CN117318819A - 光收发结构及光收发设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种光收发结构及光收发设备。该光收发结构包括：基板，包括第一表面与第二表面，第一表面与第二表面相交，第一表面设置有第一导电图形，第二表面设置有第二导电图形，第二导电图形与第一导电图形连接；光收发芯片，位于第二表面，光收发芯片包括电学端与光学端，电学端与光学端均位于光收发芯片的远离第二表面的一侧上，电学端与第二导电图形通过金线连接。本申请中，光收发芯片的电学信号被传输至远离光学端的一侧，进而不会影响光学信号的传输。同时，光收发芯片的电学端与第二导电图形之间用于连接的金线距离很短，且第一导电图形可以通过较短的金线引出至芯片的支撑件，从而有效减少了金线距离过长对于电学信号的影响。

Description

光收发结构及光收发设备

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，特别是涉及一种光收发结构及光收发设备。

背景技术

传统技术中，边发射激光器芯片的光学端与电学端位于相互垂直的表面上，电学信号通过金线连接至设有电学端的一侧，其电学信号方向与光学信号方向相垂直。基于边发射激光器结构进行制作的光发射组件应用广泛，且该光发射组件的技术相对成熟。

然而，一些光收发芯片（例如垂直腔面发射激光器、光电二极管以及雪崩二极管等芯片）的光学端与电学端位于同一表面上。此时，将电学端通过金线引出至芯片的支撑件（如印刷电路板等）时，可能存在引线过长，对电学信号的传输不利的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种光收发结构，包括：

基板，包括第一表面与第二表面，所述第一表面与所述第二表面相交，所述第一表面设置有第一导电图形，所述第二表面设置有第二导电图形，所述第二导电图形与所述第一导电图形连接；

光收发芯片，位于所述第二表面，所述光收发芯片包括电学端与光学端，所述电学端与所述光学端均位于所述光收发芯片的远离所述第二表面的一侧上，所述电学端与所述第二导电图形通过金线连接。

上述光收发结构中，通过在基板的第一表面与第二表面分别设置第一导电图形与第二导电图形，并将光收发芯片设置在第二表面上，使得光收发芯片的电学端通过金线与第二导电图形进行连接，进而与第一导电图形进行连接。第一导电图形可以通过金线引出至支撑件（如印刷电路板等），从而完成电学信号的传输。

此时，光收发芯片的电学信号被传输至远离光学端的一侧，进而不会影响光学信号的传输。同时，光收发芯片的电学端与第二导电图形之间用于连接的金线距离很短，且第一导电图形可以通过较短的金线引出至芯片的支撑件，从而有效减少了金线距离过长对于电学信号的影响。

在其中一个实施例中，所述光收发芯片包括N个光收发子芯片，所述N个光收发子芯片沿第一方向排布在所述基板的第二表面上，所述第一方向同所述第一表面与所述第二表面的相交线平行。

在其中一个实施例中，所述第一表面与所述第二表面间的夹角呈直角。

在其中一个实施例中，所述第二表面包括第一子表面与第二子表面，所述第一子表面位于所述第一表面与所述第二子表面之间，且所述第二子表面与所述第一表面间的夹角呈直角，所述光收发芯片位于所述第二子表面上。

在其中一个实施例中，所述电学端包括接地端与信号端，所述第二导电图形包括第二接地图形与第二信号图形，所述第一导电图形包括第一接地图形与第一信号图形，所述接地端通过金线连接所述第二接地图形，所述第二接地图形连接所述第一接地图形，所述信号端通过金线连接所述第二信号图形，所述第二信号图形连接所述第一信号图形。

在其中一个实施例中，所述第一信号图形在第一方向上的两侧均设有所述第一接地图形，且同一所述第一信号图形两侧的所述第一接地图形通过金线连接，所述第一方向同所述第一表面与所述第二表面的相交线平行。

一种光收发设备，包括：

支撑件；

上述的光收发结构，通过第三表面安装于所述支撑件上，所述第三表面与所述第一表面相对设置；

光传输模块，位于所述支撑件上，且位于所述光收发结构的远离所述第二表面的一侧，且与所述光收发结构光耦合连接。

在其中一个实施例中，所述支撑件包括功能引脚，所述第一导电图形与所述功能引脚金线连接；

所述光收发设备还包括：

驱动芯片，用于驱动所述光收发结构发出光；

放大芯片，用于放大所述光收发结构接收到的光；

所述驱动芯片和/或所述放大芯片与所述功能引脚通过金线连接。

在其中一个实施例中，所述光收发设备还包括：

耦合透镜，位于所述光收发结构与所述光传输模块之间。

在其中一个实施例中，所述光传输模块包括光纤阵列。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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仅是本申请的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为一实施例中提供的光收发结构的示意图；

图2为又一实施例中提供的光收发结构的示意图；

图3为另一实施例中提供的光收发结构的示意图；

图4为再一实施例中提供的光收发结构的示意图；

图5为一实施例中提供的光收发设备的示意图；

图6为又一实施例中提供的光收发设备的示意图。

附图标记说明：100-光收发结构，110-基板，111-第一表面，112-第一导电图形，112a-第一信号图形，112b-第一接地图形，113-第二表面，113a-第一子表面，113b-第二子表面，114-第二导电图形，114a-第二信号图形，114b-第二接地图形，120-光收发芯片，121-电学端，121a-信号端，121b-接地端，122-光学端，200-光传输模块，300-支撑件，400-功能引脚。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

可以理解，“至少一个”是指一个或多个，“多个”是指两个或两个以上。“元件的至少部分”是指元件的部分或全部。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

在一个实施例中，请参阅图1，提供一种光收发结构100，包括：基板110以及光收发芯片120。

基板110包括第一表面111与第二表面113，第一表面111与第二表面113相交。第一表面111设置有第一导电图形112，第二表面113设置有第二导电图形114，第二导电图形114与第一导电图形112连接。第一导电图形112可以采用金属材料进行制作。第二导电图形114也可以采用金属材料进行制作。

基板110包括但不限于采用氧化铝、氮化铝以及玻璃等介电材料。

作为示例，第一表面111与第二表面113间的夹角可以呈直角。此时，基板110可以为长方体结构。

光收发芯片120位于第二表面113，光收发芯片120包括电学端121与光学端122，电学端121与光学端122均位于光收发芯片120的远离第二表面113的一侧上，电学端121与第二导电图形114通过金线连接。

电学端121用于接收外部的电信号。光学端122用于进行光的发射或者接收。二者位于光收发芯片120的同一表面上。作为示例，光收发芯片120包括垂直腔面发射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL）、光电二极管（Photo-Diode，PD）以及雪崩型光电二极管（Avalanche Photo-Diode，APD）。其中，垂直腔面发射激光器用于进行光的发射，光电二极管与雪崩型光电二极管用于进行光的接收。

电学端121与第二导电图形114之间通过金线进行连接，例如，金线可以采用金（Au）材料制作。

在本实施例中，通过在基板110的第一表面111与第二表面113分别设置第一导电图形112与第二导电图形114，并将光收发芯片120设置在第二表面113上，使得光收发芯片120的电学端121通过金线与第二导电图形114进行连接，进而与第一导电图形112进行连接。第一导电图形112可以通过金线引出至芯片的支撑件300（如印刷电路板等），从而完成电学信号的传输。

此时，光收发芯片120的电学信号被传输至远离光学端122的一侧，进而不会影响光学信号的传输。同时，光收发芯片120的电学端121与第二导电图形114之间用于连接的金线距离很短，且第一导电图形112可以通过较短的金线引出至支撑件300，从而有效减少了金线距离过长对于电学信号的影响。

此外，本实施例中的光收发结构100由于并未改变光学信号的方向，所以避免了反射镜的使用，有效减少了物料成本且避免了额外的调光步骤。同时，本实施例中的光收发结构100区别于传统的同轴封装（Transistor Outline，TO），有效减少了管座成本与封装成本，且更易于集成。

在一个实施例中，光收发芯片120包括N个光收发子芯片，N个光收发子芯片沿第一方向排布在基板110的第二表面113上，第一方向同第一表面111与第二表面113的相交线平行。

在此并不对光收发子芯片的数量做出限制，具体可以根据实际需求进行设置。一个光收发子芯片可以实现一路光信号的传输，N个光收发子芯片可以实现N路光信号的传输。N个光收发子芯片均位于基板110的第二表面113上并沿着第一表面111与第二表面113相交线的方向进行排列。

在本实施例中，通过在基板110的第二表面113上排布N个光收发子芯片，可以实现N路光信号的发射或接收。

在一个实施例中，请参阅图2，第二表面113可以包括第一子表面113a与第二子表面113b，第一子表面113a位于第一表面111与第二子表面113b之间，且第二子表面113b与第一表面111间的夹角呈直角，此时，光收发芯片120位于第二子表面113b上。

第一子表面113a与第一表面111相交，且二者之间的夹角可以呈钝角。第二子表面113b与第一子表面113a相交，且二者之间的夹角也可以呈钝角。第二子表面113b与第一表面111间的夹角呈直角，可以理解的，第二子表面113b与第一表面111并未相交，二者的延伸表面之间呈直角。

作为示例，第二导电图形114可以包括第一导电子图形与第二导电子图形，第一导电子图形位于第一子表面113a上，第二导电子图形位于第二子表面113b上。光收发芯片120的电学端121通过金线连接至第二导电子图形上。

在本实施例中，基板110的第二表面113包括第一子表面113a与第二子表面113b，第一子表面113a与第二子表面113b的设置避免了电学信号的直角转弯，使得基板110的带宽增加，进而有利于电学信号的高速传输。

在一个实施例中，请参阅图3，电学端121包括接地端121b与信号端121a，第二导电图形114包括第二接地图形114b与第二信号图形114a，第一导电图形112包括第一接地图形112b与第一信号图形112a，接地端121b通过金线连接第二接地图形114b，第二接地图形114b连接第一接地图形112b，信号端121a通过金线连接第二信号图形114a，第二信号图形114a连接第一信号图形112a。

在此并不限制电学端121包括的接地端121b与信号端121a的数量。例如，接地端121b可以一个，信号端121a也可以为一个。或者，接地端121b可以为两个，信号端121a可以为一个。再或者，接地端121b可以为两个，信号端121a也可以为两个。

在此也并不对第二导电图形114包括的第二接地图形114b与第二信号图形114a的数量做出限制，但是，可以理解的，第二接地图形114b的数量可以与接地端121b的数量保持一致，二者对应的通过金线连接。第二信号图形114a的数量可以与信号端121a的数量保持一致，二者对应的通过金线连接。

同时，第一导电图形112包括的第一接地图形112b与第一信号图形112a的数量在此也并不限制，具体地可以根据第二导电图形114包括的第二接地图形114b与第二信号图形114a的数量相对应设置。

在一个实施例中，请参阅图4，第一信号图形112a在第一方向上的两侧均设有第一接地图形112b，且同一第一信号图形112a两侧的第一接地图形112b通过金线连接，第一方向同第一表面111与第二表面113的相交线平行。

第一信号图形112a的两侧设置有第一接地图形112b，此时，光处理芯片的电学端121包括两个接地端121b，第二信号图形114a包括两个第二接地图形114b。

作为示例，同一第一信号图形112a两侧的第一接地图形112b通过金线进行连接。

在本实施例中，将同一第一信号图形112a两侧的第一接地图形112b通过金线进行连接，可以为光收发结构100提供更好的屏蔽效果，从而可以实现更高的信号速率（例如100G、200G、400G及以上）。

在一个实施例中，请参阅图5以及图6，提供一种光收发设备，包括支撑件300、上述任一实施例中的光收发结构100以及光传输模块200。

支撑件300可以包括但是不限于为管壳、印刷电路板。

光收发结构100还包括第三表面，光收发结构100通过第三表面安装在支撑件300上，第三表面与第一表面111相对设置。具体地，基板110包括第三表面，基板110通过第三表面与支撑件300进行安装，例如，基板110可以通过银胶安装固定在支撑件300上。

同时，支撑件300上设置有线路，不同的线路可以完成不同的功能，具体地，这些线路可以完成信号、电流的输入以及输出。光收发结构100被安装在支撑件300上时，光收发结构100上的线路与支撑件300上的线路相对应连接。

光传输模块200位于支撑件300上，且位于光收发结构100的远离第二表面113的一侧，且与光收发结构100光耦合连接。具体地，光传输模块200与光收发芯片120的光学端122进行光耦合连接。

作为示例，光传输模块200包括光纤阵列。可以理解的，光纤阵列由多根光纤构成。多根光纤均与光收发芯片120的光学端122进行光耦和连接。

在其他示例中，光传输模块200包括光学复用器件以及光纤，光学复用器件可以与光收发结构100进行连接，其可以将多路光学信号汇聚为一路，通过光纤传输出去。

在本实施例的光收发结构100与传统的边发射激光器芯片相比，二者的电学信号引出方向和光学信号传输方向均相同。因此本实施例的光收发结构100可以应用于传统的光收发组件中。

在一个实施例中，支撑件300包括功能引脚400，第一导电图形112与功能引脚400金线连接；光收发设备还包括驱动芯片、放大芯片以及耦合透镜。

驱动芯片用于驱动光收发结构100发出光。放大芯片用于放大光收发结构100接收到的光。驱动芯片和/或放大芯片与功能引脚400连接。驱动芯片和/或放大芯片通过功能引脚400与光收发结构100连接，具体地，与第一导电图形112进行连接。

支撑件300上可以设置有多个电容与电阻，从而配合驱动芯片和/或放大芯片完成其相应的功能。

当支撑件300包括驱动芯片时，光收发结构100内的光收发芯片120可以为垂直腔面发射激光器，光收发结构100与驱动芯片进行连接，此时，光收发设备可以组成光发射组件，从而实现光信号的发射。当支撑件300包括放大芯片时，光收发结构100内的光收发芯片120可以为光电二极管或雪崩型光电二极管，光收发结构100与放大芯片进行连接，此时，光收发设备可以组成光接收组件，从而实现光信号的接收。

此外，当支撑件300可以既包括驱动芯片，也包括放大芯片时，可以将光收发结构100内的光收发子芯片进行划分，使得一部分光收发子芯片为垂直腔面发射激光器，另一部分光收发子芯片为光电二极管或雪崩型光电二极管，从而完成光信号的接收与发射，实现光发射接收一体组件。

在其他实施例中，功能引脚400可以直接设置在第一导电图形112上方，二者通过焊接的方式进行连接，在此不做限制。

在一个实施例中，耦合透镜位于光收发结构100与光传输模块200之间。耦合透镜可以使得光传输模块200的光功率达到预设量级。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光收发结构，其特征在于，包括：

基板，包括第一表面与第二表面，所述第一表面与所述第二表面相交，所述第一表面设置有第一导电图形，所述第二表面设置有第二导电图形，所述第二导电图形与所述第一导电图形连接；

光收发芯片，位于所述第二表面，所述光收发芯片包括电学端与光学端，所述电学端与所述光学端均位于所述光收发芯片的远离所述第二表面的一侧上，所述电学端与所述第二导电图形通过金线连接。

2.根据权利要求1所述的光收发结构，其特征在于，所述光收发芯片包括N个光收发子芯片，所述N个光收发子芯片沿第一方向排布在所述基板的第二表面上，所述第一方向同所述第一表面与所述第二表面的相交线平行。

3.根据权利要求1所述的光收发结构，其特征在于，所述第一表面与所述第二表面间的夹角呈直角。

4.根据权利要求1所述的光收发结构，其特征在于，所述第二表面包括第一子表面与第二子表面，所述第一子表面位于所述第一表面与所述第二子表面之间，且所述第二子表面与所述第一表面间的夹角呈直角，所述光收发芯片位于所述第二子表面上。

5.根据权利要求1所述的光收发结构，其特征在于，所述电学端包括接地端与信号端，所述第二导电图形包括第二接地图形与第二信号图形，所述第一导电图形包括第一接地图形与第一信号图形，所述接地端通过金线连接所述第二接地图形，所述第二接地图形连接所述第一接地图形，所述信号端通过金线连接所述第二信号图形，所述第二信号图形连接所述第一信号图形。

6.根据权利要求5所述的光收发结构，其特征在于，所述第一信号图形在第一方向上的两侧均设有所述第一接地图形，且同一所述第一信号图形两侧的所述第一接地图形通过金线连接，所述第一方向同所述第一表面与所述第二表面的相交线平行。

7.一种光收发设备，其特征在于，包括：

支撑件；

权利要求1至6中任一项所述的光收发结构，通过第三表面安装于所述支撑件上，所述第三表面与所述第一表面相对设置；

光传输模块，位于所述支撑件上，且位于所述光收发结构的远离所述第二表面的一侧，且与所述光收发结构光耦合连接。

8.根据权利要求7所述的光收发设备，其特征在于，所述支撑件包括功能引脚，所述第一导电图形与所述功能引脚金线连接；

所述光收发设备还包括：

驱动芯片，用于驱动所述光收发结构发出光；

放大芯片，用于放大所述光收发结构接收到的光；

所述驱动芯片和/或所述放大芯片与所述功能引脚通过金线连接。

9.根据权利要求7所述的光收发设备，其特征在于，所述光收发设备还包括：

耦合透镜，位于所述光收发结构与所述光传输模块之间。

10.根据权利要求7所述的光收发设备，其特征在于，所述光传输模块包括光纤阵列。