CN209311736U - 同轴封装的高速单to-can光收发器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光纤通信技术领域，特别涉及同轴封装的高速单TO‑CAN光收发器件。该同轴封装的高速单TO‑CAN光收发器件，将25G速率的发射激光器雪崩二极管接收探测器同时封装在一个TO‑CAN内部，配合使用分光棱镜将发射光和接收光汇聚一路。并且，将分光棱镜组装在管帽上，不需要将其先贴装在管座上，可以通过有源耦合调到光路最佳位置后再封紧管座和管帽，降低了耦合难度。该同轴封装的高速单TO‑CAN光收发器件的结构紧凑、光路稳定，为100G光器件产品小型化设计提供了更多选择，有效的提高100G光器件的生产效率和产品质量，其制造工艺简单，可以利用现有的低速度TO‑CAN封装设备实现高速单TO‑CAN光收发器件的加工，降低了生产成本。

Description

同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件

技术领域

本实用新型涉及光纤通信技术领域，特别涉及同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件。

背景技术

在线视频、云计算等新型应用对网络带宽需求的推动，中国光通信市场进入高速成长期，100G光模块因有着较大的传输数据速率和兼容性，在计算、高频等领域得到更广泛的应用，目前IEEE802.3ba标准化组织、MSA都已定义100G标准。由于暂时未有商业化应用的单波100G高速芯片，需要采用QSFP28型封装的4*25G光模块来实现100G速率的传输，主要包括如下几种100G光模块：PSM4、SR4、CWDM4和LR4。

PSM4和SR4主要用于短距离传输，采用多模MTP接口模式，在10G网络架构的基础上直接升级到40G/100G网络，此接口模式需要消耗更多的时间和成本，不利于更高速网络的快速铺设，并且受制于传输距离不能满足所有的互联需求。CWDM4的传输距离最大可达到2Km，通过粗波分复用(CWDM)技术，采用单模双工LC接口，利用1271nm、1291nm、1311nm和1331nm这4个中心波长进行光信号传输，每个波段传输25G，将上述4个中心波长复用到一根单模光纤上实现100G速率的传输，但是这个工艺的器件耦合难度大，光路不稳定，产品可靠性风险大，并且激光器工作时波长的温漂特性也使CWDM4无法实现长距离传输和高性能的工业应用。LR4最大传输距离可达到10km，光发射组件主要采用4*25GEML集成器件，通道波长为1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm和1309.14nm，发射端将4路25Gbps电信号转换为4路LANWDM光信号传输出去，与CWDM4一样外接单模双工LC接口，产品可靠性风险大，并且，发射端与接收端分开进行TO-CAN(Transistor-Outline)封装和器件耦合，使得成品的100G光器件尺寸增大，不利于模块小型化设计和生产成本的控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，避免上述现有技术中的不足之处而提供一种尺寸小型化且便于加工的同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件。

为实现上述目的，提供同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件，包括管座和设置在所述管座上的TEC制冷器，所述TEC制冷器上安装有发射激光器和设置在发射激光器背光方向的背光探测器，TEC制冷器上贴近发射激光器的位置安装有雪崩二极管接收探测器，所述管座上方罩有管帽，管帽内设有滤光片和分光棱镜，分光棱镜设置在发射激光器的发射光和雪崩二极管接收探测器的接收光交叉的位置，所述滤光片设置在所述分光棱镜上方；分光棱镜对着所述发射激光器和所述滤光片，以使发射激光器发出的光经分光棱镜反射后向上穿过滤光片射出，所述雪崩二极管接收探测器在分光棱镜下方，自滤光片射入的光透过分光棱镜进入所述雪崩二极管接收探测器。

其中，包括与所述雪崩二极管接收探测器电连接的跨阻放大器，以及分别与该跨阻放大器电连接的第一电容和第二电容，跨阻放大器、第一电容和第二电容分别贴装在管座上靠近TEC制冷器的位置。

其中，所述TEC制冷器上设有陶瓷垫片，所述发射激光器和背光探测器都安装在该陶瓷垫片上。

其中，所述陶瓷垫片上还安装有一方面电连接所述雪崩二极管接收探测器，另一方面电连接所述TEC制冷器的热敏电阻。

其中，所述陶瓷垫片上还安装有与所述雪崩二极管接收探测器电连接的直接调制电流驱动器。

其中，所述管座底部远离管帽的一侧设有软板定位座。

其中，所述管座的顶部两侧设有多个管座定位槽a，所述管帽底部有两个与所述管座的其中两个管座定位槽a的位置相对应的管帽定位槽a。

有益效果：该同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件，将25G速率的发射激光器和25G速率的雪崩二极管接收探测器同时封装在一个TO-CAN内部，配合使用分光棱镜将发射光和接收光汇聚一路。并且，将分光棱镜组装在管帽上，不需要将其先贴装在管座上，可以通过有源耦合调到光路最佳位置后再封紧管座和管帽，完成25G单TO-CAN的光双向收发组件BOSA(Bi-dirictional Optical Sub-Assembly)的组装。该同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件的结构紧凑、光路稳定，为100G光器件产品多样化、小型化设计和更长距离传输提供了更多选择，同时该结构设计有效的提高100G光器件的生产效率和产品质量，其制造工艺简单，可以利用现有的低速度TO-CAN封装设备实现高速单TO-CAN光收发器件的加工，降低了生产成本，为100G量产和降成本提供了更有效的解决方案。

附图说明

图1是该同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件的结构示意图。

图2是该同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件的管座的器件连接结构示意图。

图3是该同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件的管座的侧面结构示意图。

图4是该同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件的管帽的顶部结构示意图。

图5是该同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件的管帽的内部结构示意图。

具体实施方式

该同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件，如图1和2所示，包括管座1和设置在管座1上的TEC制冷器2，采用25G高速带陶瓷管座1，内部增加用于放置TEC制冷器2的凹槽，缩短各芯片电极与外接高速软板的距离，最小化外部因素对高速信号干扰。TEC制冷器2可以缩小TO-CAN在工作时发射激光器4波长的温漂系数，实现25G TO-CAN的BOSA在工业档和长距离的应用。TEC制冷器2上设有陶瓷垫片3，发射激光器4和背光探测器5都安装在该陶瓷垫片3上，侧面收光的背光探测器5设置在发射激光器4背光方向。TEC制冷器2上贴近发射激光器4的位置安装有雪崩二极管接收探测器6，实现25G TO-CAN接收端更长距离的应用，而TEC制冷器2则可以保证TO-CAN的BOSA在工作时的工作电压的稳定性。管座1上方罩有管帽7，管座1底部远离管帽7的一侧设有软板定位座10。管帽7内设有滤光片8和分光棱镜9，雪崩二极管接收探测器6设置在发射激光器4出光口的右下侧，而管帽7安装在管座上后，分光棱镜9刚好设置在发射激光器4的发射光和雪崩二极管接收探测器6的接收光交叉的位置，滤光片8设置在分光棱镜9上方。分光棱镜9对着发射激光器4和滤光片8，以使发射激光器4发出的光经分光棱镜9反射后向上穿过滤光片8射出，雪崩二极管接收探测器6在分光棱镜9下方，自滤光片8射入的光透过分光棱镜9进入雪崩二极管接收探测器6。

该同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件，将25G速率的发射激光器4和25G速率的雪崩二极管接收探测器6同时封装在一个TO-CAN内部，配合使用分光棱镜9将发射光和接收光汇聚一路，结构紧凑、光路稳定，为100G光器件产品小型化设计提供了更多选择，有效的提高100G光器件的生产效率和产品质量。并且，将分光棱镜9组装在管帽7上，不需要将其先贴装在管座1上，可以通过有源耦合调到光路最佳位置后再封紧管座1和管帽7，降低了耦合难度。

其中，如图2和4所示，管座1的顶部两侧设有多个管座定位槽1a(本实施例中设计为两个对称的管座定位槽1a)，管帽7底部有两个与管座1的其中两个管座定位槽1a的位置相对应的管帽定位槽7a。如图1所示，管帽7上以管帽定位槽7a为定位点设计有用于嵌入分光棱镜9的卡管，卡管的上方则是用于安装0度滤光片8的如图4中的卡位71。见图1和图5，该分光棱镜9是两级反射的结构，第一级反射面91是自发射激光器4出光口右侧底部向右上方升起13度的斜面，第二级反射面92是从第一级反射面91右侧向右上方升起58度的斜面。发射激光器4发出的发射光4a经过第一级反射面91反射后传输第二级反射面92，然后发射光4a垂直向上穿过0度滤光片8后发射出去。接收光6a在经过0度滤光片8后再透过第二级反射面92传输至雪崩二极管接收探测器6。分光棱镜9的两级反射结构和在管帽7内设置的0度滤光片8，有效的隔离了100G光器件中其他光路波长对单TO-CAN的BOSA光路的影响。

其中，如图2所示，管座1上设有与雪崩二极管接收探测器6电连接的跨阻放大器11，以及分别与该跨阻放大器11电连接的第一电容12和第二电容13，跨阻放大器11、第一电容12和第二电容13分别贴装在管座1上靠近TEC制冷器2的位置。该同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件中各个器件之间均采用如图3所示的金线L实现电连接。

其中，如图2所示，陶瓷垫片3上还安装有一方面电连接雪崩二极管接收探测器6，另一方面电连接TEC制冷器2的热敏电阻。热敏电阻提供产品工作时的温度补偿，保证TO-CAN的BOSA发射激光器4波长和雪崩二极管接收探测器6工作电压的稳定性。与雪崩二极管接收探测器6电连接的直接调制电流驱动器14安装在陶瓷垫片3且突出到TEC制冷器2，不需要占用TEC制冷器2表面过大的位置，减小TEC制冷器2尺寸，从而降低TO-CAN和模块功耗。

通过如下步骤加工该同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件。

(a)通过银胶将TEC制冷器2贴在管座1的预设位置，高温固化从而把TEC制冷器2组装在管座1上。

(b)通过银胶将陶瓷垫片3贴在TEC制冷器2的预设位置，高温固化从而把陶瓷垫片3组装在TEC制冷器2上。并且，通过银胶将跨阻放大器11、第一电容12和第二电容13分别贴装在管座1上靠近TEC制冷器2的位置，高温固化从而把这三者组装在管座1上。

(c)通过银胶将发射激光器4和背光探测器5分别贴在陶瓷垫片3的预设位置，高温固化从而把发射激光器4和背光探测器5组装在陶瓷垫片3上。并且，通过银胶将热敏电阻和直接调制电流驱动器14分别贴装在陶瓷垫片3，高温固化从而把这两者组装在陶瓷垫片3上。

(d)通过银胶将雪崩二极管接收探测器6贴在TEC制冷器2上贴近发射激光器4的预设位置，高温固化从而把雪崩二极管接收探测器6组装在TEC制冷器2上。

(e)通过显微镜分别在管帽7和分光棱镜9的预设位置点353ND胶，高温固化从而把两者组装在一起。

(f)封帽机的上、下夹手分别通过定位槽夹紧管座1和管帽7，经过预耦合找到发射激光器4、雪崩二极管接收探测器6和分光棱镜9之间的最佳光路位置，然后封紧管座1和管帽7。

该同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件的上述制造工艺简单，可以利用现有的低速度TO-CAN封装设备实现高速单TO-CAN光收发器件的加工，降低了生产成本，为100G量产和降成本提供了更有效的解决方案。

Claims (7)

1.同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件，其特征在于，包括管座(1)和设置在所述管座(1)上的TEC制冷器(2)，所述TEC制冷器(2)上安装有发射激光器(4)和设置在发射激光器(4)背光方向的背光探测器(5)，TEC制冷器(2)上贴近发射激光器(4)的位置安装有雪崩二极管接收探测器(6)，所述管座(1)上方罩有管帽(7)，管帽(7)内设有滤光片(8)和分光棱镜(9)，分光棱镜(9)设置在发射激光器(4)的发射光和雪崩二极管接收探测器(6)的接收光交叉的位置，所述滤光片(8)设置在所述分光棱镜(9)上方；分光棱镜(9)对着所述发射激光器(4)和所述滤光片(8)，以使发射激光器(4)发出的光经分光棱镜(9)反射后向上穿过滤光片(8)射出，所述雪崩二极管接收探测器(6)在分光棱镜(9)下方，自滤光片(8)射入的光透过分光棱镜(9)进入所述雪崩二极管接收探测器(6)。

2.根据权利要求1所述的同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件，其特征在于，包括与所述雪崩二极管接收探测器(6)电连接的跨阻放大器(11)，以及分别与该跨阻放大器(11)电连接的第一电容(12)和第二电容(13)，跨阻放大器(11)、第一电容(12)和第二电容(13)分别贴装在管座(1)上靠近TEC制冷器(2)的位置。

3.根据权利要求1所述的同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件，其特征在于，所述TEC制冷器(2)上设有陶瓷垫片(3)，所述发射激光器(4)和背光探测器(5)都安装在该陶瓷垫片(3)上。

4.根据权利要求3所述的同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件，其特征在于，所述陶瓷垫片(3)上还安装有一方面电连接所述雪崩二极管接收探测器(6)，另一方面电连接所述TEC制冷器(2)的热敏电阻。

5.根据权利要求3所述的同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件，其特征在于，所述陶瓷垫片(3)上还安装有与所述雪崩二极管接收探测器(6)电连接的直接调制电流驱动器(14)。

6.根据权利要求1所述的同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件，其特征在于，所述管座(1)底部远离管帽(7)的一侧设有软板定位座。

7.根据权利要求1所述的同轴封装的高速单TO-CAN光收发器件，其特征在于，所述管座(1)的顶部两侧设有多个管座定位槽(1a)，所述管帽(7)底部有两个与所述管座(1)的其中两个管座定位槽(1a)的位置相对应的管帽定位槽(7a)。