CN102841413A - 用于宽带高速传输的并行光收发组件 - Google Patents

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CN102841413A CN2012103074262A CN201210307426A CN102841413A CN 102841413 A CN102841413 A CN 102841413A CN 2012103074262 A CN2012103074262 A CN 2012103074262A CN 201210307426 A CN201210307426 A CN 201210307426A CN 102841413 A CN102841413 A CN 102841413A
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李伟龙
陈龙
孙雨舟
葛群
王帅杰
施高鸿
刘圣
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Abstract

本发明涉及用于宽带高速传输的并行光收发组件，第一印刷电路板的一端形成一信号输入端口，信号输入端口为镀金插板结构，第一印刷电路板与第二印刷电路板之间通过软性板电性连接，两个集成电路芯片和两个光电元器件阵列以裸片的形式通过键合组装在第二印刷电路板上；所述光电元器件阵列包括VCSEL激光器阵列和PD光电探测器阵列，VCSEL激光器阵列和PD光电探测器阵列分别与第二印刷电路板上的集成电路芯片打线连接，集成电路芯片包括激光器驱动芯片和探测器TIA芯片；光纤阵列置于光纤固定件内，光纤阵列与光电元器件阵列对准。制造成本低，易于实现，减少了组件构件的数量，组件的光电性能和结构稳定性显著提高。

Description

用于宽带高速传输的并行光收发组件
技术领域
本发明涉及一种用于宽带高速传输的并行光收发组件。
背景技术
随着人类对通信带宽需求的快速增长，现有通信***面临着容量和能耗两大挑战。由于能在更小的空间、更低的能耗占用下提供更大的带宽，关于并行光学模块的研究发展日益增多。并行光学模块是在一个单独的模块中多个激光器对准多个光纤——例如适合短程高带宽计算和交换应用的 4 通道短程收发模块，集成了四个独立的发送和接收通道，并连接到一条12通道多模带状光纤。由于器件集成化和小型化所带来的高带宽密度和低功耗，使得并行光学模块的传输带宽和使用功耗大大优于多个分立器件，从而提高了***传输性能。
并行光学模块对子元件的对准所要求的精度更高，能容忍的装配误差更小，以保证尽可能高的光耦合效率。现有技术在实现这些对准操作时，很复杂、很费时，需要一套复杂的并行定位件，如MT型光学连接器等，光学组件，如透镜、光导管的加工工艺要求很高；同时光学组件零部件的增加也相应的使成本增加。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种用于并行传输的光收发组件。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
用于宽带高速传输的并行光收发组件 ，特点是：包括第一印刷电路板、第二印刷电路板以及位于其上的集成电路芯片和光电元器件阵列，所述第一印刷电路板的一端形成一信号输入端口，信号输入端口为镀金插板结构，第一印刷电路板与第二印刷电路板之间通过软性板电性连接，两个集成电路芯片和两个光电元器件阵列以裸片的形式通过键合组装在第二印刷电路板上；所述光电元器件阵列包括VCSEL激光器阵列和PD光电探测器阵列，VCSEL激光器阵列和PD光电探测器阵列分别与第二印刷电路板上的集成电路芯片打线连接，所述集成电路芯片包括激光器驱动芯片和探测器TIA芯片；光纤阵列置于光纤固定件内，光纤阵列与光电元器件阵列对准。
进一步地，上述的用于宽带高速传输的并行光收发组件，其中，所述光纤阵列包含八根以上的光纤和光纤固定组件，八根以上的光纤为并带结构，八根以上的光纤通过光纤取向转换装置将光纤转换为平行等距排列的光纤带；所述光纤带的前端露出裸纤，且露出部分长度一致，并通过直接耦合的方式与光电元器件阵列互联；或者，八根以上的光纤平均分成两份，每份四根以上的光纤通过光纤取向转换装置将光纤转换为平行等距排列的光纤阵列；所述光纤阵列以一对一的方式与光电元器件阵列对准。
更进一步地，上述的用于宽带高速传输的并行光收发组件，其中，所述光纤阵列包括复数根光纤，每根光纤具有一耦合端面。
再进一步地，上述的用于宽带高速传输的并行光收发组件，其中，所述光电元器件阵列的有效区域中心与光纤阵列的耦合面以一对一的方式进行对准，光电元器件阵列的有效区域中心与光纤阵列的耦合面之间置有折射率匹配胶。
再进一步地，上述的用于宽带高速传输的并行光收发组件，其中，所述光纤阵列有两组，第一组光纤阵列的耦合面以一对一的方式与VCSEL激光器阵列的有效中心区域进行对准，VCSEL激光器阵列的有效中心区域与第一组光纤阵列的耦合面之间置有折射率匹配胶，第二组光纤阵列的耦合面以一对一的方式与PD光电探测器阵列的有效区域中心进行对准，PD光电探测器阵列的有效中心区域与第二组光纤阵列的耦合面之间置有折射率匹配胶。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
本发明提供一种简单易行的宽带高速传输的并行光收发组件，采用独特的电路板软硬结合的制造技术，并且通过金线电性连接，使光电元件的电连接更加合理，提升组件的光电性能；分别对VCSEL激光器阵列和PD光电探测器阵列的采用主动对准技术进行光学耦合，降低了光电元件阵列贴装精度，降低了光电元件与光纤连接的工艺难度并且提升了组件装配误差容忍度；通过减少组件构件的数量，降低组件成本，更适合批量生产应用。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：本发明的结构示意图；
图2：本发明直接耦合结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，用于宽带高速传输的并行光收发组件，包括第一印刷电路板1、第二印刷电路板3以及位于其上的集成电路芯片4和光电元器件阵列5，第一印刷电路板1的一端形成一信号输入端口，信号输入端口为镀金插板结构，第一印刷电路板1与第二印刷电路板3之间通过软性板2电性连接，两个集成电路芯片4和两个光电元器件阵列5以裸片的形式通过键合组装在第二印刷电路板3上；光电元器件阵列5包括VCSEL激光器阵列和PD光电探测器阵列，VCSEL激光器阵列和PD光电探测器阵列分别与第二印刷电路板上的集成电路芯片4打线连接，，使得集成电路芯片与印刷电路板之间的电连接更加合理，所用为金线，有利于提升高速信号传输性能，也有利于提升宽带高速传输的并行光收发组件的可靠性；集成电路芯片4包括激光器驱动芯片和探测器TIA芯片；光纤阵列置于光纤固定件内，光纤阵列与光电元器件阵列对准。
光纤阵列包含八根以上的光纤7和光纤固定组件，八根以上的光纤为并带结构，八根以上的光纤通过光纤取向转换装置6将光纤转换为平行等距排列的光纤带，光纤取向转换装置6为V-槽；光纤带的前端露出裸纤，且露出部分长度一致，并通过直接耦合的方式与光电元器件阵列5互联。或者，八根以上的光纤7平均分成两份，每份四根以上的光纤通过光纤取向转换装置6将光纤转换为平行等距排列的光纤阵列；光纤阵列以一对一的方式与光电元器件阵列对准，实现光信号的输出与输入，并利用折射率匹配胶使光纤带前端与光电元器件的位置固定。
光纤阵列包括复数根光纤，每根光纤具有一耦合端面。
光电元器件阵列5的有效区域中心与光纤阵列的耦合面以一对一的方式进行对准，光电元器件阵列5的有效区域中心与光纤阵列的耦合面之间置有折射率匹配胶；如图2所示，光电元器件阵列5的光探测面9与光纤7之间的区域有折射率匹配胶8。
光纤阵列有两组，第一组光纤阵列的耦合面以一对一的方式与VCSEL激光器阵列的有效中心区域进行对准，VCSEL激光器阵列的有效中心区域与第一组光纤阵列的耦合面之间置有折射率匹配胶，第二组光纤阵列的耦合面以一对一的方式与PD光电探测器阵列的有效区域中心进行对准，PD光电探测器阵列的有效中心区域与第二组光纤阵列的耦合面之间置有折射率匹配胶。
通过独特的直接光学耦合，减少了组件构件的数量，通过使用折射率匹配胶，提升了光学耦合效率，提高组件性能，同时降低了对光纤阵列的耦合面的光学要求，降低组件成本，更适合批量生产使用。
采用独特的电路板软硬结合的制造技术，使得光电元器件可以很方便的与光纤直接耦合，并方便电信号的传输。
综上所述，本发明提供一种简单易行的宽带高速传输的并行光收发组件，采用独特的电路板软硬结合的制造技术，并且通过金线电性连接，使光电元件的电连接更加合理，提升组件的光电性能；分别对VCSEL激光器阵列和PD光电探测器阵列的采用主动对准技术进行光学耦合，降低了光电元件阵列贴装精度，降低了光电元件与光纤连接的工艺难度并且提升了组件装配误差容忍度；通过减少组件构件的数量，降低组件成本，更适合批量生产应用。
需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.用于宽带高速传输的并行光收发组件 ，其特征在于：包括第一印刷电路板、第二印刷电路板以及位于其上的集成电路芯片和光电元器件阵列，所述第一印刷电路板的一端形成一信号输入端口，信号输入端口为镀金插板结构，第一印刷电路板与第二印刷电路板之间通过软性板电性连接，两个集成电路芯片和两个光电元器件阵列以裸片的形式通过键合组装在第二印刷电路板上；所述光电元器件阵列包括VCSEL激光器阵列和PD光电探测器阵列，VCSEL激光器阵列和PD光电探测器阵列分别与第二印刷电路板上的集成电路芯片打线连接，所述集成电路芯片包括激光器驱动芯片和探测器TIA芯片；光纤阵列置于光纤固定件内，光纤阵列与光电元器件阵列对准。
2.根据权利要求1所述的用于宽带高速传输的并行光收发组件，其特征在于：所述光纤阵列包含八根以上的光纤和光纤固定组件，八根以上的光纤为并带结构，八根以上的光纤通过光纤取向转换装置将光纤转换为平行等距排列的光纤带；或者，八根以上的光纤平均分成两份，每份四根以上的光纤通过光纤取向转换装置将光纤转换为平行等距排列的光纤阵列。
3.根据权利要求2所述的用于宽带高速传输的并行光收发组件，其特征在于：所述光纤带的前端露出裸纤，且露出部分长度一致，并通过直接耦合的方式与光电元器件阵列互联。
4.根据权利要求2所述的用于宽带高速传输的并行光收发组件，其特征在于：所述光纤阵列以一对一的方式与光电元器件阵列对准。
5.根据权利要求1所述的用于宽带高速传输的并行光收发组件，其特征在于：所述光纤阵列包括复数根光纤，每根光纤具有一耦合端面。
6.根据权利要求1所述的用于宽带高速传输的并行光收发组件，其特征在于：所述光电元器件阵列的有效区域中心与光纤阵列的耦合面以一对一的方式进行对准，光电元器件阵列的有效区域中心与光纤阵列的耦合面之间置有折射率匹配胶。
7.根据权利要求1所述的用于宽带高速传输的并行光收发组件，其特征在于：所述光纤阵列有两组，第一组光纤阵列的耦合面以一对一的方式与VCSEL激光器阵列的有效中心区域进行对准，VCSEL激光器阵列的有效中心区域与第一组光纤阵列的耦合面之间置有折射率匹配胶，第二组光纤阵列的耦合面以一对一的方式与PD光电探测器阵列的有效区域中心进行对准，PD光电探测器阵列的有效中心区域与第二组光纤阵列的耦合面之间置有折射率匹配胶。
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