发明一实施例，上述组件座更包括一第三支撑座，设置于上述基板并位于上述第一支撑座以及上述第二支撑座之间，上述第三支撑座用以设置一监控式光电探测器。
根据本发明一实施例，上述基板、上述第一支撑座、上述第二支撑座、以及上述第三支撑座为一体成型的结构。
根据本发明一实施例，上述组件座与上述晶体管外形头部为一体成型的结构。
根据本发明一实施例，上述第一光电探测器为雪崩式光电探测器，上述第二光电探测器为PIN二极管。
根据本发明一实施例，上述激光器、上述第一波分复用棱镜以及上述第二波分复用棱镜位于一轴线上，上述第一光电探测器以及上述第二光电探测器位于上述轴线两侧。
根據本發明實施例所提供的晶体管外形封装光收发器，将激光器以及两个不同波长的光电探测器贴装在单一晶体管外形封装(例如TO85器件)中，相较于传统单纤三向器件分别由三个独立的晶体管外形封装组件组装而成，可以有效减少晶体管外形头部以及晶体管外形帽部的物料，并且减少气密封装晶体管外形头部以及晶体管外形帽部以及光耦合的次数，有效降低组装程序的复杂度，相对的，提高了产品的良率以及产量。
附图说明
图1显示根据本发明一实施例所述的晶体管外形封装光收发器的示意图。
图2显示根据本发明一实施例所述的晶体管外形封装光收发器，移除晶体管外形帽部的示意图。
图3显示根据本发明一实施例所述的晶体管外形封装光收发器，移除晶体管外形帽部的示意图，并加入光路的说明。
主要元件符号说明
10 晶体管外形封装光收发器
12 光纤端子
14 晶体管外形头部
16 晶体管外形帽部
18 电导体引脚
20 组件座
31 基板
33 第一支撑座
35 第二支撑座
36 第三支撑座
37 第一波分复用棱镜
39 第二波分复用棱镜
41 激光器
43 第一光电探测器
45 第二光电探测器
47 监控式光电探测器
L1 输出光信号
L2、L3 输入光信号
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图与实施例对本发明进一步的详细描述，应当理解，本发明提供许多可供应用的发明概念，其可以多种特定型式实施。本领域技术人员可利用这些实施例或其他实施例所描述的细节及其他可以利用的结构，逻辑和电性变化，在没有离开本发明的精神与范围之下以实施发明。
本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各元件的配置为说明之用，并非用以限制本发明。且实施例中图式标号的部分重复，系为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。其中，图示和说明书中使用的相同的元件编号系表示相同或类似的元件。本说明书的图示为简化的形式且并未以精确比例绘制。为清楚和方便说明起见，方向性用语(例如顶、底、上、下以及对角)系针对伴随的图示说明。而以下说明所使用的方向性用语在没有明确使用在以下所附的申请专利范围时，并非用来限制本发明的范围。
再者，在说明本发明一些实施例中，说明书以特定步骤顺序说明本发明的方法以及(或)程序。然而，由于方法以及程序并未必然根据所述的特定步骤顺序实施，因此并未受限于所述的特定步骤顺序。熟习此项技艺者可知其他顺序也为可能的实施方式。因此，于说明书所述的特定步骤顺序并未用来限定申请专利范围。再者，本发明针对方法以及(或)程序的申请专利范围并未受限于其撰写的执行步骤顺序，且熟习此项技艺者可了解调整执行步骤顺序并未跳脱本发明的精神以及范围。
图1显示根据本发明一实施例所述的晶体管外形封装光收发器的示意图。根据本发明实施例，光收发器采用单纤三向晶体管外形封装模式。如图所示，根据本发明一实施例所述的晶体管外形(Transistor Outline，TO)封装光收发器10与光纤端子12连接，光纤端子12用于对准晶体管外形封装光收发器10与光纤之间的光传输轴。晶体管外形封装光收发器10包括晶体管外形封装，晶体管外形封装由晶体管外形头部14以及晶体管外形帽部16构成。晶体管外形头部14以及晶体管外形帽部16以气密状态组装，并形成一密闭空间。另外，晶体管外形头部14底部延伸出多个穿过晶体管外形头部14的电导体引脚18。在本实施例中，管座引脚18呈直列式布局，在其他实施例中也可呈圆形布置，以在高频率范围下获得较好的RF性能。
图2显示根据本发明一实施例所述的晶体管外形封装光收发器，移除晶体管外形帽部16的示意图。如图所示，根据本发明一实施例所述的晶体管外形(TransistorOutline，TO)封装光收发器10包括组件座20。组件座20设置于由晶体管外形头部14以及晶体管外形帽部16所构成的晶体管外形封装内的密闭空间中，并设置于晶体管外形头部14上。根据本发明一实施例，组件座20与晶体管外形头部14是独立的组件，组件座20可透过黏贴的方式设置于晶体管外形头部14上。根据本发明另一实施例，组件座20与晶体管外形头部14可以整合为一体成型的组件，若将组件座20与晶体管外形头部14整合为一体成型，更可提高组装的效率。
组件座20包括基板31、设置于基板31一侧的第一支撑座33、设置于基板31另一侧的第二支撑座35以及第三支撑座36。根据本发明一实施例，基板31、第一支撑座33、第二支撑座35以及第三支撑座36可为一体成型的结构，當基板31、第一支撑座33、第二支撑座35以及第三支撑座36一体成型时，可具有相同的材质，例如金属或塑胶。在其他实施例中，组件座20也可由基板31、第一支撑座33、第二支撑座35以及第三支撑座36透过组装组合而成。基板31、第一支撑座33、第二支撑座35以及第三支撑座36分别具有组件设置面，而第一支撑座33以及第二支撑座35的组件设置面彼此平行，且分别与第三支撑座36的组件设置面正交。第一支撑座33、第二支撑座35以及第三支撑座36的组件设置面分别与基板31的组件设置面正交。具体而言，第一支撑座33、第二支撑座35以及第三支撑座36分别朝远离基板31的方向延伸。第一波分复用棱镜(wavelength division multiplexing prism)37、第二波分复用棱镜39以及激光器41设置于基板31的组件设置面，第一光电探测器43设置于第一支撑座33，第二光电探测器45设置于第二支撑座35，而监控式光电探测器47设置于第三支撑座36。根据本发明一实施例，监控式光电探测器47、激光器41、第一波分复用棱镜37以及第二波分复用棱镜39位于一轴线上，而第一光电探测器43以及第二光电探测器45位于上述轴线两侧，在其他实施例中，第一光电探测器43以及第二光电探测器45也可位于上述轴线的同一侧。必须说明的是，为了避免光路受到影响，第一光电探测器43以及第二光电探测器45相对于晶体管外形头部14的距离必须不同。另外，第一波分复用棱镜37以及第二波分复用棱镜39可为两个独立的组件，也可为整合为一体的波分复用棱镜。
图3显示根据本发明一实施例所述的晶体管外形封装光收发器，移除晶体管外形帽部16的示意图，并加入光路的说明。根据本发明实施例所述的光收发器，基于以太无源光网(EP0N)和千兆无源光网(GP0N)的FTTH技术方案，采用1310nm、1490nm、1550nm三波长分配方案。其中光信号波长1490nm用于语音、数据和IP视频信号的下传；光信号波长1550nm用于模拟视频信号下传；光信号波长1 3 1 0nm专门用于数据和IP视频信号的上传。如图3所示，多个光学组件安装于组件座20的组件设置面22上，光学组件包括激光器32、第一光电探测器34以及第二光电探测器45。激光器41为光源。在光通讯系统中，通常使用发光二极管或雷射二极管作为光源。根据本发明一实施例，激光器41可包括单个或多个垂直腔面发射雷射二极管(Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diode，以下简称VCSEL)，或称面射型雷射二极管，多个VCSEL构成阵列，并由驱动芯片驱动而发射光讯号。在其他实施例中，亦可使用其他可作为光源的组件，例如发光二极管、边射型雷射二极管(Edge Emitting LaserDiode，EELD)或分布式反馈激光器(Distributed Feedback Laser，DFB)。根据本发明一实施例，激光器41为分布式反馈激光器，所发出的输出光信号L1的波长为1310nm。
第一光电探测器43以及第二光电探测器45用以将感测到的光信号转换为电信号。光电探测器的种类可包括PN型光电二极管、PIN型光电二极管和雪崩式光电二极管等，根据本发明一实施例，第一光电探测器43可为雪崩式光电二极管，用以侦测输入光信号L2，输入光信号L2的波长为1490nm；而第二光电探测器45可为PIN二极管，用以侦测输入光信号L3，输入光信号L3的波长为1550nm。根据本发明一实施例，还可包括监控式光电探测器47，用于监控激光器41的操作参数，例如光信号L1的输出功率。
第一波分复用棱镜37、第二波分复用棱镜39可以让特定波长范围的光反射或穿透。如图3所示，激光器41所发射的输出光信号L1沿着平行基板31的组件设置面的方向发出，根据本发明一实施例，输出光信号L1的波长为1310nm，可通过第二波分复用棱镜39与第一波分复用棱镜37，最后输出光信号L1传输到晶体管外形封装光收发器外部的光纤。第一波分复用棱镜37可让1550nm的输入光信号L3透射，但会将波长为1490nm的输入光信号L2反射至第一光电探测器43，而第二波分复用棱镜39会将波长为1550nm的输入光信号L3反射至第二光电探测器45。因此，透过第一波分复用棱镜37与第二波分复用棱镜39的配置，激光器41所发射的输出光信号L1可依序经由第二波分复用棱镜39与第一波分复用棱镜37传输到晶体管外形封装光收发器外部的光纤，输入光信号L2经由第一波分复用棱镜37反射至第一光电探测器43，而输入光信号L3通过第一波分复用棱镜37，并经由第二波分复用棱镜39反射至第二光电探测器45。
必须说明的是，激光器41、第一光电探测器43、第二光电探测器45以及监控式光电探测器47还透过金线键合与电导体引脚18电性连接，另外，根据本发明实施例所述的晶体管外形封装光收发器还可包括其他用来驱动激光器41的激光器驱动器及其他实施光信号发射功能所必要的电路组件，也可包括控制电路，这些设计为本领域技术人员所熟知，因此不予赘述以精简说明。
根据本发明实施例，将激光器以及两个不同波长的光电探测器贴装在单一晶体管外形封装(例如TO85器件)中，相较于传统单纤三向器件分别由三个独立的晶体管外形封装组件组装而成，可以有效减少晶体管外形头部以及晶体管外形帽部的物料，并且减少气密封装晶体管外形头部以及晶体管外形帽部以及光耦合的次数，有效降低组装程序的复杂度，相对的，提高了产品的良率以及产量。
对本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的发明方案和发明构思结合生成的实际需要做出其他相应的改变或调整，而这些改变和调整都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种晶体管外形封装光收发器，其特征在于，包括:
一晶体管外形封装；
一组件座，设置于上述晶体管外形封装内部；
一激光器，安装于上述组件座，其中上述激光器发射一输出光信号，並朝上述晶体管外形封装外傳輸；
一第一波分复用棱镜以及一第二波分复用棱镜，安装于上述组件座；以及
一第一光电探测器以及一第二光电探测器，安装于上述组件座，其中上述输出光信号依序通过上述第一波分复用棱镜以及上述第二波分复用棱镜，一第一输入光信号经由上述第一波分复用棱镜传输至上述第一光电探测器，一第二输入光信号通过上述第一波分复用棱镜，并经由上述第二波分复用棱镜传输至上述第二光电探测器。
2.如权利要求1所述的晶体管外形封装光收发器，其特征在于，上述晶体管外形封装包括:
一晶体管外形头部，用以设置上述组件座；以及
一晶体管外形帽部，与上述晶体管外形头部耦接，并与上述晶体管外形头部形成密闭空间以容纳上述组件座。
3.如权利要求1所述的晶体管外形封装光收发器，其特征在于，上述组件座包括一基板、设置于上述基板一侧的第一支撑座以及设置于上述基板另一侧的第二支撑座，其中上述第一波分复用棱镜以及上述第二波分复用棱镜设置于上述基板，上述第一光电探测器设置于上述第一支撑座，以及上述第二光电探测器设置于上述第二支撑座。
4.如权利要求3所述的晶体管外形封装光收发器，其特征在于，上述第一光电探测器以及上述第二光电探测器相对于上述晶体管外形头部的距离不同。
5.如权利要求3所述的晶体管外形封装光收发器，其特征在于，上述组件座更包括一第三支撑座，设置于上述基板并位于上述第一支撑座以及上述第二支撑座之间，上述第三支撑座用以设置一监控式光电探测器。
6.如权利要求5所述的晶体管外形封装光收发器，其特征在于，上述基板、上述第一支撑座、上述第二支撑座、以及上述第三支撑座为一体成型的结构。
7.如权利要求1所述的晶体管外形封装光收发器，其特征在于，上述组件座与上述晶体管外形头部为一体成型的结构。
8.如权利要求1所述的晶体管外形封装光收发器，其特征在于，上述第一光电探测器为雪崩式光电探测器，上述第二光电探测器为PIN二极管。
9.如权利要求1所述的晶体管外形封装光收发器，其特征在于，上述激光器、上述第一波分复用棱镜以及上述第二波分复用棱镜位于一轴线上，上述第一光电探测器以及上述第二光电探测器位于上述轴线两侧。
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