CN217639660U - 光学组件及光发射器件 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种光学组件及光发射器件，所述光学组件通过将信号走线、匹配电阻以及电容设置于电吸收调制激光器的同一侧，调整电吸收调制激光器中的电吸收调制区与电容和匹配电阻构成的匹配电路的布局方式，从而增大信号走线与相邻信号通道上的相邻元件之间的间距，减轻因间距过近导致的相邻信号通道之间的串扰，在保持信号通道间距不变的情况下，提升光发射器件性能，降低光发射器件的功耗。

Description

光学组件及光发射器件

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，具体涉及一种光学组件及光发射器件。

背景技术

在光通信领域，光模块内的光电芯片及光学元件有时需要采用气密封装以提高产品可靠性，往往将光电芯片和光学元件安装在一气密封装盒(BOX)内。受光模块标准限制，光模块壳体内的空间极其有限，容置于光模块壳体内的BOX尺寸也受限制，目前大多采用公模BOX，成本较低。

随着光模块速率不断提高，高速光模块内需要集成多个光发射和光接收通道，光发射端往往采用多个电吸收调制激光器(Electroabsorption Modulated Laser，简写为EML)提供多个通道的发射光信号。多个EML并行封装在BOX内，以四通道为例，如果采用公模BOX，4个通道的高速线通道间间距仅1mm，通道间距太近很容易有串扰导致发端光性能劣化严重，若要规避这个问题，往往需要在成本和性能上做一些取舍，比如重新设计BOX以扩大通道的间距，或者去掉EML的匹配电阻上的电容，前者需要另外单独开模，会带来成本的增加，后者会带来功耗的增大。

实用新型内容

本申请实施例提供一种光学组件及光发射器件，可以解决现有多通道光模块因通道间距过窄导致的发端光性能劣化的问题。

为实现上述目的，本申请实施例提供一种光学组件，包括：衬底，所述衬底上设有信号走线和接地金属；电吸收调制激光器，设置于所述衬底的接地金属上，所述电吸收调制激光器包括增益区和电吸收调制区；所述信号走线的输出端位于所述电吸收调制激光器的一侧且电性连接所述电吸收调制区；匹配电阻，设置于所述衬底上，且与所述信号走线的输出端电性连接；以及电容，设置于所述衬底上，所述电容分别电性连接所述匹配电阻和所述接地金属；其中，所述电容、所述电阻以及所述信号走线的输出端均位于所述电吸收调制激光器的同一侧，且所述匹配电阻和所述电容形成与所述电吸收调制区并联的匹配电路。

可选的，所述信号走线的输出端设有第一焊盘，所述第一焊盘通过键合引线与所述电吸收调制区的阳极电性连接。

可选的，所述信号走线为射频信号走线。

可选的，所述衬底上临近所述第一焊盘处还设有第二焊盘，所述匹配电阻为镀设于所述第一焊盘与第二焊盘之间的薄膜电阻。

可选的，所述电容贴设于所述接地金属上，并通过键合引线电性连接所述第二焊盘；或者，所述电容贴设于所述第二焊盘上，并通过键合引线电性连接所述接地金属。

可选的，所述电容的容值大于或等于600pF。

可选的，所述光学组件还包括设于所述衬底上的滤波电容，所述滤波电容电性连接所述电吸收调制激光器的增益区。

可选的，所述衬底具有相对的第一端和第二端，所述信号走线由位于所述第一端处的输入端向所述第二端延伸，所述电吸收调制激光器的电吸收调制区临近所述衬底的第二端，所述匹配电阻和电容位于所述信号走线的输出端与所述衬底的第二端之间。

同时，本申请实施例还提供一种光发射器件，所述光发射器件包括光器件盒，以及至少两个如前所述的光学组件，所述光学组件并排设于所述光器件盒内；所述光器件盒设有与外部电性连接的布线基板，所述布线基板具有至少两个信号通道，每一所述信号通道对应一所述光学组件，所述接地金属和所述信号走线的输入端与所述信号通道电性连接。

可选的，所述光器件盒为公模盒体，所述信号通道的数量为四条，相邻两所述信号通道之间的间距为1mm；相邻两所述光学组件中，一所述光学组件的信号走线靠近匹配电阻一端的宽度方向的中线与另一所述光学组件上的相邻元件的侧边之间的间距大于或等于450μm；该相邻元件为电吸收调制激光器。

本申请的有益效果在于，提供一种光学组件及光发射器件，所述光学组件通过将信号走线以及匹配电路的匹配电阻和电容设置于电吸收调制激光器的同一侧，即调整电吸收调制激光器中电吸收调制区的匹配电容和匹配电阻的布局方式，从而增大信号走线与相邻信号通道上的相邻元件之间的间距，减轻因间距过近导致的相邻信号通道之间的串扰，在保持信号通道间距不变的情况下，提升光发射器件性能，降低光发射器件的功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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是现有技术的光学组件上信号走线、半导体元件以及匹配阻容的布局关系示意图；

图2是现有技术中信号走线与反馈半导体激光器以及电吸收调制器的等效电路连接示意图；

图3是现有技术中信号走线与电吸收调制器以及匹配阻容的键合引线连接示意图；

图4是多个光学组件的排布关系示意图；

图5是本申请一实施例提供的光学组件的结构示意图；

图6是本申请一实施例提供的光学组件中信号走线与电吸收调制激光器的等效电路图；

图7是本申请一实施例提供的光学组件的立体结构示意图；

图8是本申请一实施例提供的多个光学组件的排布关系示意图；

图9是本申请一实施例提供的多个光学组件的排布关系的一种等效示意图；

图10是采用本申请一实施例提供的光学组件的光发射器件的结构示意图；

图10a是图10的A处放大结构示意图；

图11是图10所示光发射器件中的布线基板的结构示意图；

图12是本申请另一实施例提供的光学组件的结构示意图；

图13是本申请另一实施例提供的多个光学组件的排布关系示意图；

图14是图13的等效结构示意图。

附图标记说明：

100、光学组件，100a、第一光学组件，100b、第二光学组件，100c、第三光学组件，100d、第四光学组件，110、衬底，110a、第一端，110b、第二端，111、接地金属，111a、第一部分，111b、第二部分，112、焊接区域，120、电吸收调制激光器，121、增益区，122、电吸收调制区，122a、阳极，130、信号走线，130a、第一直线段，130b、弯折段，130c、第二直线段，140、匹配电阻，150、电容，160、第一焊盘，170、第二焊盘，181、第一键合引线，182、第二键合引线；

200、光发射器件，210、光器件盒，220、布线基板，221、信号通道。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。

本申请提供一种光学组件及光发射器件，所述光学组件通过将信号走线以及匹配电路的匹配电阻和电容设置于电吸收调制激光器的同一侧，即调整电吸收调制激光器中电吸收调制区的匹配电容和匹配电阻的布局方式，从而增大信号走线与相邻信号通道上的相邻元件之间的间距，减轻因间距过近导致的相邻信号通道之间的串扰，在保持信号通道间距不变的情况下，提升高速光发射器件性能，降低高速光发射器件的功耗。作为典型应用，所述光学组件可用于4x25G EML BOX封装发端光器件，或更高速率、更多通道的发端光器件。

本申请一实施例中，参照图5～图9，光学组件100包括：衬底110、电吸收调制激光器120、信号走线130、匹配电阻140、电容150、第一焊盘160和第二焊盘170。

参照图5，衬底110上设置有接地金属111，接地金属111包括沿第二方向Y间隔排布的第一部分111a和第二部分111b，接地金属111的第一部分111a上设置有用于焊接电吸收调制激光器120的焊接区域112，该焊接区域112内预置有焊锡，电吸收调制激光器120通过焊锡焊接在接地金属上。该实施例中，参照图5，电吸收调制激光器120包括沿第一方向X设置的增益区121和电吸收调制区122，增益区121内设置分布反馈半导体激光器(DBF)，电吸收调制区122内设置有电吸收调制器(EAM)，从而将分布反馈半导体激光器和电吸收调制器集成在同一半导体芯片内。

信号走线130的输出端及匹配电路的匹配电阻和电容设置于衬底110上并位于电吸收调制激光器120的一侧。参照图5和图7，信号走线130设置于位于第一部分111a和第二部分111b之间的衬底110上，信号走线130包括依次电性连接的第一直线段130a、弯折段130b和第二直线段130c，信号走线130具有输出端和输入端，在本实施例中，第一直线段130a远离弯折段130b一端设置有第一焊盘160，该第一焊盘160构成信号走线130的输出端，信号走线130整体大致沿第一方向X设置，信号走线130的第一直线段130a位于电吸收调制激光器120的一侧，第一焊盘160通过第一键合引线181与电吸收调制区122的阳极122a电性连接。其中，所述信号走线130为射频信号走线，第一焊盘160为打线焊盘。

第二焊盘170设置于衬底110靠近第一焊盘160的位置，该实施例中，第一焊盘160和第二焊盘170沿第一方向X间隔排布，且第一焊盘160和第二焊盘170位于电吸收调制激光器120的同一侧。

匹配电阻140镀设于衬底110上，匹配电阻140与信号走线130的第一直线段130a位于电吸收调制激光器120的同侧，匹配电阻140的一端与第一焊盘160(即信号走线130的输出端)电性连接，匹配电阻140的另一端与第二焊盘170电性连接。参照图5～图8，匹配电阻140通过第一焊盘160与信号走线130的输出端电性连接，参考其等效电路图图6，在电吸收调制区122旁并联一匹配电阻140，以拉低电吸收调制器(电吸收调制区)端的内阻，使其与信号走线130的阻抗相匹配，同时匹配电阻140还可吸收电吸收调制器因阻抗失配引起的反射信号，实现信号走线130的阻抗与电吸收调制区122内的电吸收调制器的阻抗相匹配。

电容150设置于衬底110上，在本实施例中，电容150的底面通过焊接方式贴设于衬底110的接地金属111上以接地，电容150的顶面通过第二键合引线182电性连接至第二焊盘170，电容150通过第二焊盘170与匹配电阻140串联连接形成匹配电路，该匹配电路与电吸收调制区122内的电吸收调制器并联，再与信号走线130的输出端(第一焊盘160)电性连接。

电容150、第二焊盘170、匹配电阻140、第一焊盘160以及信号走线130的第一直线段130a位于电吸收调制激光器120的同一侧，电容150、匹配电阻140以及信号走线130沿第一方向X布置，电容150通过接地金属111接地，在匹配电阻140与接地端之间增加一电容150，用以隔离电吸收调制器的偏压，可有效降低匹配电路的功耗。具体地，参照图5，衬底110具有相对的第一端110a和第二端110b，信号走线130由位于第一端110a处的输入端向第二端110b延伸，电吸收调制激光器120的电吸收调制区122临近衬底110的第二端110b，匹配电阻140和电容150位于信号走线130的输出端(即第一焊盘160)与衬底110的第二端110b之间。

另外，在本实施例中，匹配电阻140的阻值为50ohm，电阻150为薄膜电阻，可以减少占用空间，电容的容值小于或等于600pF。由于电容150、匹配电阻140以及信号走线130被布置于电吸收调制激光器120的同一侧，空间受到压缩，由于空间压缩，电容150的容值做不了太大，同时需考虑其滤波效果，兼顾可行性与性能的平衡，本实施例中电容150的容值为1nF。

其中，参照图1～图4，现有光学组件中射频信号线RF与电吸收调制器EAM以及分布反馈半导体激光器DFB的布局关系如图1所示，匹配阻容RC(匹配电阻R_EAM+匹配电容C_EAM)形成的匹配电路与射频信号线RF分别位于半导体元件(EAM+DFB)的两侧，即，射频信号线RF、半导体元件(EAM+DFB)以及匹配阻容RC(匹配电阻R_EAM+匹配电容C_EAM)沿第二方向Y以左、中、右的布局关系间隔排布。参照图2和图3所示的等效电路图，射频信号线RF通过打线(WireBonding，键合引线)与电吸收调制器EAM的阳极电性连接，匹配电阻R_EAM通过打线与电吸收调制器EAM的阳极电性连接，两根键合引线形成M形状(M打线)。在此布局关系下，如图4所示，当多个光学组件间隔排布时，相邻的两个光学组件中，一个光学组件上的射频信号线RF的宽度方向的中线与另一个器件上的相邻元件的匹配电路之间的间距仅为250μm，相邻元件即与该射频信号线RF相邻的器件上的最近的元件-匹配阻容RC形成的匹配电路，间距过窄，导致相邻两个光学组件中，一个光学组件上的射频信号线RF传输的RF信号与相邻光学组件上的匹配阻容RC相互干扰，导致信号串扰。

以4x25G EML的公模BOX封装发端光器件为例，参照图11，布线基板220上具有4个信号通道221，相邻两信号通道221之间的间距为1mm，在采用现有的布局关系时，测试结果发现，当光器件单开一个信号通道221时，会有很大的调制信号耦合到相邻信号通道，形成串扰，然后4个信号通道221全部打开后，在0hit条件下，导致眼图的mask margin急剧劣化至0％以下。

本实施例信号走线130的输出端的第一焊盘160通过第一键合引线181与电吸收调制区122的阳极122a电性连接，匹配电阻140的一端与第一焊盘160电性连接，另一端通过第二焊盘170与电容150电性连接，形成电容150与匹配电阻的串联连接，从而将匹配电阻140与电容150组成的匹配电路放在信号走线130同侧，匹配电阻140直接采用薄膜电阻并直接镀设在第一焊盘160与第二焊盘170之间，第二焊盘170通过第二键合引线182与电容150表层电性连接，然后电容150的底面直接焊接于接地金属111上。按此布局实现的布局关系图如图5和图7所示，信号走线130、匹配电阻140以及电容150布置于电吸收调制激光区122的同一侧，沿第二方向Y以左、右的布局关系间隔排布。

在此布局关系下，本实施例以四个光学组件100的排布关系为例，四个光学组件100包括第一光学组件100a、第二光学组件100b、第三光学组件100c和第四光学组件100d，如图8～图9所示，第一光学组件100a、第二光学组件100b、第三光学组件100c和第四光学组件100d沿第二方向Y间隔排布，相邻两光学组件之间的间距与图4所示的现有光学组件之间的间距相同，由于本实施例中信号走线130、匹配电阻140以及电容150布置于电吸收调制激光器120的同一侧，使得第一光学组件100a上的信号走线130靠近匹配电阻140一端的宽度方向的中线，与第二光学组件100b上的相邻元件的侧边之间的间距可达到500μm，相邻元件即与第一光学组件100a上的信号走线130相邻的第二光学组件100b上的最近的元件-电吸收调制激光器120。由于第一光学组件100a上的信号走线130与相邻的第二光学组件100b上的相邻元件之间的间距拉大，第一光学组件100a上的信号走线130传输的射频信号不会被第二光学组件100b上的相邻元件(电吸收调制激光器120)干扰，可有效降低相邻通道间的串扰。

另外，参照图5和图7，光学组件100还包括间隔设置于衬底110上的滤波电容191、背光探测器192和热敏电阻193，所述电吸收调制激光器120的增益区121与滤波电容191电性连接，具体地，增益区121内的分布反馈半导体激光器与滤波电容191打线连接。背光探测器(MPD)192用于监测电吸收调制激光器120的发光状态，热敏电阻193用于监测光学组件100的温度。

本实施例中，以4x25G EML BOX封装的光发射器件为例，参照图10、图10a和图11，该光发射器件200包括光器件盒210和四个光学组件100，四个光学组件100并排设于光器件盒210内。该光器件盒采用4x25G EML的公模BOX(公模盒体)，光器件盒210内设置有延伸至光器件盒外以与外部电性连接的布线基板220，该布线基板220上具有4条信号通道221，相邻两信号通道221之间的间距为1mm，一条信号通道221对应一光学组件100。具体地，衬底110上的接地金属111和信号走线130的输入端分别与一条信号通道221的接地端和信号端电性连接。该实施例中，参照图7，衬底110上的接地金属111间隔分成左右两部分，即第一部分111a和第二部分111b，第一部分111a和第二部分111b沿第二方向Y间隔排布，信号走线130设于接地金属111的第一部分111a和第二部分111b之间，信号走线130与接地金属111的第一部分111a和第二部分111b间隔设置，形成共面传输线。

在采用本实施例提供的光学组件100上的信号走线130、匹配电阻140、电容150以及电吸收调制器122的布局关系时，测试结果验证，当光发射器件200单开一条信号通道221时，调制信号不会耦合到相邻信号通道，当4条信号通道221全部打开后，在0hit条件下，眼图的mask margin可提升25％以上。

在另一实施例中，参照图12、图13和图14，电容150也可以贴设于第二焊盘170上并通过第二键合引线182电性连接衬底110上的接地金属。在本实施例中，电容150背面的金锡直接贴设于第二焊盘170上，通过第二焊盘与匹配电阻140电性连接，电容150正面通过第二键合引线182打线连接到衬底110上的接地金属111，以与电吸收调制器并联。

以上对本申请实施例所提供的一种光学组件及光发射器件进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种光学组件，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底上设有信号走线和接地金属；

电吸收调制激光器，设置于所述衬底的接地金属上，所述电吸收调制激光器包括增益区和电吸收调制区；所述信号走线的输出端位于所述电吸收调制激光器的一侧且电性连接所述电吸收调制区；

匹配电阻，设置于所述衬底上，且与所述信号走线的输出端电性连接；以及

电容，设置于所述衬底上，所述电容分别电性连接所述匹配电阻和所述接地金属；

其中，所述电容、所述电阻以及所述信号走线的输出端均位于所述电吸收调制激光器的同一侧，且所述匹配电阻和所述电容形成与所述电吸收调制区并联的匹配电路。

2.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述信号走线的输出端设有第一焊盘，所述第一焊盘通过键合引线与所述电吸收调制区的阳极电性连接。

3.如权利要求2所述的光学组件，其特征在于，所述信号走线为射频信号走线。

4.如权利要求2所述的光学组件，其特征在于，所述衬底上临近所述第一焊盘处还设有第二焊盘，所述匹配电阻为镀设于所述第一焊盘与第二焊盘之间的薄膜电阻。

5.如权利要求4所述的光学组件，其特征在于，所述电容贴设于所述接地金属上，并通过键合引线电性连接所述第二焊盘；

或者，所述电容贴设于所述第二焊盘上，并通过键合引线电性连接所述接地金属。

6.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述电容的容值大于或等于600pF。

7.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述光学组件还包括设于所述衬底上的滤波电容，所述滤波电容电性连接所述电吸收调制激光器的增益区。

8.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于：所述衬底具有相对的第一端和第二端，所述信号走线由位于所述第一端处的输入端向所述第二端延伸，所述电吸收调制激光器的电吸收调制区临近所述衬底的第二端，所述匹配电阻和电容位于所述信号走线的输出端与所述衬底的第二端之间。

9.一种光发射器件，其特征在于，所述光发射器件包括光器件盒，以及至少两个如权利要求1～8任一项所述的光学组件，所述光学组件并排设于所述光器件盒内；

所述光器件盒设有与外部电性连接的布线基板，所述布线基板具有至少两个信号通道，每一所述信号通道对应一所述光学组件，所述接地金属和所述信号走线的输入端与所述信号通道电性连接。

10.如权利要求9所述的光发射器件，其特征在于，所述光器件盒为公模盒体，所述信号通道的数量为四条，相邻两所述信号通道之间的间距为1mm；相邻两所述光学组件中，一所述光学组件的信号走线靠近匹配电阻一端的宽度方向的中线与另一所述光学组件上的相邻元件的侧边之间的间距大于或等于450μm；该相邻元件为电吸收调制激光器。

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