CN220855278U - 一种紧凑型800g dr8硅光模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种紧凑型800G DR8硅光模块，包括：PCBA板以及基座，基座上固定激光器芯片、光纤阵列以及与PCBA板金丝键合的硅光芯片，硅光芯片上集成八个MZ调制器与八个锗硅探测器，硅光芯片上的MZ调制器与锗硅探测器按90°方位摆放，硅光芯片上的发射光口和接收光口均与所述光纤阵列耦合；PCBA板上电连接有与锗硅探测器金丝键合的T IA芯片。有益效果为：硅光芯片中的MZ调制器与锗硅探测器按90°方位摆放，从而可以缩小硅光芯片Y方向尺寸，进而缩小PCBA板Y方向尺寸，同时使得发射耦合接收空间间隔比较大、收发电串扰小；结构紧凑，易于封装，整体成本低、方便大批量生产。
Description
技术领域
本实用新型涉及光模块领域，具体涉及一种紧凑型800G DR8硅光模块。
背景技术
800G DR8硅光模块外置大功率激光器方案，由于激光器功耗大，因此对散热要求高，一般能量产的是2个激光器光源，每个光源平分为4路，在DR8硅光模块中，由于同时需要封装8路探测器，所以导致2路激光器方案尺寸空间受限，难以封装。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种紧凑型800G DR8硅光模块，以克服上述现有技术中的不足。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种紧凑型800G DR8硅光模块，包括：PCBA板以及固定在PCBA板中间所开的窗口中的基座，基座上固定激光器芯片、光纤阵列以及与PCBA板金丝键合的硅光芯片，激光器芯片发光点与硅光芯片收光波导在同一水平面上；硅光芯片上集成八个MZ调制器与八个锗硅探测器，硅光芯片上的MZ调制器与锗硅探测器按90°方位摆放，硅光芯片上的发射光口和接收光口均与光纤阵列耦合；PCBA板上电连接有与锗硅探测器金丝键合的T IA芯片。
本实用新型的有益效果是：硅光芯片中的MZ调制器与锗硅探测器按90°方位摆放，从而可以缩小硅光芯片Y方向尺寸，进而缩小PCBA板Y方向尺寸，同时使得发射耦合接收空间间隔比较大、收发电串扰小；激光器芯片采用单颗芯片分8路，也可以节约空间尺寸；结构紧凑，易于封装，整体成本低、方便大批量生产。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，八个锗硅探测器按每四个为一组分为两组，两组之间具有空格间隙，且每组的四个锗硅探测器与一个四通道T IA芯片金丝键合。
采用上述进一步的有益效果为：可以兼容四通道T IA芯片，而无需采用昂贵的八通道T IA芯片。
进一步，基座上固定TEC，TEC上固定热沉，激光器芯片固定在热沉上。
采用上述进一步的有益效果为：通过TEC对激光器芯片散热，保证激光器芯片在较低温度下工作，可以达到激光器芯片输出光功率>21.5dBm。
更进一步，基座包括：第一基座以及焊接在第一基座一侧的第二基座，第二基座的上表面低于第一基座的上表面，TEC固定在第二基座上，光纤阵列和硅光芯片固定在第一基座上，TEC上表面与第一基座上表面平齐。
采用上述进一步的有益效果为：TEC的厚度公差一般>±75um,如果采用常规的累加堆叠方案，这样的公差下光学耦合效率无法保证，因此，将基座分成大小两块，分别为第一基座和第二基座，先将TEC粘在第二基座，然后将TEC上表面与第一基座上表面平齐对好，然后采用激光焊接将第二基座焊接到第一基座一侧，这样就可以实现TEC上表面与第一基座上表面平齐(即去掉TEC的厚度公差)，从而确保激光器芯片发光点与硅光芯片收光波导就是在同一水平面上(误差<±20um)，以保证高耦合效率。
进一步，第一基座上在激光器芯片与硅光芯片之间沿光路传播方向依次布置透镜和光隔离器。
进一步，基座的材质采用钨铜。
采用上述进一步的有益效果为：钨铜具有低热膨胀系数、高导热系数、高硬度不变形的特点，从而可以确保可以实现TEC上表面与第一基座上表面始终平齐。
进一步，光纤阵列具有十六个光口、八根发射光纤和八根接收光纤，硅光芯片上的八个发射光口和八个接收光口与光纤阵列上的十六个光口一一耦合。
采用上述进一步的有益效果为：采用单颗光纤阵列，这样仅需要耦合一次，实际操作中可以先耦合光纤阵列(只看探测器响应度)，将光纤阵列固定好再耦合透镜使得激光器芯片的光耦合进入硅光芯片；也可以先耦合激光器芯片，再耦合光纤阵列，制作工序灵活方便。
更进一步，光纤阵列上的十六个光口分为两组，每组具有八个光口，其中的一组为发射光口，另一组为接收光口，光纤阵列上的发射光口与接收光口之间具有空格。
采用上述进一步的有益效果为：可以有效防止收发光串扰。
更进一步，光纤阵列上的发射光口与接收光口之间具有空格两路。
进一步，光纤阵列上的八根发射光纤分为两组，每组具有四根，且两组发射光纤分别与第一插芯和第二插芯相连；光纤阵列上的八根接收光纤分为两组，每组具有四根，且两组接收光纤分别与第一插芯和第二插芯相连。
附图说明
图1为本实用新型中紧凑型800G DR8硅光模块的俯视图；
图2为本实用新型中紧凑型800G DR8硅光模块部分结构的主视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、PCBA板，2、基座，210、第一基座，220、第二基座，3、激光器芯片，4、光纤阵列，5、硅光芯片，510、MZ调制器，520、锗硅探测器，6、T IA芯片，7、热沉，8、TEC，9、透镜，10、光隔离器，11、第一插芯，12、第二插芯。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
实施例1
如图1、图2所示，一种紧凑型800G DR8硅光模块，包括：PCBA板1以及基座2，基座2固定在PCBA板1中间所开的窗口中；
基座2上固定激光器芯片3、光纤阵列4以及硅光芯片5，激光器芯片3发光点与硅光芯片5收光波导在同一水平面上，即激光器芯片3所发射的光束可以进入硅光芯片5中，硅光芯片5与PCBA板1金丝键合；
硅光芯片5上集成八个MZ调制器510与八个锗硅探测器520，硅光芯片5上的MZ(马赫曾德)调制器510与锗硅探测器520按90°方位摆放，且硅光芯片5上的发射光口和接收光口均与光纤阵列4上的光口耦合；PCBA板1上电连接有与锗硅探测器520金丝键合的T IA芯片6；
硅光芯片5中的MZ调制器510与锗硅探测器520按90°方位摆放，从而可以缩小硅光芯片5Y方向尺寸，进而缩小PCBA板1Y方向尺寸(PCBA板的Y方向尺寸一般封装形式需要<14mm)，同时使得发射耦合接收空间间隔比较大、收发电串扰小；激光器芯片3采用单颗芯片分8路，从而可以节约空间尺寸。
实施例2
如图1所示，本实施例为在实施例1的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
八个锗硅探测器520按每四个为一组分为两组，两组之间具有空格间隙，由于具有空格间隙，且每组的四个锗硅探测器520与一个四通道T IA芯片6金丝键合，本实用新型中的紧凑型800G DR8硅光模块可以兼容四通道T IA芯片6，而无需采用昂贵的八通道T IA芯片(八通道T IA芯片需要定制并且良率低)。
实施例3
如图1所示，本实施例为在实施例1或2的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
基座2上固定TEC(制冷器)8，TEC8上固定热沉7，激光器芯片3固定在热沉7上，热沉7的材质优选为氮化铝，导热性好，由于激光器芯片3采用单颗芯片分8路，因此，通过TEC8对激光器芯片3散热，保证激光器芯片3在较低温度下工作，可以达到激光器芯片3输出光功率>21.5dBm。
实施例4
如图1、图2所示，本实施例为在实施例3的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
基座2包括：第一基座210以及焊接在第一基座210一侧的第二基座220，第二基座220的上表面低于第一基座210的上表面，TEC8固定在第二基座220上，光纤阵列4和硅光芯片5固定在第一基座210上，TEC8上表面与第一基座210上表面平齐；
TEC8的厚度公差一般>±75um,如果采用常规的累加堆叠方案，这样的公差下光学耦合效率无法保证，因此，在本实用新型中将基座2分成大小两块，分别为第一基座210和第二基座220，先将TEC8粘在第二基座220，然后将TEC8上表面与第一基座210上表面平齐对好，然后采用激光焊接将第二基座220焊接到第一基座210一侧，这样就可以实现TEC8上表面与第一基座210上表面平齐(即去掉TEC的厚度公差)，从而确保激光器芯片3发光点与硅光芯片5收光波导就是在同一水平面上(误差<±20um)，以保证高耦合效率。
实施例5
如图1、图2所示，本实施例为在实施例4的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
第一基座210上在激光器芯片3与硅光芯片5之间沿光路传播方向依次布置透镜9和光隔离器10。
实施例6
如图2所示，本实施例为在实施例4或5的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
基座2的材质采用钨铜，钨铜具有低热膨胀系数、高导热系数、高硬度不变形的特点，从而可以确保可以实现TEC8上表面与第一基座210上表面始终平齐。
实施例7
如图1所示，本实施例为在实施例1～6任一实施例的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
光纤阵列4具有十六个光口、八根发射光纤和八根接收光纤，硅光芯片5上的八个发射光口和八个接收光口与光纤阵列4上的十六个光口一一耦合，采用单颗光纤阵列4，这样仅需要耦合一次，实际操作中可以先耦合光纤阵列4(只看探测器响应度)，将光纤阵列4固定好再耦合透镜9使得激光器芯片3的光耦合进入硅光芯片5；也可以先耦合激光器芯片3，再耦合光纤阵列4，制作工序灵活方便。
实施例8
如图1所示，本实施例为在实施例7的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
光纤阵列4上的十六个光口分为两组，每组具有八个光口，其中的一组为发射光口，另一组为接收光口，光纤阵列4上的发射光口与接收光口之间具有空格，可以有效防止收发光串扰。
更进一步：光纤阵列4上的发射光口与接收光口之间具有空格两路。
实施例9
如图1所示，本实施例为在实施例7或8的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
光纤阵列4上的八根发射光纤分为两组，每组具有四根，且两组发射光纤分别与第一插芯11和第二插芯12相连；
光纤阵列4上的八根接收光纤也分为两组，每组具有四根，且两组接收光纤分别与第一插芯11和第二插芯12相连。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种紧凑型800G DR8硅光模块，其特征在于，包括：PCBA板(1)以及固定在PCBA板(1)中间所开的窗口中的基座(2)，所述基座(2)上固定激光器芯片(3)、光纤阵列(4)以及与PCBA板(1)金丝键合的硅光芯片(5)，所述激光器芯片(3)发光点与所述硅光芯片(5)收光波导在同一水平面上；所述硅光芯片(5)上集成八个MZ调制器(510)与八个锗硅探测器(520)，所述硅光芯片(5)上的MZ调制器(510)与锗硅探测器(520)按90°方位摆放，所述硅光芯片(5)上的发射光口和接收光口均与所述光纤阵列(4)耦合；所述PCBA板(1)上电连接有与锗硅探测器(520)金丝键合的TIA芯片(6)。
2.根据权利要求1所述一种紧凑型800G DR8硅光模块，其特征在于，八个锗硅探测器(520)按每四个为一组分为两组，两组之间具有空格间隙，且每组的四个锗硅探测器(520)与一个四通道TIA芯片(6)金丝键合。
3.根据权利要求1所述一种紧凑型800G DR8硅光模块，其特征在于，所述基座(2)上固定TEC(8)，所述TEC(8)上固定热沉(7)，所述激光器芯片(3)固定在所述热沉(7)上。
4.根据权利要求3所述一种紧凑型800G DR8硅光模块，其特征在于，所述基座(2)包括：第一基座(210)以及焊接在第一基座(210)一侧的第二基座(220)，所述第二基座(220)的上表面低于所述第一基座(210)的上表面，所述TEC(8)固定在所述第二基座(220)上，所述光纤阵列(4)和所述硅光芯片(5)固定在所述第一基座(210)上，所述TEC(8)上表面与第一基座(210)上表面平齐。
5.根据权利要求4所述一种紧凑型800G DR8硅光模块，其特征在于，所述第一基座(210)上在所述激光器芯片(3)与所述硅光芯片(5)之间沿光路传播方向依次布置透镜(9)和光隔离器(10)。
6.根据权利要求4或5所述一种紧凑型800G DR8硅光模块，其特征在于，所述基座(2)的材质采用钨铜。
7.根据权利要求1所述一种紧凑型800G DR8硅光模块，其特征在于，所述光纤阵列(4)具有十六个光口、八根发射光纤和八根接收光纤，所述硅光芯片(5)上的八个发射光口和八个接收光口与所述光纤阵列(4)上的十六个光口一一耦合。
8.根据权利要求7所述一种紧凑型800G DR8硅光模块，其特征在于，所述光纤阵列(4)上的十六个光口分为两组，每组具有八个光口，其中的一组为发射光口，另一组为接收光口，所述光纤阵列(4)上的发射光口与接收光口之间具有空格。
9.根据权利要求8所述一种紧凑型800G DR8硅光模块，其特征在于，所述光纤阵列(4)上的发射光口与接收光口之间具有空格两路。
10.根据权利要求7或8或9所述一种紧凑型800G DR8硅光模块，其特征在于，所述光纤阵列(4)上的八根发射光纤分为两组，每组具有四根，且两组发射光纤分别与第一插芯(11)和第二插芯(12)相连；所述光纤阵列(4)上的八根接收光纤分为两组，每组具有四根，且两组接收光纤分别与第一插芯(11)和第二插芯(12)相连。
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