CN216489009U - 一种直接调制激光器的to-can封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直接调制激光器的TO‑CAN封装结构，属于半导体激光器的封装领域。采用转接板将高频差分信号连接至激光器高频线路中，大大缩短了高频线路中金线长度，从而减少寄生参数，保证高频信号传输质量。采用普通低成本管座，降低了设备和物料成本。

Description

一种直接调制激光器的TO-CAN封装结构

技术领域

本实用新型属于半导体激光器的封装领域，具体涉及一种直接调制激光器的TO-CAN封装结构。

背景技术

随着光纤接入网络作为新一代宽带解决方案已经被广泛应用，为用户提供高带宽、全业务的接入平台。而光纤到户更是被称为是最理想的业务透明网络，是接入网发展的最终方式。

基于点到多点拓扑的PON网络是主流宽带接入技术，PON网络技术已经经历了从EPON和GPON到10G PON的发展历程。当前全球宽带接入市场逐步进入千兆时代，未来10G入户将成为宽带接入建设的必然趋势。随着4K视频和5G技术的加速发展，10G PON技术也难以满足未来的驻地接入、移动前传和回传的带宽需求，支持25G/100G更高速率的PON技术正逐步成为业界研究热点。

5G作为新一代移动通信技术，其具有大带宽、低时延和海量连接等特点，可为用户带来革命性的业务体验和新型商业模式，成为目前通信业界最热的课题之一。

前传为移动承载网的一部分，5G前传方案的选择将直接影响运营商的投资和建设效率等。5G大规模建设将对基站光缆资源、投资、维护管理方面都造成巨大的压力。根据5G无线接入网络的部署策略，5G无线接入网络的网络架构和承载要求都有较大改变。因此有必要研究5G前传技术，降低5G前传建设成本和维护成本，提高部署运营效率。

5G前传承载方案主要分为光纤直驱方案和波分设备承载方案。波分复用方案变种较多，从CWDM无源方案到LWDM,MWDM半有源方案，以及DWDM可调谐等等。其中市场主流的6波CWDM方案基本可以满足5G的部署，但面临5G,4G共建，以及运营商共建共享(例如电信和联通共建5G基站)等复杂情况，就需要增加12个波长，这时就会需要12波WDM方案。LWDM及MWDM12波前传方案则应运而生。由于12波的波长间距缩短，因而需要利用TEC的控温作用来满足12波的使用。

目前传统的25GS-PON及5G前传带有TEC的封装形式是采用TO60激光器竖直封装结构，其结构如附图1所示，包括7PIN(管脚)预制基板管座1、半导体制冷器(TEC)2、WCu基板3、监控光电二极管(MPD)4、热敏电阻5、激光二极管基板6、激光二极管(LD)7等。

然而该封装结构从技术方案和封装工艺上有如下弱点：为保证高频信号传输，定制带高频信号传输的预制基板管座，管座及LD基板等物料成本较高；产品需全测焦距，焦距受贴片位置影响较大，易产生焦距异常；同心度要求高，封帽为无源封帽容易产生光偏异常；对贴片设备及封帽设备精度要求高，需要配置翻转贴片机，带CCD识别的自动封帽机，设备成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决传统方案中焦距异常、光偏、设备成本高和产品良率低等问题中的至少一个。

为了达到上述目的，本实用新型提出一种直接调制激光器(DML)的TO-CAN封装结构，其包括7PIN管座、TEC、转接板、COC基板、直接调制激光器、反射镜、监控光电二极管和热敏电阻，TEC和转接板贴片在7PIN管座上，COC基板贴片在TEC上，直接调制激光器、监控光电二极管、反射镜和热敏电阻贴片在COC基板上，COC基板通过金线连接转接板的上表面，转接板的一个侧面经焊料焊接到7PIN管座的两个高频信号管脚上，直接调制激光器采用差分驱动。

优选地，直接调制激光器的前出光通过反射镜实现90度光路转换后输出；直接调制激光器的后出光输入到监控光电二极管中。

优选地，转接板与COC基板的高度相同；转接板的上表面镀有金层。

优选地，转接板采用差分50欧姆的金层线路设计，与高频线路的阻抗匹配。

优选地，焊料为金锡焊料。

优选地，贴片采用银胶固定。

本实用新型的有益效果在于：

(1)DML激光器采用平面贴装和反射镜的方案，焦距及同心度是通过加电耦合的方式，可解决传统方案焦距异常，光偏的问题，且设备成本低，产品良率高，可以用于25GS-PON、25G MWDM、LWDM等应用。

(2)采用转接板将高频差分信号连接至激光器高频线路中，可以大大缩短高频线路中金线长度，从而减少寄生参数，保证高频信号传输质量。

(3)转接板与高频信号管脚采用金锡焊料焊接的方式连接，可以降低高频线路中的阻抗，保证高频信号质量；转接板采用差分50欧姆的金层线路设计，与高频线路的阻抗匹配，减少了高频线路中的寄生阻抗及信号反射，保证高频信号质量。

(4)采用普通低成本管座，降低了设备和物料成本。

附图说明

图1是现有技术中封装结构的示意图。

图2为本实用新型提出的TO-CAN封装结构的俯视图。

图3(a)和(b)分别为不采用和采用转接板的TO-CAN封装结构的侧面示意图。

图4(a)为差分设计的转接板的示意图；图4(b)为转接板的焊接示意图。

图中：1-7PIN预制基板管座、2-半导体制冷器、3-WCu基板、4-监控光电二极管、5-热敏电阻、6-激光二极管基板、7-激光二极管、11-7PIN管座、12-半导体制冷器、13-转接板、14-COC基板、15-直接调制激光器、16-反射镜、17-监控光电二极管、18-热敏电阻、19-高频信号管脚。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实用新型提出一种直接调制激光器的TO-CAN封装结构，可以通用于接入网及5G前传。如图2-4(b)所示，TO-CAN封装结构包括低成本的7PIN管座11、TEC 12、转接板13、COC基板14、DML 15、反射镜16、监控光电二极管17、热敏电阻18。TEC 12和转接板13贴片在7PIN管座11上。COC基板14贴片在TEC 12上，DML 15、监控光电二极管17、反射镜16和热敏电阻18贴片在COC基板14上，并用TO管帽(未图示)封帽。DML15采用差分驱动，COC基板14通过金线连接转接板13的上表面，转接板13的一个侧面通过金锡焊料焊接到两个高频信号管脚19。贴片均使用银胶固定，电路上使用金线连接，DML 15工作温度通过TEC 12和热敏电阻18控制。

DML 15的前出光通过45°反射镜16实现90°光路转换，经TO管帽后，通过透镜耦合进光纤；DML 15的后出光通过监控光电二极管17监控。使用加电耦合的方式完成LENS焊接，进行有源的焦距及光路的定位。

图3(a)和(b)分别为不采用和采用转接板13的TO-CAN封装结构的侧面示意图。在图3(a)中，高频信号管脚19需要通过打线连接到激光器的COC基板14，即L到J之间打线，这样距离长，寄生电感大，不利于高频信号的质量。而在图3(b)中，采用转接板13将高频差分信号连接至激光器高频线路中，可以大大缩短高频线路中金线长度，即K到J打线，从而减少寄生参数，保证高频信号传输质量。

转接板13高度需要与粘贴在TEC 12上的COC基板14高度一致，从而保证打线垂直方向线高最低。如图4(a)所示，在转接板13上表面和一个侧面预镀金层，上表面的金层可以缩短水平方向的线长。

如图4(b)所示，转接板13与高频信号管脚19采用金锡焊料焊接的方式连接，可以降低高频线路中的阻抗，保证高频信号质量。同时转接板13采用差分50欧姆的金层线路设计，与高频线路的阻抗匹配，减少了高频线路中的寄生阻抗及信号反射，保证高频信号质量。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种直接调制激光器的TO-CAN封装结构，其特征在于，所述封装结构包括7PIN管座、TEC、转接板、COC基板、直接调制激光器、反射镜、监控光电二极管和热敏电阻，所述TEC和转接板贴片在所述7PIN管座上，所述COC基板贴片在TEC上，所述直接调制激光器、监控光电二极管、反射镜和热敏电阻贴片在所述COC基板上，所述COC基板通过金线连接所述转接板的上表面，所述转接板的一个侧面经焊料焊接到所述7PIN管座的两个高频信号管脚上，所述直接调制激光器采用差分驱动。

2.根据权利要求1所述的一种直接调制激光器的TO-CAN封装结构，其特征在于，所述直接调制激光器的前出光通过所述反射镜实现90度光路转换后输出；所述直接调制激光器的后出光输入到所述监控光电二极管中。

3.根据权利要求1所述的一种直接调制激光器的TO-CAN封装结构，其特征在于，所述转接板与所述COC基板的高度相同；所述转接板的上表面镀有金层。

4.根据权利要求1所述的一种直接调制激光器的TO-CAN封装结构，其特征在于，所述转接板采用差分50欧姆的金层线路设计，与高频线路的阻抗匹配。

5.根据权利要求1所述的一种直接调制激光器的TO-CAN封装结构，其特征在于，所述焊料为金锡焊料。

6.根据权利要求1所述的一种直接调制激光器的TO-CAN封装结构，其特征在于，所述贴片采用银胶固定。

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