DE112006003458T5 - Modularer Transistor-Outline-Can mit internen Bauteilen - Google Patents

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Abstract

Optisches Package, wobei das optische Package Folgendes umfasst:
ein Substrat;
einen Laser, der von dem Substrat getragen wird, und der für eine elektrische Verbindung mit Schaltungen konfiguriert ist, die auf dem Substrat angeordnet sind, wobei der Laser dazu ausgebildet ist, auf einem ersten Weg ein optisches Signal zu emittieren;
eine Strahllenkeinrichtung, die von dem Substrat getragen wird, und die dazu ausgebildet ist, das optische Signal von dem Laser auf dem ersten Weg zu empfangen, wobei die Strahllenkeinrichtung derart konfiguriert ist, dass das optische Signal von der Strahllenkeinrichtung auf einem zweiten Weg ausgegeben wird; und
mehrere elektronische Leiter, die in Verbindung mit den Schaltungen auf dem Substrat stehen, wobei die elektronischen Leiter einen Satz von Modulationsleitern aufweisen, die in elektrischer Verbindung mit dem Laser stehen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein optische Einrichtungen mit optoelektronischen Bauteilen zur Datenübertragung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung optische Unteranordnungen, die Transistor-Outline-(TO)-Cans enthalten, welche verschiedene interne Bauteile aufweisen.
  • Stand der Technik
  • Jüngste Trends in der Entwicklung der optischen Datenübertragung haben zu kleineren Bauteilen und höheren Datenübertragungsraten geführt. Entwicklern gelang es zwar, kleinere und schnellere optoelektronische Sender zu entwickeln, doch war die Zuverlässigkeit kleinerer Sender problematisch. Dies lag zum Teil an den inhärenten Problemen im Zusammenhang mit den komplizierten Herstellungsverfahren, die zum Erzeugen von zuverlässig arbeitenden Miniatursendern notwendig sind. Auf diese Weise nahm parallel zur Größenreduzierung der Anteil nicht funktionsfähiger Miniatursender zu.
  • Eine Konsequenz der gesteigerten Wahrscheinlichkeit einer Funktionsunfähigkeit eines optoelektronischen Senders ist der drastische Anstieg der Herstellungskosten, die von den funktionsfähigen Sendern wieder ausgeglichen werden müssen. Der Grund dafür liegt darin, dass einige optoelektronische Sender sich bereits auf einer weit fortgeschrittenen Fertigungsstufe befinden oder im Wesentlichen fertiggestellt sind, bevor ein Funktionstest, z. B. ein Burn-In-Test, durchführbar ist. Auf diese Weise kann es vorkommen, dass teure Bauteile in einen funktionsunfähigen Sender eingebaut wurden, bevor festgestellt werden kann, ob er wie vorgesehen arbeitet oder nicht. Damit der Hersteller verlustfrei arbeiten kann, muss eine entsprechende Preisgestaltung für die funktionstüchtigen optoelektronischen Sender und die optische Datenübertragungsausrüstung stattfinden, in der die Sender verwendet werden, um einen gewissen Anteil funktionsunfähiger Geräte zu kompensieren.
  • Ein Verfahren, diesem Problem entgegenzuwirken, bestand darin, bestimmte Bauteile eines optoelektronischen Senders entfernt von der Laseranordnung anzuordnen, insbesondere in Transistor-Outline-Can-(Transistorkonturbecher-TO-Can)-Einrichtungen. Kurz gesagt wird dabei eine Laseranordnung, beispielsweise eine Laserdiode, im Header eines TO-Can angeordnet. Beschränkungen hinsichtlich der Größe des TO-Can machten es allerdings erforderlich, verschiedene optische und/oder elektrische Bauteile außerhalb des Header-Can anzuordnen. Diese Anordnung wiederum führt zu anderen Herstellungsschwierigkeiten. Beispielsweise kann das Anordnen dieser Bauteile außerhalb des Header-Can Probleme mit der elektronischen Impedanz und/oder Widerstandsanpassung verursachen, die angesichts der geringen Fehlertoleranz im Zusammenhang mit dem genauen Antreiben der Laser bedenklich sind. Es ergaben sich auch andere Probleme, indem der eigentliche optische Weg durch Klebstoffe oder andere Verbindungsmaterialien behindert wurde, die dazu benutzt wurden, optische Bauteile am TO-Can zu befestigen.
  • Kurzdarstellung der Ausführungsbeispiele der Erfindung
  • Allgemein betreffen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen TO-Can, der zur Benutzung in optischen Unteranordnungen (optical subassemblies – OSA) wie z. B. optischen Senderunteranordnungen (transmitter optical subassemblies – TOSA) und optischen Empfängerunteranordnungen (receiver optical subassemblies – ROSA) geeignet ist. Der TO-Can weist eine Header-Anordnung mit einem Header-Can auf, der an ein Substrat gekoppelt ist. Der Header kann verschiedene Bauteile aufweisen.
  • In einer Ausführungsform weist eine Header-Anordnung einen Laser auf, z. B. eine Laserdiode, die auf ein Substrat montiert ist. Der Laser ist so ausgerichtet, dass er ein moduliertes optisches Signal auf einem ersten Strahlweg emittieren kann, der mit einer optischen Signalachse des Headers fluchtet. In diesem Beispiel ist eine Strahllenkeinrichtung auf dem Substrat angeordnet, und ist derart ausgerichtet, dass sie das modulierte optische Signal vom Laser empfängt, und den empfangenen Strahl auf einen zweiten Strahlweg umlenkt, der mit der optischen Signalachse im Wesentlichen fluchtet. Wahlweise kann im Header-Can eine Rückreflexionssperre enthalten sein, und entweder auf dem ersten Strahlweg oder auf dem zweiten Strahlweg auf dem Weg des modulierten optischen Signals angeordnet sein. Die Rückreflexionssperre dient dazu, eine Reflexion emittierter Signale zurück zum Sender zu verringern oder zu verhindern. Außerdem stehen mehrere elektronische Leiter mit dem Laser in elektrischer Verbindung, wobei wenigstens ein elektrisches Bauteil auf dem Substrat angeordnet ist. Die mehreren elektronischen Leiter weisen einen ersten Satz auf, der von einem zweiten Satz elektrisch isoliert ist. Der erste Satz kann einen modulierten Strom zum Laser führen, und der zweite Satz kann einen Ruhestrom zum Laser führen.
  • In einer anderen Ausführungsform weist ein Header einen Header-Can mit einer Linse auf. Der Header kann mit der Basis zusammenwirken, um so ein Gehäuse zu definieren, in dem ein Substrat angeordnet ist. Das Substrat weist eine ebene Fläche auf, die im Wesentlichen orthogonal zu einer optischen Signalachse des Headers ausgerichtet ist. Auf dem Substrat ist ein Laser angeordnet, der auf einem ersten Strahlweg einen modulierten Strahl emit tiert, der im Wesentlichen orthogonal zur optischen Signalachse ist. Ein optischer Dreher empfängt den modulierten Strahl des Lasers und lenkt den modulierten Strahl auf einen zweiten Strahlweg, der im Wesentlichen mit der optischen Signalachse fluchtet. Wahlweise kann eine Rückreflexionssperre entweder auf dem ersten Strahlweg oder auf dem zweiten Strahlweg am Weg des modulierten optischen Signals angeordnet sein, um Rückreflexionen zum Laser einzuschränken.
  • In einer Konfiguration kann das optische Gehäuse wenigstens sechs Leiter enthalten, die sich durch die Header-Basis hindurch in das Gehäuse erstrecken. Diese Leiter können elektronisch an elektronische Bauteile innerhalb des Gehäuses und/oder an den Laser koppeln. Außerdem ist ein erster Satz von Leitern von einem zweiten Satz von Leitern elektrisch isoliert. Der erste Leitersatz kann einen modulierten Strom zum Laser führen, und der zweite Leitersatz kann einen Ruhestrom zum Laser führen.
  • In einer anderen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Herstellen eines kompakten optischen Gehäuses offenbart. In einem Beispiel beinhaltet ein Verfahren das Zusammenbauen eines Substrats derart, dass es einen Laser, andere verschiedene Bauteile und/oder Schaltungen aufweist, die darauf angeordnet sind, wodurch nach und nach eine TOSA gebaut wird. An dem Substrat einer unfertigen TOSA kann ein Burn-In durchgeführt werden, um die Eignung des Substrats und der Bauteile zu prüfen, die während verschiedener Herstellungsschritte auf dem Substrat angeordnet werden. Das heißt, das Substrat und die Bauteile können vor der Fertigstellung der TOSA je nach Bedarf geprüft werden, nachdem ein jeweiliges Bauteil hinzugefügt wurde. Alternativ können alle Bauteile auf dem Substrat montiert und dann geprüft werden. In jedem Fall lässt sich bestimmen, ob das Substrat und die darauf montierten Bauteile den Burn-In überlebt haben. Falls die Anordnung den Burn-In überlebt, kann das Substrat auf einer Header-Basis montiert werden, und die optoelektronischen Bauteile können elektronisch an elektronische Leiter gekoppelt werden.
  • Diese und andere Aspekte von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und der beiliegenden Ansprüche deutlicher werden.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Um die genannten Aspekte sowie andere Aspekte der vorliegenden Erfindung weiter zu verdeutlichen, soll nun unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen derselben, die in den beiliegenden Figuren dargestellt sind, eine detailliertere Beschreibung erfolgen. Man wird verstehen, dass diese Figuren nur typische Ausführungsformen der Erfindung darstellen, und deshalb nicht in einer den Umfang der Erfindung beschränkenden Weise zu verstehen sind. Die Erfindung soll mit zusätzlicher Genauigkeit und Detailliertheit unter Verwendung der begleitenden Figuren beschrieben und erläutert werden, wobei:
  • 1 eine Querschnittansicht ist, die eine Ausführungsform einer TOSA zeigt;
  • 2A eine Draufsicht ist, die eine Ausführungsform einer Header-Anordnung für einen TO-Can zeigt;
  • 2B eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A aus 1A ist;
  • 2C–2D Draufsichten sind, die alternative Ausführungsformen der Header-Anordnungen zeigen;
  • 2E eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Substrats für eine Header-Anordnung ist;
  • 3A–3B schematische Darstellungen von Ausführungsformen von Schaltkreisen zum Antreiben eines Lasers und zum Betreiben eines Monitors sind;
  • 4A–4C Draufsichten auf Ausführungsbeispiele einer Header-Anordnung sind, die verschiedene Typen von Substraten enthalten;
  • 5A–5B Seitenansichten sind, die Aspekte von Ausführungsformen von OSAs veranschaulichen, die eine Wärmeregelungseinrichtung aufweisen; und
  • 6A–6F Seitenansichten sind, die Ausführungsformen von Ausrichtungen optischer Bauteile veranschaulichen, die in einer OSA verwendbar sind.
  • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
  • Allgemein betreffen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung optische Packages (Gehäuse), die Header-Anordnungen mit verschiedenen Bauteilen aufweisen und zur Benutzung in TO-Cans und zugehörigen TOSAs geeignet sind.
  • Außerdem betreffen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Verfahren zum Herstellen der optoelektronischen Bauteile und Einrichtungen, und zum Prüfen derselben auf verschiedenen einzelnen Stufen der Herstellung. Auf diese Weise können die optoelektronischen Unteranordnungen, optoelektronischen Anordnungen und kompakten optischen Packages auf Zuverlässigkeit und/oder Funktionsfähigkeit geprüft werden, während sie zusammengebaut und hergestellt werden, derart, dass unzuverlässige oder funktionsunfähige Produkte relativ früh im Herstellungsprozess entsorgt oder neu konfiguriert werden können, bevor sie viele teure Bauteile erhalten. Gleichzeitiges Prüfen und Herstellen senkt die Kosten zum Herstellen funktionsfähiger optoelektronischer Datenübertragungseinrichtungen.
  • I. Optische Unteranordnungen
  • Optische Datenübertragungsausrüstung enthält typischerweise einen optoelektronischen Sender, der elektrische Daten in optische Daten umwandelt, die auf ein optisches Signal moduliert werden, z. B. einen Laserstrahl. Häufig wird die Senderanordnung mit einer Empfängeranordnung kombiniert, um auf diese Weise einen Sendeempfänger auszubilden. Allerdings müssen die Sender nicht mit einem Empfänger kombiniert sein. Auf jeden Fall sind die Senderanordnungen in einem Senderabschnitt der optischen Datenübertragungsausrüstung enthalten, wobei standardisierte Ausrüstung vorbestimmten Größenbeschränkungen unterliegt. Entsprechend sollte eine Senderanordnung solche vorbestimmten Größenbeschränkungen einhalten, um in standardisierter optischer Datenübertragungsausrüstung benutzbar zu sein. Allerdings ist es auch wünschenswert, die Größe, Form und Gesamtkonfiguration von Senderanordnungen derart zu modifizieren, dass sie in anderer Datenübertragungsausrüstung benutzt werden können, wenn dieser Bedarf besteht oder wenn diese zu einem späteren Zeitpunkt entwickelt wird. Obwohl also Ausführungsformen der Senderanordnung dazu konfiguriert sind, in einem TO-Can aufgenommen zu werden, ist es durchführbar und vorgesehen, dass diese Konfigurierungen derart angepasst werden können, dass sie in anderen Formen von Sendern benutzbar sind, sowie in solchen, die in Zukunft entwickelt werden.
  • Beispielsweise definieren SFF, SFP, XEP, GBIC und andere MSAs (Multi-Source-Agreements) bestimmte Be schränkungen für die Gesamtgröße sowie die Senderanordnungsgröße, die, gemeinsam mit der Notwendigkeit einer Leistungsverbesserung, die Entwicklung von Senderanordnungen reduzierter Größe vorantreiben, damit diese auf kleinerem Raum angeordnet werden können. Teilweise kann die Größenreduktion eines Bauteils das Einbeziehen zusätzlicher oder komplizierterer Bauteile sowie größerer Bauteile in einem Modul mit einer vorbestimmten Größenbeschränkung zulassen. Das heißt, eine kleinere Senderanordnung ermöglicht es zusätzlichen oder größeren Bauteilen, in einem bestimmten Sendeemfängertyp Platz zu finden. Die beispielhaften Senderanordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung können also derart konfiguriert sein, dass sie in den genannten Sendeempfängern betriebsfähig sind, und die Senderanordnungen reduzierter Größe können zudem derart angepasst sein, dass sie nach Bedarf auf weniger Raum Platz finden.
  • Ausführungsformen der Erfindung können im Zusammenhang mit verschiedenen unterschiedlichen Protokollen und Leitungsgeschwindigkeiten angewandt werden. Zu Beispielprotokollen gehören, ohne Beschränkung darauf, SONST, Ethernet und 10G-Ethernet. Beispiele für Leitungsgeschwindigkeiten, mit denen Ausführungsformen der Erfindung kompatibel sind, sind Geschwindigkeiten von 10 Gb/s oder mehr.
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer optischen Unteranordnung (OSA) 10, die ein optisches Package 12 aufweist, das mit einer Nasenanordnung 14 verbunden ist. Allgemein kann die Nasenanordnung 14 ein Vorderende 18 und ein Hinterende 20 aufweisen. Die Nasenanordnung 14 kann ein gestrecktes Gehäuse 24 aufweisen, in dem ein längslaufender Kanal 26 ausgebildet ist, der sich am Vorderende 18 als ein Leiteranschlussstück 16 öffnet. Das Gehäuse 24 ist aus einem relativ harten Material hergestellt, beispiels weise aus rostfreiem Stahl 416. Es können auch andere harte Materialien benutzt werden, z. B. Metall oder Kunststoff.
  • Die Nasenanordnung 14 ist dazu konfiguriert, einen Endabschnitt eines Lichtwellenleiters (nicht dargestellt) im Leiteranschlussstück 16 am Vorderende 18 aufzunehmen. Die Nasenanordnung 14 kann also derart konfiguriert sein, dass sie den Leiter z. B. durch Implementieren einer Reibpassung hält. Außerdem weist die Nasenanordnung 14 einen Rückring 27 auf, der einen Hülsenring 28 aufnimmt. Der Rückring 27 und der Hülsenring 28 wiederum nehmen einen Leiterhalter 30 auf. Der Leiterhalter 30 weist einen optischen Kanal 32 auf, in dem der Leiter angeordnet ist. Der optische Kanal 32 ist entlang der Mittelachse oder einer anderen optischen Achse der OSA 10 angeordnet. Ferner weist die Nasenanordnung 14 eine Durchführung 22 auf, die um den Hülsenring 28 herum angeordnet ist, und die mit dem Rückring 27 und dem Hülsenring 28 derart zusammenwirkt, dass sie den Lichtwellenleiter in der Nasenanordnung 14 aufnimmt und hält. In einem Beispiel können der Hülsenring 28 und der Leiterhalter 30 mit der Durchführung 22 dazu benutzt werden, eine Reibpassung zu implementieren, die dazu geeignet ist, den Lichtwellenleiter (nicht dargestellt) in dem Kanal 26 zu halten. Geeignete Ausführungsformen und Verfahren zum Herstellen einer Nasenanordnung 14 werden detaillierter in US-Patentanmeldung Nr. 10/832,699 erörtert, die hier in ihrer Gesamtheit durch Querverweis zitiert wird.
  • Das Hinterende 20 der Nasenanordnung 14 ist für eine Verbindung mit dem optischen Package 12 konfiguriert. Das Hinterende 20 kann direkt oder indirekt an verschiedene Bauteile oder Abschnitte des optischen Package 12 gekoppelt sein. Man wird verstehen, dass das optische Package 12 signifikanterweise keine bestimmte Form aufweisen muss oder in einer bestimmten Struktur angeordnet sein muss, um mit der Nasenanordnung 14 verbunden zu werden. Auf diese Weise kann das optische Package 12 in jeder beliebigen Weise konfiguriert sein, die es zulässt, dass die Nasenanordnung 14 eine Verbindungsstelle zu dem optischen Package 12 aufweist. Die Nasenanordnung 14 wird an das Gehäuse 34 oder einen anderen geeigneten Aspekt des optischen Package 12 gekoppelt, indem sie durch Laserschweißen an eine Verbindungsstelle 36 angeschweißt wird. Es können auch andere Verbindungsmittel benutzt werden, darunter, ohne Beschränkung darauf, Löten, Kleben usw. Zudem eliminieren einfache Verbindungsmittel zusätzliche Bauteile, die zum Verbinden von Header-Cans mit Nasenanordnungen erforderlich sind. Man wird also verstehen, dass die vorliegende Erfindung die Zeit und die Kosten der Herstellung optischer Unteranordnungen reduziert.
  • Außerdem kann die Nasenanordnung 14 direkt oder indirekt an einem Packaging-Can 38 (Vergussbecher) des optischen Packages 12 angebracht sein. Wie dargestellt, weist der Packaging-Can 38 Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Das heißt, der Packaging-Can 38 weist einen ersten Abschnitt 40 mit einem größeren Durchmesser als ein zweiter Abschnitt 42 auf, wobei der erste Abschnitt 40 an den zweiten Abschnitt 42 angrenzend ausgebildet ist. In einer Ausführungsform sind der erste Abschnitt 40 und der zweite Abschnitt 42 einstückig ausgebildet. In einer anderen Ausführungsform sind der erste Abschnitt 40 und der zweite Abschnitt 42 aus separaten Teilen ausgebildet, die mit Hilfe geeigneter Verbindungsmittel verbunden sind, wie z. B., ohne Beschränkung darauf, Schweißen, Löten, Kleben usw. Darüber hinaus weist ein Ende des ersten Abschnitts 40 eine gestufte ringförmige Lippe 44 auf, die einen etwas größeren Durchmesser aufweist als der erste Abschnitt 40.
  • In einer Ausführungsform können der erste Abschnitt 40, der zweite Abschnitt 42 und/oder die ringförmige Lippe 44 jeweils einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Allerdings können der erste Abschnitt 40, der zweite Abschnitt 42 und/oder die ringförmige Lippe 44 auch jede beliebige Querschnittform aufweisen, wie z. B., ohne Beschränkung darauf, oval, polygonal usw. In einer Ausführungsform wird der Querschnitt des ersten Abschnitts 40 und/oder des zweiten Abschnitts 42 auf Grundlage der Form des Bauteils ausgewählt, mit dem der Packaging-Can 38 verbunden ist. Außerdem hält der Packaging-Can 38 einen Header-Can 58, der an ein Substrat 48 gekoppelt ist.
  • In einer Ausführungsform sind der Packaging-Can 38 und/oder der Header-Can 58 aus rostfreiem Stahl 304L konstruiert. Rostfreier Stahl 304L kann mit Hilfe bekannter Bearbeitungsprozesse leicht verarbeitet werden, um den Körper des Packaging-Can 38 und/oder Header-Can 58 zu bilden, weshalb der Packaging-Can 38 und/oder Header 58 leicht in die gewünschte Form gebracht werden können. Außerdem kann rostfreier Stahl 304L durch Laserschweißen bearbeitet werden, ist nicht magnetisch, und korrosionsbeständig. Ferner unterstützt rostfreier Stahl 304L das Ausbilden hermetischer Glaslötverbindungen mit einem Fenster 46 und der Header-Struktur 48. Man wird jedoch verstehen, dass der Packaging-Can 38 und/oder Header-Can 58 auch aus anderem geeigneten Material oder anderen geeigneten Materialien aufgebaut sein können.
  • In einer Ausführungsform ist das Fenster 46 im Packaging-Can 38 zwischen dem ersten Abschnitt 40 und dem zweiten Abschnitt 42 angeordnet. In einer anderen Ausführungsform ist das Fenster 46 innerhalb des Header-Can 58 angeordnet, wie dargestellt. In einer weite ren Ausführungsform ist das Fenster innerhalb einer Öffnung 64 im Header-Can 58 angeordnet. In jedem Fall ist das Fenster 46 etwa in der Mitte des Packaging-Can 38 und/oder Header-Can 58 angeordnet, um optische Signale weiterzuleiten, die von einem Laser 50 emittiert werden. Der Laser 50 kann einen beliebigen von verschiedenen Typen von Lasern umfassen, darunter Kantenstrahler und oberflächenemittierende Laser mit vertikaler Kavität (vertical cavity surface emitting laser – VCSEL). Zu weiteren spezifischen Ausführungsformen des Lasers gehören Laser mit verteilter Rückkopplung (distributed feedback – DFB) und Fabry-Perot-(FP)-Laser.
  • In einer Ausführungsform ist der optische Dreher 52 eine Strahllenkeinrichtung. Eine Strahllenkeinrichtung empfängt einen einfallenden Strahl, der sich auf einem ersten optischen Weg bewegt, und lenkt den Strahl auf einen zweiten optischen Weg um. Strahllenkeinrichtungen können nützlich beim Ausrichten eines optischen Signals an einer optischen Achse sein. Man wird verstehen, dass die Abschnitte 40 und 42 des Packaging-Can 38 und/oder des Header-Can 58 kürzer oder länger ausgeführt sein können, um das Fenster 46 näher an der Header-Struktur 48 des optischen Package 12 oder weiter davon entfernt anzuordnen. Beispielsweise kann, wenn der Laser 50 und/oder der optische Dreher 52 nahe am Fenster 46 angeordnet sind, eine größere Flexibilität beim Auslegen einer kompakten, effizient koppelnden Optik zwischen dem Emitter und externen Lichtwellenleitern bereitgestellt werden.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Fenster 46 ein Stück ultraflachen, dünnen Glases mit einer Dicke von etwa 0,008 Zoll, obwohl auch andere Materialien und Geometrien verwendet werden können. Das Fenster 46 ist an die Innenseite des Packaging-Can 38 im Inneren des Header-Can 58 und/oder einer Öffnung 64 des Header-Can 58 gelötet oder in anderer Weise damit verbunden, und bildet so eine hermetische Abdichtung. In einem anderen Beispiel wird ein Schott-Glas-Lötverfahren benutzt, um das Fenster 46 mit der Innenseite des Packaging-Can 38 im Inneren des Header-Can 58 und/oder mit der Öffnung 64 des Header-Can 58 zu verbinden. In einer Ausführungsform ist das Fenster 46 mit einer Reflexionsschutzbeschichtung beschichtet. Alternativ kann eine Rückreflexionssperre 62 an dem Fenster 46 oder in dessen Nähe angeordnet sein.
  • Außerdem sind der Laser 50 und der optische Dreher 52 derart angeordnet, dass optische Signale, die von dem Laser 50 erzeugt werden, von dem optischen Dreher 52 gedreht, durch das Fenster 46 und schließlich in einen Lichtwellenleiter (nicht dargestellt) gelenkt werden. Auf diese Weise ist der Laser 50 gemeinsam mit dem optischen Dreher 52 auf einem Substrat 56 angeordnet, damit der optische Dreher 52 das optische Signal vom Laser 50 durch das Fenster 46 lenken kann. Hierbei ist zu beachten, dass die Ausführungsbeispiele zwar ein Substrat 56 betreffen, der Umfang der Erfindung jedoch nicht in dieser Weise beschränkt ist, und dass alternativ Substrate verwendet werden können, die verschiedene andere Materialien umfassen. In der dargestellten Ausführungsform sind der Laser 50 und der optische Dreher 52 auf dem Substrat 56 angeordnet. Da das Substrat 56 in Bezug auf die Längsachse AA der OSA 10 orthogonal oder in anderer Weise nicht mit dieser fluchtend angeordnet ist, ist der Laser 50 mittenversetzt angeordnet und dem optischen Dreher 52 zugewandt, der in dieser Ausführungsform etwa an der Mittelachse des Header-Can 58 angeordnet ist. Unabhängig von der Anordnung und/oder Ausrichtung des Lasers 50 kann also der optische Dreher 52 dazu verwendet werden, das Lasersignal in den Leiter zu lenken, der in der Nasen anordnung 14 angeordnet ist. Es ist zu beachten, dass wenigstens in einigen Beispielen die Längsachse AA der OSA 10 im Wesentlichen mit dem Weg übereinstimmt, den ein optisches Signal nimmt, das von der OSA 10 ausgegeben wird.
  • In einer Ausführungsform des optischen Package 12 ist im ersten Abschnitt 40 und/oder zweiten Abschnitt 42 des Packaging-Can 38 eine Linse 54 angeordnet, z. B. eine Kugellinse. In diesem Beispiel wird die Linse 54 von dem Packaging-Can 38, dem Header-Can 58 und/oder der Öffnung 64 im Header-Can 58 in ihrer Position gehalten. So treten optische Signale, die von dem Laser 50 emittiert und von dem optischen Dreher 52 gedreht werden, durch das Fenster 46 und dann durch die Linse 54. Die Linse 54 kann dazu dienen, das optische Signal, das von dem Laser 50 erzeugt wurde, zu fokussieren und zu kollimieren, und/oder verschiedene andere optische Effekte zu implementieren. Obwohl die oben stehenden Ausführungsformen Einrichtungen betreffen, die ein Fenster 46 und/oder eine Linse 54 aufweisen, können alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verschiedene anderen Kombinationen und Typen von Fenstern und/oder Linsen oder andere optische Bauteile verwenden.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das optische Package 12 ferner einen Isolator 66 auf, der im zweiten Abschnitt 42 oder einem anderen geeigneten Abschnitt des optischen Package 12 angeordnet sein kann. Im Allgemeinen kann der Isolator 66 innerhalb des Packaging-Can 38 angeordnet sein, um so von der Linse 54 das optische Signal zu empfangen. Es können allerdings auch verschiedene andere Isolatorpositionen verwendet werden.
  • Weiterhin unter Bezugnahme auf das Substrat 56 dient die Header-Struktur 48 unter anderem dazu, das Substrat 56 in einer Ausrichtung zu positionieren und zu halten, die im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse AA der OSA 10 ist. Auf diese Weise ist die Ebene, die von einer Oberfläche des Substrats 56 definiert wird, im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse AA. Die Header-Struktur 48 ist in Anpassung an einen Header-Can 58 konfiguriert, derart, dass das Substrat 56 zwischen dem Header-Can 58 und der Header-Struktur 48 angeordnet ist. Der Header-Can 58 und die Header-Struktur 48 bilden in einem Beispiel zusammen das Gehäuse eines optischen Package 12.
  • Allgemein steht der Laser 50 in elektrischer Verbindung mit elektronischen Leitern 60, die von einer gedruckten Leiterplatte (nicht dargestellt) elektronische Signale empfangen, wodurch der Laser 50 dazu gebracht wird, elektrische Signale in optische Signale umzuwandeln, die von der OSA 10 übertragen werden. In diesem Ausführungsbeispiel folgt das optische Signal, das von dem Laser 50 emittiert wurde, einem ersten Strahlweg, der im Wesentlichen parallel zu der oberen Oberfläche des Substrats 56 verläuft, bevor es mit dem optischen Dreher 52 derart interagiert, dass es entlang der Längsachse AA der OSA 10 umgelenkt wird. Um sicherzustellen, dass emittierte optische Signale richtig in den Lichtwellenleiter eingespeist werden, können während der Fertigung der OSA 10 die Beispiele für aktive Ausrichtungsabläufe angewandt werden, die im Folgenden offenbart werden sollen.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind der Header-Can 58 und die Header-Struktur 48 dazu konfiguriert, die aktive Ausrichtung der Teile zu unterstützen. Um eine optische Einrichtung herzustellen, deren Bauteile richtig ausgerichtet sind, wird die Header-Struktur 48 vor dem Anbringen der zwei Teile aneinander aktiv zum Header-Can 58 ausgerichtet. Aktive und/oder passive Ausrichtungsprozesse können jedoch auch im Zusammenhang mit der Ausrichtung und Positionierung anderer Bauteile der OSA 10 benutzt werden.
  • Wie oben erwähnt, ist es wünschenswert, dass der Header-Can 58 und/oder die Header-Struktur 48 aktiv ausgerichtet werden, bevor sie abgedichtet oder in anderer Weise miteinander verbunden werden. Eine aktive Ausrichtung ist nützlich für optische Packages, die entweder ein Fenster 46 oder eine Linse 54 oder beides aufweisen. Im Allgemeinen bezeichnet eine „aktive" Ausrichtung Prozesse, in denen Leistung an das optische Senderbauteil übertragen wird, z. B. den Laser 50, wobei das resultierende optische Signal, das von dem Laser 50 erzeugt wird, dazu benutzt wird, den Laser 50 und/oder den optischen Dreher 52 zu dem Fenster 46, der Linse 54 und/oder anderen Bauteilen auszurichten.
  • In diesem Ausführungsbeispiel kann die Ausrichtung des Fensters 46 und/oder der Linse 54 zu dem optischen Dreher 52 wichtig sein, da eine präzise Ausrichtung eine effiziente Kopplung des Signals des Lasers 50 in den Lichtwellenleiter bewirkt. In diesem Beispiel ermöglicht die Kombination der aktiven Ausrichtung des optischen Drehers 52 zum Fenster 46 und/oder zur Linse 54 und der Kollimationswirkung der Linse 54 es dem optischen Signal, in korrekter Weise in einen Lichtwellenleiter eingespeist zu werden, der an der OSA 10 befestigt ist.
  • In einer Ausführungsform sind der optische Dreher 52, das Fenster 46, die Linse 54 und/oder der Lichtwellenleiter in einer im Wesentlichen geraden Linie ausgerichtet. Die gerade Linie kann beispielsweise im Wesentlichen mit der Längsachse AA der OSA 10 überein stimmen, obwohl die genannten und/oder andere Bauteile alternativ auch an einer anderen Linie angeordnet sein können. In einem Fall, in dem das Signal von der OSA einem Weg folgt, der im Wesentlichen mit der Längsachse AA übereinstimmt, ist der optische Dreher 52 an dem Substrat 56 fixiert, und in Bezug auf den Laser 50 und/oder das Fenster 46 aktiv ausgerichtet, derart, dass optische Signale, die von dem Laser 50 erzeugt werden, durch das Fenster 46 emittiert werden, ohne dass ein Hohlleiter verwendet zu werden braucht.
  • In einer Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung die Konstruktion optischer Packages 12 von unterschiedlicher Größe zulassen. Gemäß einer bestimmten Ausführungsform des optischen Package 12 kann der Durchmesser des zweiten Abschnitts 42 des Header-Can 38 kleiner als etwa 0,295 Zoll sein. Die Höhe des Packaging-Can 38 und/oder des Header-Can 58 kann geringer als etwa 0,225 Zoll sein. Wenn der Packaging-Can 38 und/oder Header-Can 58 mit der Header-Struktur 48 zusammengefügt werden, kann das resultierende optische Package 12 eine Höhe von etwa 0,265 Zoll aufweisen, einschließlich der Leiter 60.
  • In einer anderen Ausführungsform weist das optische Package 12 im Wesentlichen dieselbe Größe auf wie ein übliches TO-Package. Alternativ weist der Packaging-Can 38 und/oder Header-Can 58 im Wesentlichen dieselbe Größe auf wie der Header-Can eines üblichen TO-Can für eine Laserdiode oder Fotodiode. Auf diese Weise können die Ausführungsformen des optischen Package 12 in optoelektronischen Sendeempfänger- oder Sendermodulen untergebracht werden, die gemäß standardisierten Formfaktoranforderungen konstruiert sind.
  • Insbesondere können eine optische Empfängerunteranordnung (ROSA) oder eine optische Senderunteranordnung (TOSA), die ein Ausführungsbeispiel eines optischen Package enthalten, die folgenden Abmessungen aufweisen: Breite, etwa 3 cm oder weniger; Länge, etwa 6,5 cm oder weniger, und Höhe, etwa 1,2 cm oder weniger. Ein GBIC-Standard verlangt, dass die Abmessungen eines Modulgehäuses etwa 3 cm × 6,5 cm × 1,2 cm betragen. Die OSAs dieses Ausführungsbeispiels erfüllen also die Formfaktoranforderungen des GBIC-Standards.
  • In einer anderen Ausführungsform sind die physikalischen Abmessungen einer OSA mit einem beispielhaften optischen Package wie folgt: Breite, etwa 0,54 Zoll oder weniger; Länge, etwa 2,24 Zoll oder weniger, und Höhe, etwa 0,105 Zoll oder weniger. Das SFP MSA (d. h. das Small Form Factor Pluggable Multisource Agreement) verlangt, dass die Abmessungen eines entsprechenden Modulgehäuses etwa 0,54 Zoll × 2,24 Zoll × 0,105 Zoll betragen. Das Modul kann also auch die Formfaktoranforderungen des SFP MSA erfüllen. Allgemeiner können Ausführungsformen der Erfindung so konstruiert sein, dass sie verschiedene MSAs und andere Anforderungen erfüllen.
  • Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Formfaktoranforderungen beschränkt ist. Durchschnittsfachleute, denen diese Offenbarung vorliegt, werden verstehen, dass die vorliegende Erfindung an verschiedene existierende oder noch zu bestimmende Sendeempfänger- oder Sendermodul-Formfaktoren anpassbar ist, von denen einige kleiner oder größer als die gegenwärtig praktizierten sein können.
  • II. Header-Anordnung
  • OSAs gemäß der vorliegenden Erfindung können verschiedene Konfigurierungen und Bauteilanordnungen aufweisen. Zwar betrifft die nachfolgende Erörterung Ausführungs beispiele von TOSAs mit einem TO-Can, der einen Laser aufweist, doch können diese TOSAs auch zur Benutzung mit anderen Sendertypen konfiguriert sein. Die nachfolgende Erörterung zeigt und beschreibt also Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die einen TO-Can betreffen, der einen Sender aufweist.
  • 2A–2B sind jeweils eine Draufsicht bzw. eine Querschnittseitenansicht einer Ausführungsform einer Header-Anordnung 110a mit einer Header-Basis 112 und einem Substrat 120 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Header-Basis 112 ist dazu konfiguriert, in einer hermetisch abgedichteten Anordnung an einem Header-Can 140 angebracht zu sein, wie in 2B gezeigt.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist die Header-Basis 112 der Header-Anordnung 110a allgemein kreisförmig. Es können aber auch verschiedene andere Formen verwendet werden. Beispielsweise kann die Header-Basis 112 der Header-Anordnung 110a eine polygonale, ovale, kreisförmige, gekrümmte oder gebogene Konfiguration oder Kombinationen derselben usw. aufweisen.
  • Die Header-Basis 112 und/oder der Header-Can 140 können aus einer breiten Spanne von Materialien konstruiert sein, darunter Kunststoffen, Keramik und Metallen. Aufgrund der elektromagnetischen Strahlung, die entweder den Betrieb der Header-Anordnung 110a stören kann oder von ihr erzeugt werden kann, enthalten einige Ausführungsformen der Header-Basis 112 und/oder des Header-Can 140 ein Material wie z. B. Metall, das als EMI-Sperre dient. Die Header-Basis 112 und/oder der Header-Can 140 können aber auch aus Keramik, Polymeren und/oder anderen Materialien konstruiert sein.
  • Der Can 140 weist ein optisch durchlässiges Fenster 142 auf, das es einem modulierten optischen Signal erlaubt, durch es hindurchzutreten. Das Fenster 142 besteht aus einem beliebigen transparenten Material, das das optische Signal nicht unnötig hemmt oder behindert. Zu Beispielen geeigneter Materialien für das Fenster 142 gehören Glas, Glaskeramik, Kunststoffe, Polycarbonate und andere allgemein bekannte durchlässige Materialien. In einigen Ausführungsformen ist das Fenster 142 im Wesentlichen kreisförmig. Es können jedoch auch andere Formen benutzt werden. Wenn der Can 140 an der Header-Basis 112 angebracht ist, ist das Fenster 142 derart ausgerichtet, dass es zu einer optischen Signalachse 136 im Wesentlichen orthogonal ist, wie in den Figuren gezeigt. Wahlweise fluchten das Fenster 142 und die optische Signalachse 136 mit der Mittelachse des Can 140, oder befinden sich in einer mittenversetzten Position.
  • In dem dargestellten Beispiel weist die Header-Basis 112 Anschlüsse 118a–f auf, die jeweils zum Aufnehmen eines elektronischen Leiters 114a–f konfiguriert sind. Die elektronischen Leiter 114 sind dazu konfiguriert, elektrische Signale an die optoelektronischen Bauteile in der Header-Anordnung 110a bereitzustellen. Entsprechend können ein oder mehrere Anschlüsse 118 ein dielektrisches Material aufweisen, z. B. ein Glas, das um den Leiter herum angeordnet ist, der sich durch diesen Anschluss erstreckt. Außerdem ist es in einigen Ausführungsformen, in denen Temperaturempfindlichkeit wichtig ist, nützlich, wenn das Material in den Anschlüssen 118 ein wärmeisolierendes Material oder ein wärmeleitfähiges Material aufweist. Obwohl die Anschlüsse 118 und die entsprechenden Leiter 114 gleichmäßig um die Header-Basis 112 herum beabstandet dargestellt sind, derart, dass jedes Paar benachbarter Leiter 114 einen Bogen von etwa 60 Grad definiert, ist diese Beispielanordnung nicht beschränkend zu verstehen. Vielmehr lassen sich die Anschlüsse 118 und Leiter 114 in jeder beliebigen geeigneten Anordnung positionieren. Auch ist es möglich, dass die Anschlüsse 118 einen Innendurchmesser aufweisen, der im Wesentlichen dieselbe Größe aufweist wie der Außendurchmesser der entsprechenden Leiter 114. Die elektronischen Leiter 114 sollen im Folgenden näher erörtert werden.
  • Ein Substrat 120, z. B. ein Substrat 120, kann auf der Header-Basis 112 angeordnet sein. Insbesondere ist das Substrat 120 benachbart zu den elektronischen Leitern 114a–f angeordnet, derart, dass verschiedene optoelektronische und/oder elektronische Bauteile und/oder elektronische Schaltkreise 122 elektronisch an die elektronischen Leiter 114 gekoppelt sein können. Es werden also Bonddrähte 116a–f oder andere elektrische Verbindungen benutzt, um die elektronischen Signale von den Leitern 114a–f zu den elektronischen Schaltkreisen 122 zu leiten. In einem Ausführungsbeispiel sind die Bonddrähte 116 aus Gold hergestellt und weisen einen Durchmesser von etwa 2,54 Mikrometern oder weniger auf. Es können jedoch auch andere Materialien und Drahtdurchmesser verwendet werden. Die Länge der Bonddrähte 116 sollte vorzugsweise so gering wie möglich sein, damit diese elektronische Signaldaten mit hoher Übertragungsrate übertragen können. Die Impedanz und/oder der Widerstand der Bonddrähte 116 entsprechen im Wesentlichen demjenigen der Leiter 114, um Signalreflexionen zu vermeiden oder zu reduzieren.
  • Das Substrat 120 kann verschiedene Bauteile aufweisen, z. B. einen Laser 130, der zumindest in einigen Ausführungsformen über einen Submount 152 auf dem Substrat montiert sein kann. Der Laser 130 ist über Schaltungen 122 elektronisch an entsprechende elektronische Leiter 114 gekoppelt. Die Schaltungen 122 sind derart konfiguriert, dass sie Leiterbahnen und Kontaktflächen aufweisen, um die passenden Verbindungen zwischen und unter den elektronischen Leitern 114, elektronischen Bauteilen und dem Laser 130 bereitzustellen. Insbesondere können die Schaltungen 122 Treiberschaltungen (nicht dargestellt) aufweisen, die dazu konfiguriert sind, den Laser 130 anzutreiben, damit Daten auf das optische Signal moduliert werden können, das von dem Laser 130 emittiert wird.
  • Entsprechend wird der Laser 130 von dem elektrischen Strom angetrieben, der von elektrisch isolierten elektronischen Leitern 114 bereitgestellt wird. Die elektronischen Leiter 114 können in Bezug auf die unterschiedlichen elektronischen Signale, die von den unterschiedlichen elektronischen Leitern 114 geführt werden, in unterschiedliche Kategorien unterteilt sein. Beispielsweise können elektrisch isolierte Leiter einen ersten Satz von Leitern 114 aufweisen, der einen elektrischen Ruhestrom führt, z. B. einen Gleichstrom, und einen zweiten Satz von Leitern 114, die einen modulierten elektrischen Strom führen, z. B. einen Wechselstrom. Der elektrische Ruhestrom stellt Leistung zum Antreiben der Bauteile der elektronischen Schaltungen 122 bereit, und der modulierte elektrische Strom stellt Steuerungs- oder andere Signale an die Bauteile der elektronischen Schaltungen 122 bereit. Außerdem kann ein dritter Satz von Leitern 114 dazu benutzt werden, einen elektrischen Strom zu führen, der andere optoelektronische Bauteile als den Laser 130 antreibt und/oder betreibt. In einer Konfigurierung werden sechs elektrische Leiter 114a–f derart benutzt, dass jeder Satz von Leitern 114 aus zwei Leitern besteht. Es kann jedoch jede beliebige Anzahl von Leitern benutzt werden, z. B. acht Leiter, zehn Leiter, oder eine andere Zahl von Leitern, um Steuerungssignale zu führen und die optoelektronischen Bauteile in der Header-Anordnung 110a anzutreiben. In einem Beispiel können in Bezug auf den Ruhestrom zwei Leiter 114a–b („Ruhestromleiter") benutzt werden, zwei Leiter 114e–f können in Bezug auf den modulierten Strom benutzt werden („Modulationsleiter"), und zwei Leiter 114c–d können für andere Bauteile benutzt werden („Bauteilleiter").
  • Zwar sind die Leiter 114 mit rundem Querschnitt dargestellt, doch kann jede beliebige Form benutzt werden. Außerdem können die Leiter 114 aus KovarTM bestehen, wobei es sich um eine Zusammensetzung handelt, die Eisen, Nickel und Kobalt, sowie geringe Mengen (weniger als 1%) an Mangan, Silizium, Aluminium, Magnesium, Zirkonium, Titan und Kohlenstoff, andere ähnliche Materialien und/oder elektronisch leitfähige Materialien enthält. Alternativ können auch beliebige andere geeignete Materialien benutzt werden.
  • In einer Ausführungsform ist wenigstens einer der Ruhestromleiter 114a–b elektronisch mit einem Induktor 124a–b verbunden, z. B. einem 0201-Induktor, einer Spule usw. In einer Ausführungsform ist der Induktor 124a–b in Reihe mit den Ruhestromleitern 114a–b angeordnet, und in Bezug auf die Antriebsschaltungen (nicht dargestellt), die den Laser 130 mit Strom versorgen, in Serie geschaltet. Da die Ruhestromleiter 114a–b elektronisch an die Induktoren 124a–b gekoppelt sind, sind die Ruhestromleiter 114a–b von den Modulationsleitern 114e–f elektronisch isoliert. Das heißt, die Ruhestromleiter 114a–b werden benutzt, um den Laser 130 mit Strom zu versorgen, ohne damit das modulierte Signal zu stören, das über die Modulationsleiter 114e–f bereitgestellt wird. Auch ist es in wenigstens einigen Fällen vorteilhaft, weitere Induktoren 124a–b zu benutzen, um die Bauteilleiter 114c–d von den Modulationsleitern 114e–f elektrisch zu isolieren.
  • Ferner kann wenigstens einer der Modulationsleiter 114e–f elektronisch an einen Anpassungswiderstand 126 oder eine Serie von Widerständen gekoppelt sein. Auf diese Weise kann der modulierte Strom mit passender Impedanz- und/oder Widerstandsanpassung an die Antriebsschaltungen (nicht dargestellt) bereitgestellt werden. In wenigstens einigen Ausführungsformen ist der Anpassungswiderstand 126 oder die zugeordnete Serie von Widerständen in Reihe mit den Modulationsleitern 114e–f angeordnet, und ist in Bezug auf die Antriebsschaltungen in Serie geschaltet.
  • Auch ist wenigstens einer der Modulationsleiter 114e–f elektronisch mit einem Kondensator 128 verbunden, bei dem es sich um einen Abstimmkondensator handeln kann. Der Kondensator 128 ist in Reihe mit dem modulierten Leiter 114e–f angeordnet, und ist positioniert, bevor das modulierte elektronische Signal vor den Antriebsschaltungen (nicht dargestellt) erreicht. Indem ein Modulationsleiter 114e–f mit einem Kondensator 128 gekoppelt wird, können die Ruhestromleiter 114a–b und die Modulationsleiter 114e–f elektronisch entkoppelt werden. Dies kann auch die Bauteilleiter 114c–d von den Modulationsleitern 114e–f elektronisch isolieren.
  • In jedem Fall sind die elektronisch isolierten Leiter dazu konfiguriert, einen Laser anzutreiben, und ein Signal, das von dem Laser erzeugt wurde, auf das optische Signal zu modulieren. Allgemeiner kann der Laser 130 durch jeden beliebigen Typ von optischem Signalgenerator ersetzt werden, der ein moduliertes optisches Signal zur Datenübermittlung erzeugen kann. Bei dem Laser 130 kann es sich um jeden beliebigen Typ Laser handeln, der dazu konfiguriert ist, auf dem Substrat 112 mit den entsprechenden Größenbeschränkungen angeordnet zu werden, und der ein moduliertes optisches Signal erzeugt, das Daten zur Benutzung in der optischen Datenübermittlung trägt. Beispielsweise kann der Laser 130 eine Laserdiode wie z. B. eine Fabry-Perot- Laserdiode (FP), eine Laserdiode mit verteilter Rückkopplung (DFB) oder ein VCSEL usw. sein. Allerdings können auch andere optische Signalgeneratoren, seien sie bekannt oder später entwickelt, verwendet werden, die ein moduliertes optisches Signal erzeugen.
  • In einer Ausführungsform ist der Laser 130 derart auf dem Substrat 120 angeordnet, dass er das optische Signal auf einem Weg emittiert, der im Allgemeinen parallel zu der Oberfläche des Substrats verläuft. Auf diese Weise wird das optische Signal auf einem ersten Strahlweg 144 emittiert, der im Allgemeinen nicht parallel zur optischen Signalachse 136 verläuft. Die horizontale Ausrichtung des Substrats 120 und des Lasers 130 in Bezug auf eine Achse wie die optische Signalachse 136 ist nützlich, um den Platz im Header-Raum 141 oder auf dem Substrat 120 für optoelektronische Bauteile zu erhöhen. Alternativ kann die horizontale Ausrichtung des Substrats 120 und des Lasers 130 in Bezug auf eine Achse wie die optische Signalachse 136 eine Reduzierung der Größe des Header-Raums 141 zulassen, falls keine weiteren optoelektronischen Bauteile im Header-Raum 141 enthalten sind.
  • Im Allgemeinen wird ein optischer Dreher 132 benutzt, um ein optisches Signal an einen gewünschten Ort und in eine gewünschte Ausrichtung zu lenken. In einer Ausführungsform ist der optische Dreher 132 derart zum ersten Strahlweg 144 ausgerichtet, dass der optische Dreher 132 das optische Signal zu einem zweiten Strahlweg 146 lenken kann. In einigen Fällen stimmt der zweite Signalweg 146 des optischen Signals im Wesentlichen mit der optischen Signalachse 136 überein. Unter anderem kann der optische Dreher 132 also derart verwendet werden, dass das optische Signal vom Laser 130 schließlich durch das Fenster 142 gelenkt wird.
  • Zu Beispielen für optische Dreher 132 gehören Spiegel, Reflektoren, Prismen, gebogene Lichtwellenleiter usw. Einige optische Dreher 132, z. B. Spiegel und einige Prismen, können in Bezug auf den Laser 130 derart konfiguriert und/oder ausgerichtet sein, dass sie das optische Signal in nahezu jedem Winkel drehen. Andererseits lenken einige optische Dreher 132, z. B. Rechtwinkeldreher wie z. B. Drehprismen, ein optisches Signal um etwa 90 Grad vom Einfallweg ab. Auf diese Weise wird der optische Dreher 132 dazu benutzt, ein nicht ausgerichtetes optisches Signal auszurichten. Für den Fall, dass der Einfallstrahl orthogonal zur optischen Signalachse 136 verläuft, kann der optische Dreher 132 das optische Signal um etwa 90 Grad von dem Einfallweg umlenken, derart, dass der Strahl im Wesentlichen mit der optischen Signalachse 136 übereinstimmt.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist die Header-Anordnung 110a eine Rückreflexionssperre 134 auf, die mit dem Laser 130 in Verbindung steht. Wahlweise kann die Rückreflexionssperre 134 in der Header-Kavität 141 angeordnet sein. Alternativ kann die Rückreflexionssperre 134 außerhalb der Header-Kavität 141 angeordnet sein, und außerhalb des Fensters 142. Allgemein senkt die Rückreflexionssperre 134 die Neigung des emittierten optischen Signals, zurück zum Laser 130 reflektiert zu werden. Dieses potentielle Problem wird gelöst, indem die Rückreflexionssperre 134 auf dem Strahlweg 144 oder 146 auf dem Substrat 120 angeordnet wird. Alternativ kann die Rückreflexionssperre 134 außerhalb des Header-Can 140 angeordnet sein, und innerhalb des Packaging-Can 38 (1). Zu Rückreflexionssperren 134 gehören beispielsweise optische Abschwächer, Viertelwellenplatten und andere Einrichtungen mit vergleichbaren Funktionen. Ferner arbeitet die Rückreflexionssperre 134 in einigen Ausführungsformen als eine Viertelwellenplatte. Im Folgenden sollen Ausführungsformen der Ausrichtung der Rückreflexionssperre 134 in Bezug auf den Laser 130 und/oder den optischen Dreher 132 detaillierter beschrieben werden.
  • In einer Ausführungsform ist ein Monitor 138 auf dem Substrat 120 angeordnet, um sicherzustellen, dass das optische Signal ausreichend Leistung aufweist und/oder richtig moduliert ist. Insbesondere ist der Monitor 138 derart angeordnet, dass er in optischer Verbindung zum Laser 130 steht, und ist derart ausgerichtet, dass der Monitor 138 wenigstens einen Teil des modulierten optischen Signals erfasst. Bei dem Monitor 138 handelt es sich um einen beliebigen Typ von Einrichtung, die die Funktionen eines Lasers 130 überwachen kann, beispielsweise eine Monitorfotodiode (monitor photodiode – MPD). Im Allgemeinen ist der Monitor 138 derart auf dem Substrat 120 angeordnet, dass er einen Teil des optischen Signals empfangen kann, das von dem Laser emittiert wird. In vielen Fällen ist der Laser 130 derart gestaltet, dass ein Teil des optischen Signals, das vom Laser erzeugt wird, zum Monitor 138 gelenkt wird, und zwar in eine Richtung, die der ersten Richtung 144 des optischen Signals entgegengesetzt ist.
  • In einer Ausführungsform ist der Laser 130 ein Kantenstrahllaser, der optische Signale sowohl in die Vorwärtsrichtung, z. B. die erste Richtung 144, als auch in die Rückwärtsrichtung emittiert. Die Vorwärtsrichtung bezeichnet die Richtung, in der die optischen Signale die höchste Stärke aufweisen, während die Rückwärtsrichtung die entgegengesetzte Richtung bezeichnet. Die Laserstärke in Rückwärtsrichtung ist proportional zur Laserstärke in Vorwärtsrichtung. Indem also die Stärke des Signals gemessen wird, das von dem Laser 130 in Rückwärtsrichtung emittiert wird, und indem das Verhältnis zwischen den Signalen, die in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung emittiert werden, bekannt ist, lässt sich leicht die Leistung des optischen Signals in Vorwärtsrichtung bestimmen.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Header-Anordnung 110a einen Verstärker 148 in der Header-Kavität 141 auf dem Substrat 120 auf, wobei das Substrat 120 Keramik und/oder andere Materialien umfassen kann. Bei solchen Verstärkern 148 kann es sich um auswählbare Verstärker, Treiberchips usw. handeln. Falls die Header-Anordnung 110a keinen Verstärker 148 aufweist, kann der Laser als ein Kurzwellensender arbeiten. Das Vorhandensein eines Verstärkers 148 in der Header-Anordnung 110a erlaubt es dem Laser dagegen, als Langwellensender zu arbeiten. Es können Verstärker jeder geeigneten Größe, jeden geeigneten Typs und jeder geeigneten Leistung benutzt werden und in dem Header-Raum 141 aufgenommen sein und/oder auf dem Substrat 120 angeordnet sein.
  • Die verschiedenen Bauteile, z. B. der Laser 130, der Monitor 138 usw. können auf dem Substrat 120 montiert sein, indem sie direkt an dieses gekoppelt sind, oder indem sie mit einem Submount 152 daran gekoppelt oder angebracht sind. In einigen Ausführungsformen besteht der Submount 152 aus Aluminiumnitrid oder Silizium, und kann eine oder mehrere integrierte passive Bauteile aufweisen, z. B. Schaltungen, Widerstände, Kondensatoren und Induktoren, um eine verbesserte Impedanzanpassung, Widerstandsanpassung und Signalkonditionierung bereitzustellen.
  • In einer Ausführungsform weist die Header-Anordnung 110a einen Thermistor 154 und eine aktive Wärmesteuereinrichtung 150 auf, z. B. eine thermoelektrische Kühlung (thermoelectric cooler – TEC). Der Thermistor 154, der betriebsfähig ist, um die Temperatur des Lasers 130 und/oder des Monitors 138 zu messen, ist mit dem Laser 130 und/oder dem Monitor 138 wärmegekoppelt. Diese Wärmekopplung lässt sich erreichen, indem der Thermistor 154 auf dem Substrat 120 an einer Stelle angeordnet wird, die sich in relativer Näher zum Laser 130 und/oder Monitor 138 befindet. Temperaturmessungen des Thermistors 154 werden über die Schaltungen 122, Bonddrähte 116 und Leiter 114 an einen Temperatursteuerschaltkreis übermittelt, der außerhalb des optischen Package 12 angeordnet sein kann, aber nicht sein muss. Der Temperatursteuerschaltkreis wiederum benutzt die Temperaturmessung als eine Grundlage zum Einstellen der Steuerungssignale an die aktive Wärmesteuereinrichtung 150. In wenigstens einigen Ausführungsformen erlaubt es die Konfigurierung der Header-Anordnung 110a, dass der Temperatursteuerschaltkreis (nicht dargestellt) innerhalb des Header-Raums 141 auf dem Substrat 120 angeordnet ist. In einem Beispiel ist der Temperatursteuerschaltkreis in den Schaltungen 122 auf dem Substrat 120 enthalten. Abhängig von der Temperatur des Lasers 130 und/oder Monitors 138 sendet der Temperatursteuerschaltkreis passende Steuerungssignale an die Wärmesteuereinrichtung 150, um die Temperatur des Lasers 130 und/oder des Monitors 138 zu steuern. Unter besonderer Bezugnahme auf den Fall der Benutzung eines TEC bewirken die Steuerungssignale, dass der aktiven Wärmesteuereinrichtung 150 eine passende Menge elektrischer Leistung zugeführt wird, um so die Kühlwirkung zu modifizieren, die von der aktiven Wärmesteuereinrichtung implementiert wird.
  • Unter Bezugnahme auf 2C sollen nun Aspekte einer anderen Ausführungsform einer Header-Anordnung 110b offenbart werden. Die Ausführungsform der Header-Anordnung 110b aus 2C kann jedes der im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen aus 2A–2B offenbarten Bauteile aufweisen. Außerdem weist die Header-Anordnung 110b einen Heizwiderstand 160 auf, der zur Wärmeverbindung mit einem oder mehreren Bauteilen ausgebildet ist. Beispielsweise ist der Heizwiderstand 160 nützlich, um die Temperatur des Lasers 130 und/oder des Monitors 138 stabil zu halten, wenn die Header-Anordnung 110b in einer kalten Umgebung arbeitet, oder während der Aufwärmehase. Allgemeiner ist der Heizwiderstand ein Beispiel für eine Heizeinrichtung, die z. B. dazu benutzt werden kann, die Temperatur eines optischen Senders, z. B. des Lasers 130, zu beeinflussen. Weiterhin unter Bezugnahme auf die Figuren wird der Heizwiderstand 160 von den Schaltungen 122 angetrieben, und wird gesteuert, indem er auf Signale anspricht, die von dem Thermistor 154 erzeugt werden. Die von dem Thermistor 154 erzeugten Signale entsprechen der Temperatur, die von dem Thermistor 154 gemessen wird.
  • Außerdem zeigt 2C eine Ausführungsform einer Header-Anordnung 110b, in der der Ruhestromleiter 114g und der entsprechende Anschluss 118g eine andere Abmessung als der Modulationsleiter 114h und der entsprechende Anschluss 118h aufweisen. Insbesondere sind der Modulationsleiter 114h und der Anschluss 118h derart konfiguriert, dass ihre jeweilige Abmessung es zulässt, dass ein Strom, der durch den Leiter 114h fließt, in geeigneter Weise an die Schaltungen angepasst wird. Beispielsweise können die Abmessungen des Modulationsleiters 114h und/oder Anschlusses 118h so gestaltet sein, dass ein gewünschter Widerstand von z. B. 25 Ohm, 50 Ohm oder anderen Werten bereitgestellt wird.
  • In einer Ausführungsform sind die Leiter 114, z. B. der modulierte Leiter 114h, elektronisch an einen Signalkonditionierer 162 gekoppelt, der die elektronischen Signale verarbeitet, bevor diese Signale in die Schaltungen 122 gelangen. In einigen Ausführungsformen umfasst der Signalkonditionierer 162 einen Keramikblock 166, der einen Metallstreifen 164 aufweist. In einigen Ausführungsformen ist der Signalkonditionierer 162 dazu konfiguriert, eine Senkung der Induktanz im Zusammenhang mit den Signalen zu implementieren, die über den Leiter 114h empfangen werden, doch zusätzlich oder alternativ können auch andere Signalkonditionierungsfunktionen und zugehörige Schaltungen und Bauteile implementiert sein.
  • Unter Bezugnahme auf 2D soll nun ein Ausführungsbeispiel einer Header-Anordnung 110c offenbart werden. Das Ausführungsbeispiel der Header-Anordnung 110c kann jedes der im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen aus 2A–2C offenbarten Bauteile aufweisen. In der dargestellten Ausführungsform weist die Header-Anordnung 110c ein Substrat 112 auf, das mehrere Anschlüsse 118 aufweist. Im Allgemeinen können die Anschlüsse 118 in im Wesentlichen gleichen Abständen um einen Kreis herum angeordnet sein, oder, wie in 2D offenbart, der Bogen, den benachbarte Anschlüsse 118 beschreiben, kann von einem Satz Anschlüsse 118 zum anderen variieren, derart, dass die Anschlüsse 118 nicht in im Wesentlichen gleichen Abständen um einen Kreis herum angeordnet sind. Entsprechend ist der Umfang der Erfindung nicht auf eine bestimmte Anordnung der Anschlüsse 118 und/oder Leiter 114 beschränkt.
  • In der dargestellten Ausführungsform sind Anschlüsse 118 unterschiedlicher Größe benachbart zu einem Substrat 120 angeordnet, wobei das Substrat 120 Keramik und/oder andere Materialien umfassen kann. In diesem Beispiel weist der Anschluss 118i relativ zu Anschluss 118j einen größeren Durchmesser auf. Jeder der Anschlüsse 118 ist einem entsprechenden Leiter 114 zugeordnet. Wie im Fall der anderen Ausführungsbeispiele kann der Modulationsleiter 114i einen anderen Durchmesser und/oder andere Abmessungen als z. B. der Ruhestromleiter 114j aufweisen. Ferner spiegeln die Abmessungen der Anschlüsse 118 nicht notwendigerweise die Abmessungen der Leiter 114 wider. Beispielsweise kann der Innendurchmesser eines bestimmten Anschlusses 118 nicht der gleiche, oder auch nicht im Wesentlichen der gleiche sein wie der Außendurchmesser des entsprechenden Leiters 114. Auch verschiedene andere Abmessungen und Konfigurierungen von Anschlüssen und Leitern können verwendet werden.
  • Im Allgemeinen können die Modulationsleiter 114i und/oder die entsprechenden Anschlüsse 118i derart konfiguriert sein, dass die Übertragung eines Signals mit bestimmten Kennlinien an die Schaltungen 122 ermöglicht wird. In einer Ausführungsform weisen die Modulationsleiter 114i relativ zu den Ruhestromleitern 114j einen kleineren Durchmesser auf, und die Anschlüsse 118i weisen relativ zu den Anschlüssen 118j einen größeren Durchmesser auf. In diesem Beispiel sind die Modulationsleiter 114i und der Modulationsanschluss 118i dazu konfiguriert, eine Verbindung mit 50 Ohm bereitzustellen, während der modulierte Leiter 114h und Anschluss 118h aus 2C eine Verbindung mit 25 Ohm bereitstellen. Im Allgemeinen können die Kennlinien der Signale, die über einen oder mehrere Leiter 114 bereitgestellt werden, also durch Variationen in der Geometrie von einem oder mehreren der Leiter 114 angepasst werden.
  • Weiterhin unter Bezugnahme auf 2D sind die Leiter 114 für eine elektrische Verbindung mit verschiedenen Schaltungen, Einrichtungen und Bauteilen der OSA konfiguriert. In dem dargestellten Beispiel sind die Leiter 114 zur elektrischen Verbindung mit den Schaltungen 122 und verschiedenen anderen Bauteilen konfiguriert, die auf dem Substrat 120 angeordnet sind. Zu den Bauteilen zählen unter anderem ein Treiberchip 180, Kondensatoren 128, eine Laserdiode 130, Induktoren 124 wie z. B.
  • Ferritperlen, und optische Dreher 132 wie z. B. ein Prisma. Allgemeiner können die Bauteile und Schaltungen 122 in der Header-Anordnung 110c jedes beliebige Bauteil und/oder jede beliebige Schaltung umfassen, die zum Implementieren der gewünschten Funktionen geeignet sind. Die Leiter 114 stehen über die Bonddrähte 116 mit den Schaltungen 122 in Verbindung. In einigen Ausführungsformen weisen ein oder mehrere Leiter 114, z. B. Leiter 114i, mehr als einen Bonddraht 116g/h auf, die an die Schaltungen 122 gekoppelt sind. Außerdem sind verschiedene Bauteile auf dem Substrat 120 mit den Bonddrähten 116i verbunden.
  • Unter Bezugnahme auf 2E sollen nun Details zu einem weiteren Beispiel für Schaltungen 122 gegeben werden, die in Ausführungsformen der verwendet werden kann. In diesem Beispiel sind die Schaltungen 122 auf dem Substrat 120 angeordnet, und weisen Spiralmetallleiterbahnen 170 auf, die als Induktoren dienen. Im Zusammenhang mit Ausführungsformen der Erfindung können jedoch auch verschiedene andere Typen von Induktoren verwendet werden. Verschiedene Aspekte der Metallleiterbahnen 170, z. B. Länge, Breite, Dicke, Geometrie, Positionierung und Materialien, können nach Bedarf variiert werden, um die gewünschte induktive Wirkung zu erzielen.
  • III. Elektronische Leiter
  • Wie offenbart, können elektronische Leiter und Leiteranordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung in unterschiedlicher Zahl, Konfigurierung und Anordnung in Bezug auf eine OSA und die zugehörige Header-Anordnung implementiert sein. Unter anderem sehen Ausführungsformen der Erfindung eine relativ hohe Leiterdichte von bis zu sechs oder mehr Leitern innerhalb einer Header-Anordnung vor. Außerdem umfassen hier offenbarte Leiterkonfigurierungsbeispiele eine Vielzahl von Leiter sätzen, wobei wenigstens einige dieser Sätze elektrisch von einem oder mehreren anderen Sätzen isoliert sind, und wobei jeder Leitersatz einer bestimmten Funktion oder Funktionsgruppe zugeordnet ist. In dieser Hinsicht können die Betriebskennlinien von einem oder mehreren Leitern durch Auswahl bestimmter Leitergeometrien, -materialien und -anordnungen variiert werden.
  • Obwohl die nachfolgende Erörterung Ausführungsformen von elektronischen Schaltkreisen und zugehörigen elektronischen Leitern betrifft, die in Einrichtungen wie der OSA 10 nützlich sind, ist der Umfang der Erfindung nicht derart eingeschränkt, und die elektronischen Leiter und/oder Schaltungen können auch in anderen Systemen verwendet werden.
  • 3A ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für einen Schaltkreis 210a, der Leiter 214a–f und verschiedene zugehörige Bauteile aufweist, deren Beispiele im Zusammenhang mit 2B offenbart wurden. Im Allgemeinen weist der Schaltkreis 210a einen ersten elektronischen Leiter 214a auf, der als ein Pin mit negativer Vorspannung dient, und einen zweiten elektronischen Leiter 214b, der als ein entsprechender Pin mit positiver Vorspannung dient. In diesem Ausführungsbeispiel wirken der erste elektronische Leiter 214a und der zweite elektronische Leiter 214b zusammen, um Gleichstrom-(DC)-Vorspannungssignale bereitzustellen. Insbesondere wirken der erste elektronische Leiter 214a und der zweite elektronische Leiter 214b zusammen, um mit den Vorspannungssignalen den Monitor 238 anzutreiben, der eine MPD umfassen kann.
  • Die dargestellte Ausführungsform weist weitere vier elektronische Leiter 214c–f auf, die zusammenwirken, um einen Laser 230 anzutreiben, und das optische Signal des Lasers 230 zu modulieren. Entsprechend ist der dritte elektronische Leiter 214c ein Pin mit positiver Vorspannung, und der vierte elektronische Leiter 214d ist ein entsprechender Pin mit negativer Vorspannung. Der dritte elektronische Leiter 214c und der vierte elektronische Leiter 214d wirken zusammen, um DC-Vorspannungssignale zum Betreiben des Lasers 230 bereitzustellen. Der fünfte elektronische Leiter 214e ist ein erster Modulationssignalpin, und der sechste elektronische Leiter 214f ist ein entsprechender zweiter Modulationssignalpin. Der fünfte und sechste elektronische Leiter 214e und 214f wirken zusammen, um ein Modulationsdatensignal an den Laser 230 bereitzustellen, das der Laser 230 dann benutzt, um ein moduliertes optisches Signal zu erzeugen.
  • Unter spezifischerer Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel aus 3A weist der Schaltkreis 210a verschiedene elektronische Bauteile auf, die mit den Leitern 214a–f in Verbindung stehen. In diesem Beispiel werden sechs verschiedene Leiter verwendet, um eine elektrische Verbindung bereitzustellen. Wie an anderer Stelle offenbart, ermöglicht diese relativ hohe Dichte an Leitern – oder Pins – des zugehörigen Headers es, ein relativ hohes Funktionsniveau im Header zu implementieren.
  • Wie in 3A offenbart, weist der Beispielschaltkreis 210a verschiedene Bauteile auf, um die Vorspannungs- und Modulationsfunktionen zu unterstützen. Insbesondere weist der Beispielschaltkreis 210a Folgendes auf: einen Induktor 224a in Reihe zwischen dem dritten elektronischen Leiter 214c und dem Laser 230; einen Induktor 224b in Reihe zwischen dem vierten elektronischen Leiter 214d und dem Laser 230; einen Anpassungswiderstand 226a in Reihe zwischen dem fünften elektronischen Leiter 214e und dem Laser 230; einen Anpassungswiderstand 226b in Reihe zwischen dem sechsten elektroni schen Leiter 214f und dem Laser 230; und einen Kondensator 228 zwischen dem fünften elektronischen Leiter 214e und dem sechsten elektronischen Leiter 214f.
  • In 3B werden Aspekte eines alternativen elektronischen Schaltkreises 210b offenbart. Unter anderem weist der Schaltkreis 210b elektrische Verbindungen zwischen den Leitern 214 und verschiedenen Bauteilen der Header-Anordnung auf, deren Beispiele in 2B offenbart wurden. Insbesondere weist der Schaltkreis 210b einen ersten elektronischen Leiter 214g auf, der ein Pin mit negativer Vorspannung ist, und einen zweiten elektronischen Leiter 214h, der ein Massepin ist, und als eine entsprechende positive Vorspannung für den ersten elektronischen Leiter 214g dient. In diesem Beispiel wirken der erste elektronische Leiter 214g und der zweite elektronische Leiter 214h zusammen, um DC-Vorspannungssignale an den Laser 230 bereitzustellen. Der erste elektronische Leiter 214g und der zweite elektronische Leiter 214h wirken zusammen, um mit den DC-Vorspannungssignalen den Monitor 238 anzutreiben, z. B. eine MPD. Außerdem ist auch ein dritter elektronischer Leiter 214i ein Pin mit positiver Vorspannung, der in elektrischer Verbindung mit dem zweiten elektronischen Leiter 214h steht, welcher als ein entsprechender Pin mit negativer Vorspannung dient. So stehen der erste elektronische Leiter 214g und der dritte elektronische Leiter 214i beide in elektrischer Verbindung mit dem zweiten elektronischen Leiter 214h, der als eine Masse dient. Wie in einigen anderen Ausführungsbeispielen ist ein Heizwiderstand 260 über die Leiter 214i und 214h angeschlossen, um die Temperatursteuerung und also die Leistung des Lasers 230 zu unterstützen.
  • Weiter unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel aus 3B sind drei weitere elektronische Leiter 214j, k, und m vorgesehen, die zusammenwirken, um den Laser 230 anzutreiben und zu modulieren. In diesem Beispiel ist der vierte elektronische Leiter 214j ein Pin mit positiver Vorspannung, und der entsprechende Pin mit negativer Vorspannung ist der zweite elektronische Leiter 214h. Aufgrund dieser Anordnung ist der zweite elektronische Leiter 214h der entsprechende Vorspannungspin für Folgende: ein Pin mit positiver Vorspannung für den ersten elektronischen Leiter 214g, welcher der Pin mit negativer Vorspannung für den Monitor 238 ist; ein Pin mit negativer Vorspannung für den dritten elektronischen Leiter 214i, welcher der Pin mit positiver Vorspannung für den Heizwiderstand 260 ist; und ein Pin mit negativer Vorspannung für den vierten elektronischen Leiter 214j, welcher der Pin mit positiver Vorspannung für den Laser 230 ist. Diese Beispielkonfigurierung erlaubt es dem fünften elektronischen Leiter 214k, als ein erster Modulationssignalpin zu dienen, und dem sechsten elektronischen Leiter 214m, als ein entsprechender zweiter Modulationssignalpin zu dienen. Auf diese Weise wirken der fünfte elektronische Leiter 214k und der sechste elektronische Leiter 214m zusammen, um ein Modulationsdatensignal an den Laser 230 bereitzustellen, das der Laser 230 benutzt, um ein moduliertes optisches Signal zu erzeugen.
  • Wie in 3B offenbart, weist der Beispielschaltkreis 210b verschiedene elektronische Bauteile auf, um die Vorspannungs-, Modulations- und sonstigen Funktionen zu implementieren. Entsprechend weist der Schaltkreis 210b Folgendes auf: einen Induktor 224c in Reihe zwischen dem zweiten elektronischen Leiter 214h und dem Laser 230; einen Induktor 224d in Reihe zwischen dem vierten elektronischen Leiter 214j und dem Laser 230; einen Anpassungswiderstand 226c in Reihe zwischen dem fünften elektronischen Leiter 214k und dem Laser 230; einen Anpassungswiderstand 226d in Reihe zwischen dem sechsten elektronischen Leiter 214m und dem Laser 230; und einen Kondensator 228 am fünften elektronischen Leiter 214k und sechsten elektronischen Leiter 214m.
  • Obwohl verschiedene Ausführungsformen elektronischer Leiter und Leiterkonfigurierungen offenbart wurden, können innerhalb des Umfangs der Erfindung auch andere Konfigurierungen elektronischer Leiter verwendet werden. Außerdem lassen sich die offenbarten Ausführungsformen elektronischer Leiterkonfigurierungen derart modifizieren, dass sie andere Bauteile und Bauteilanordnungen aufweisen. Der Umfang der Erfindung ist also nicht auf die offenbarten Beispiele beschränkt.
  • IV. Header-Substrat
  • Das Substrat der OSA-Header-Anordnung kann in unterschiedlicher Weise implementiert sein. Aspekte einiger Beispielimplementierungen von Substraten 120 wurden an anderer Stelle in diesem Dokument z. B. im Zusammenhang mit der Erörterung von 2a–2d offenbart. Die nachfolgende Erörterung betrifft allgemein weitere Aspekte verschiedener Ausführungsbeispiele eines Substrats, das zur Benutzung in einer Header-Anordnung geeignet ist.
  • Unter anderem erlauben es die hier offenbarten Beispielsubstratkonfigurierungen, relativ kurze Bonddrähte zu benutzen, da das Substrat zumindest in einigen Ausführungsformen derart geformt ist, dass es der Form der elektronischen Leiter entspricht. Das heißt, das Substrat kann Abschnitte aufweisen, die eng an die Leiter angepasst sind, oder allgemein zu diesen benachbart sind, oder in der Nähe derselben angeordnet sind, weshalb die Bonddrähte eine minimale Länge aufweisen können. Zudem kann die Kante des Substrats in einigen Konfigurierungen Kontaktflächen aufweisen, die elektronisch an die elektronischen Leiter koppeln, und auf diese Weise die Benutzung von Bonddrähten unnötig machen. Das Formen des Substrats bietet zusätzlichen Raum, der dazu benutzt werden kann, weitere Bauteile auf dem Substrat und in der Header-Kavität unterzubringen. Auch kann das Formen des Headers eine effizientere Ausnutzung des Header-Raums ermöglichen. Zwar sollen im Folgenden Aspekte von Ausführungsbeispielen für Header detaillierter offenbart werden, doch ist der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die hier offenbarten Beispiele beschränkt.
  • 4A-4C sind Draufsichten, die jeweils unterschiedliche Beispiel-Header-Anordnungen 310a–c zeigen, welche Substrate von unterschiedlicher Konfigurierung aufweisen. Die dargestellten Ausführungsformen der Header-Anordnungen 310 weisen Substrate auf, die jeweils als 320a–c dargestellt sind. Es ist zu beachten, dass die offenbarten Substrate 320 nur Beispiele sind, und dass der Umfang der Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele beschränkt ist. Darüber hinaus können ein oder mehrere Merkmale der verschiedenen Substrate mit einem oder mehreren Merkmalen eines anderen Substrats kombiniert werden, um auf diese Weise weitere Substratkonfigurierungen zu erzeugen.
  • In diesen Ausführungsbeispielen ist das Substrat 320, das Keramik und/oder andere Materialien umfassen kann, auf einer Header-Basis 312 angeordnet. Verschiedene Bauteile können auf dem Substrat 320 montiert sein, darunter, ohne Beschränkung darauf, ein Laser 330 oder ein anderer optischer Emitter, ein optischer Dreher 332, eine Rückreflexionssperre 334, ein Monitor 338 und/oder andere optoelektronische Bauteile, deren Beispiele in diesem Dokument an anderer Stelle offenbart wurden.
  • Unter besonderer Bezugnahme auf 4A weist eine Ausführungsform einer Header-Anordnung 310a ein Substrat 320a auf, das mehrere Ausfräsungen 362 definiert, die wenigstens in einigen Ausführungsformen jeweils einen im Wesentlichen kreisförmigen Bogen definieren. In der dargestellten Ausführungsform sind die Ausfräsungen entlang der Kante 364 angeordnet, und sind jeweils derart geformt, dass sie im Wesentlichen mit der Form eines entsprechenden elektronischen Leiters 314 übereinstimmen. Aufgrund dieser Konfigurierung und Anordnung ermöglichen die Ausfräsungen es, dass das Substrat 320a gestreckte Abschnitte 368 aufweist, die sich zwischen den Leitern 314 erstrecken. Auf diese Weise kann das Substrat 320a an den gestreckten Abschnitten 368 ein oder mehrere Bauteile 360 aufweisen. So können die gestreckten Abschnitte 368 zusätzlichen nutzbaren Raum in der Header-Anordnung 310a bereitstellen. Zwar ist das Substrat 320a derart dargestellt, dass es ausreichend gekrümmte Strukturen 362 aufweist, um sich an vier Leiter 314 anzupassen, doch kann es in anderen Konfigurierungen auch eine beliebige andere Zahl von Ausfräsungen mit jeder beliebigen gewünschten Geometrie aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel weist das Substrat 320a sechs Ausfräsungen 362 auf, die jeweils einem zugeordneten Leiter 314 entsprechen. Allgemeiner können Aspekte wie Anzahl, Größe, Geometrie, Position und Ausrichtung einer oder mehrerer der Ausfräsungen 362 aber nach Bedarf variiert werden.
  • 4B offenbart Aspekte einer alternativen Ausführungsform einer Header-Anordnung 310b, die ein Substrat 320b aufweist. In dem dargestellten Beispiel weist das Substrat 320b Anschlüsse 318 auf, die sich durch das Substrat 320b erstrecken, und dazu konfiguriert und angeordnet sind, einen entsprechenden elektronischen Leiter 314 aufzunehmen. Es ist zu beachten, dass vorgesehen ist, dass die Anschlüsse 318 ein Beispiel einer Ausfräsung umfassen. Das Vorhandensein der Anschlüsse 318 im Substrat 320b ermöglicht es, einen wesentlichen Anteil der Querschnittfläche des Substrats 320b oder sogar ihre Gesamtheit zum Anordnen von Bauteilen und Schaltungen zu benutzen. Die effiziente Raumausnutzung von Substrat 320b ergibt sich aus der Tatsache, dass die Bauteile 360 nicht nur zwischen verschiedenen Leitern 314 angeordnet sein können, sondern auch zwischen den Leitern 314 und der Kante 364 des Substrats 320b. Beispielsweise sind die Bauteile 366, die ein oder mehrere beliebige OSA-Bauteile umfassen können, in dieser Weise angeordnet. Unter anderem ermöglicht das mit Anschlüssen versehene Substrat 320b also eine effiziente Raumausnutzung in der Header-Anordnung 310b.
  • 4C offenbart Aspekte einer alternativen Ausführungsform einer Header-Anordnung 310c, die ein Substrat 320c aufweist. Das Substrat 320c weist eine oder mehrere Ausfräsungen 370 auf, die derart geformt sind, dass sie eine oder mehrere im Wesentlichen gerade Kanten und Ecken aufweisen. Allerdings können die Ausfräsungen 370 auch eine oder mehrere gekrümmte Kanten aufweisen. In jedem Fall erlaubt es das Substrat 320c auch, Peripheriebauteile 360 an der Kante 364 und/oder zwischen den Leitern 314 anzuordnen. Diese Konfigurierung erlaubt es zudem, weitere Bauteile innerhalb des Packaging-Can anzuordnen, anstatt sie außerhalb anzuordnen. Aspekte wie die Größe, Anzahl, Ausrichtung, Position und Geometrie der Ausfräsungen 370 können variiert werden.
  • Obwohl verschiedene Ausführungsformen von Substraten offenbart wurden, ist der Umfang der Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt. Außerdem sind die offenbarten Substrat-Ausführungsbeispiele nicht auf die Benutzung mit bestimmten Bauteilen und Systemen beschränkt.
  • V. Aktive Temperatursteuereinrichtung
  • Wie an anderer Stelle in diesem Dokument offenbart, weisen wenigstens einige Ausführungsformen der Erfindung eine Wärmesteuereinrichtung auf, die dazu benutzt wird, die Temperatur verschiedener Bauteile wie z. B. des Lasers zu regeln, die im optischen Package 12 angeordnet sind (siehe 1). In wenigstens einigen Ausführungsformen ist eine Wärmesteuereinrichtung, die als eine aktive Wärmesteuereinrichtung wie z. B. ein TEC ausgebildet sein kann, innerhalb der Header-Anordnung eines TO-Can angeordnet. In einem Aspekt kann der Raum, der durch die Konfigurierung der optoelektronischen Bauteile auf dem Substrat eingespart wurde, von der Wärmesteuereinrichtung benutzt werden. Auf jeden Fall können verschiedene Typen von Wärmesteuereinrichtungen benutzt werden.
  • Wir richten unsere Aufmerksamkeit nun auf 5A–5B, wobei es sich um Seitenansichten handelt, die verschiedene Aspekte von Ausführungsbeispielen eines Abschnitts einer TOSA 400 offenbaren, die eine Wärmesteuereinrichtung aufweist, in diesem Beispiel TEC 402. Der TEC 402 kann jede geeignete aktive Wärmesteuereinrichtung sein, die zum Regeln der Temperatur von einem oder mehreren der Bauteile geeignet ist, z. B. der optoelektronischen Bauteile der TOSA 400. Wie dargestellt, weist der TEC 402 einen Unterabschnitt 404 sowie einen Oberabschnitt 406 auf, der in Wärmeverbindung mit dem Substrat 420 steht. In wenigstens einigen Ausführungsformen nimmt der Oberabschnitt die Form einer separaten Kappe 408 auf der TEC 402 an (wie in 5B dargestellt), und der Unterabschnitt 404 nimmt die Form einer TEC-Basis 404 an (wie in 3A–3B dargestellt). In wenigstens einigen Ausführungsformen ist der TEC 402 zwischen dem Substrat 420 und der Header-Basis 412 angeordnet.
  • In dem dargestellten Beispiel weist der TEC 402 mehrere thermoelektrische Elemente 422 auf, die zwischen der TEC-Basis 404 und dem Oberabschnitt 406 angeordnet sind. Ferner kann der Oberabschnitt eine Kappe 408 aufweisen, wie in 5B gezeigt. Zwar sind einige thermoelektrische 422 dargestellt, doch können sie in jeder beliebigen Anzahl benutzt werden. Auch können Größe und Form der thermoelektrischen Elemente 422 variiert werden. Allgemein dienen die thermoelektrischen Elemente 422 dazu, Wärme vom Oberabschnitt 406 oder von der Kappe 408, je nach Bedarf, an die TEC-Basis 404 zu übertragen, oder umgekehrt, abhängig von der Richtung des elektrischen Stroms, der diesen thermoelektrischen Elementen 422 zugeführt wird. Insbesondere sind die thermoelektrischen Elemente 422 elektronisch an den Temperatursteuerschaltkreis (nicht dargestellt) gekoppelt, damit der Betrieb des TEC 402 gesteuert werden kann. Die elektronischen Leiter 414 unterstützen die Übertragung von Steuersignalen und Leistung an den TEC 402.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind der Laser 430 und der Monitor 438 auf dem Substrat 420 montiert, und stehen zudem in Wärmeverbindung mit dem TEC 402. Auf diese Weise werden temperaturbezogene Schwankungen der Lichtstärke, die von dem Monitor 438 gemessen werden, und/oder temperaturinduzierte Schwankungen der optischen Signale, die von dem Laser 430 erzeugt werden, im Wesentlichen mit Hilfe des TEC 402 gesteuert, der dazu dient, die Temperatur der optoelektronischen Bauteile auf dem Substrat 420 zu steuern.
  • In einer Ausführungsform sind der Oberabschnitt 406 oder die Kappe 408, je nach Bedarf, und/oder die TEC-Basis 404 passive Kühlkörper aus einem Material wie z. B. Keramik, wozu Berylliumoxid (BeO) und Materialien mit ähnlichen Eigenschaften zählen können. In einigen Fällen weisen die thermoelektrischen Elemente 422 Wismuttellurid (Bi2Te3) und andere Materialien auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die thermoelektrischen Elemente 422 durch ein oder mehr Abstandstücke 424 getrennt, die ein Gas, wärmeleitfähiges Material, wärmeisolierendes Material, elektrisch leitendes Material oder elektrisch isolierendes Material oder mehrere davon aufweisen können. In einer Ausführungsform definiert das Abstandstück 424 einen Raum, der im Wesentlichen luftleer ist.
  • In einer Ausführungsform wird der Betrieb des TEC 402 von Signalen gesteuert, die von einem Thermistor 452 bereitgestellt werden. In dem dargestellten Beispiel ist der Thermistor 452, der betriebsfähig ist, um die Temperatur des Lasers 430 zu messen, auf dem Substrat 420 oder dem aktiven TEC 402 montiert. Allgemeiner steht der Thermistor 452 allerdings in Wärmeverbindung mit dem Laser 430. Temperaturmessungen des Thermistors 452 werden über die Bonddrähte 416 und Leiter 414 an einen externen Steuerschaltkreis (nicht dargestellt) übermittelt, der wiederum auf Grundlage der empfangenen Temperaturmessungen die Steuersignale an den TEC 402 einstellt. Insbesondere sendet der Steuerschaltkreis abhängig von der Temperatur des Lasers 430 passende Steuersignale, um eine passende Menge an elektrischem Strom durch den aktiven TEC 402 zu treiben, um auf diese Weise die Richtung und Menge des Wärmeflusses in Bezug auf den Laser 430 zu steuern. Beispiele für Steuerschaltkreise, die im Zusammenhang mit der Steuerung der Lasertemperatur benutzt werden können, sind in der vorveröffentlichten US-Patentschrift Nr. 2003/0152390 namens „Control Circuit for Opto-Electronic Module With Integrated Temperature Control" offenbart, die hier durch Querverweis zitiert wird. Eine mögliche alternative Ausführungsform einer aktiven Wärmesteuereinrichtung ist zudem in der US- Patentschrift Nr. 6,868,104 namens „Compact header assembly With Integrated Temperature Control" offenbart, die hier in ihrer Gesamtheit durch Querverweis zitiert wird.
  • VI. Optische Rückreflexionssperren
  • Wie erwähnt, verwenden einige OSA-Konfigurierungen Rückreflexionssperren wie z. B. optische Abschwächer und Viertelwellenplatten, die außerhalb des Fensters des TO-Can angeordnet sind. Die Rückreflexionssperren können von unterschiedlicher Größe und Form sein, und sind häufig eine Folie. Wenigstens einige Ausführungsformen der Erfindung sind derart konfiguriert, dass die Rückreflexionssperre innerhalb der Header-Kavität angeordnet ist. Obwohl die Rückreflexionssperre auch derart außerhalb des Header-Raums oder am Fenster angeordnet sein kann, dass die Integrität des optischen Signals nicht gestört wird, kann das Anordnen der Rückreflexionssperre innerhalb der Header-Kavität die Notwendigkeit von Kunstharzen und/oder Klebstoffen vermeiden, die das optische Signal stören würden, das vom Laser erzeugt wird.
  • 6A–6D sind Seitenansichten, die verschiedene Konfigurierungen 500 darstellen, die eine Rückreflexionssperre aufweisen, die hier kollektiv als 534 bezeichnet wird, und dazu ausgebildet ist, ein optisches Signal zu empfangen. In diesen Beispielen ist die Rückreflexionssperre 534 innerhalb des Header-Can angeordnet, obwohl der Umfang der Erfindung nicht auf eine solche Anordnung beschränkt ist.
  • Die Rückreflexionssperre 534, die in den Beispielen aus 6A bis 6D offenbart ist, ist ein Beispiel für eine Rückreflexionssperre 534, die im Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden kann, wobei auch eine Rückreflexionssperre anderer Größe, Form und/oder Ausrichtung verwendet werden kann. Beispielsweise ist die Rückreflexionssperre 534 in einigen Fällen auf dem Weg 544 angeordnet, um das optische Signal vom Laser 530 zu empfangen, bevor das optische Signal von dem optischen Dreher 532 empfangen wird. In anderen Fällen ist die Rückreflexionssperre 534 auf dem Weg 546 angeordnet, um das optische Signal von dem optischen Dreher 532 zu empfangen, nachdem der optische Dreher 532 das optische Signal vom Laser 530 empfangen hat.
  • 6A zeigt eine Beispielkonfigurierung 500a, bei der die Rückreflexionssperre 534a am optischen Dreher 532 angeordnet ist. Insbesondere ist die Rückreflexionssperre 534a auf einer Oberfläche 560 des optischen Drehers 532 angeordnet, derart, dass das optische Signal auf dem Weg 546 durch die Rückreflexionssperre 534a tritt. In dieser Beispielkonfigurierung ist die Rückreflexionssperre 534a derart geformt, dass die Rückreflexionssperre 534a mit einem Klebstoff oder Kunstharz mit dem Substrat 520 verbunden werden kann. In einer alternativen Anordnung ist das Fenster (nicht dargestellt) über der Rückreflexionssperre 534a angeordnet, aber nicht mit dieser verbunden. In einem weiteren Beispiel sind die Außenkanten der Rückreflexionssperre 534a und des optischen Drehers 532 gekoppelt, weshalb sich kein Klebstoff oder Kunstharz im Strahlengang befindet. In einer weiteren Anordnung ist die Rückreflexionssperre 534a eine Folie, die mit der Oberfläche 560 gekoppelt ist.
  • 6B zeigt eine Beispielkonfigurierung 500b, bei der die Rückreflexionssperre 534b an der Emissionsfläche 562 des Lasers 530 angeordnet ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Rückreflexionssperre 534b nahe der Emissionsfläche 562 angeordnet, steht jedoch nicht mit dieser in Kontakt.
  • In jedem Fall ist die Rückreflexionssperre 534b derart angeordnet, dass das optische Signal vom Laser 530 sich durch die Rückreflexionssperre 534b auf dem Weg 544 bewegt. In diesem Beispiel kann die Rückreflexionssperre 534b jede beliebige Größe oder Konfigurierung aufweisen, die eine solche Anordnung zulässt. In einer alternativen Anordnung sind der Laser 530 und/oder die Rückreflexionssperre 534b über einen Submount 552 an das Substrat gekoppelt. Diese Konfigurierung 500b ermöglicht es, die Rückreflexionssperre 534b mit Hilfe eines Klebstoffes oder Kunstharzes mit dem Substrat 520 und/oder Submount 552 zu verbinden, wodurch kein Klebstoff und Kunstharz auf dem Weg 544 angeordnet zu werden braucht.
  • 6C zeigt eine Beispielkonfigurierung 500c, bei der die Rückreflexionssperre 534c zwischen dem Laser 530 und dem optischen Dreher 532 angeordnet ist. Insbesondere ist die Rückreflexionssperre 534c mit dem Substrat 520 gekoppelt, weshalb das optische Signal auf dem Weg 544 durch die Rückreflexionssperre 534c tritt.
  • 6D zeigt eine Beispielkonfigurierung 500d, bei der die Rückreflexionssperre 534d an die Oberfläche 564 des Lasers 530 gekoppelt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Rückreflexionssperre 534d derart konfiguriert und angeordnet, dass sie sich in den Weg 546 hinein erstreckt, weshalb das optische Signal auf dem Weg 546 durch die Rückreflexionssperre 534d tritt.
  • 6E zeigt ein Beispiel für eine Konfigurierung 500e, die keine Rückreflexionssperre verwendet. In einer Variante der Ausführungsbeispiele aus 6A bis 6E zeigt 6F eine Konfigurierung, bei der die Rückreflexionssperre 534f außerhalb des Header-Can 540 angeordnet ist, z. B. am Fenster 542. Die Rückreflexi onssperre 534f kann alternativ in anderen Bereichen außerhalb des Header-Can 540 angeordnet sein.
  • Obwohl verschiedene Konfigurierungen 500a–f dargestellt wurden, die zeigen, wie die Rückreflexionssperre 534 innerhalb des TO-Can angeordnet ist, können auch andere, ähnliche Konfigurierungen benutzt werden. Die einzelnen Konfigurierungen und/oder Anordnungen des optischen Drehers 532 und/oder der Rückreflexionssperre 534 können daher nach Bedarf zur Anpassung an eine bestimmte Anwendung modifiziert werden.
  • VII. Module
  • Wie an anderer Stelle in diesem Dokument offenbart, können Ausführungsformen der Erfindung in den verschiedensten Umgebungen verwendet werden. Zu Beispielumgebungen gehören Module wie z. B. optoelektronische Sendeempfänger. Derartige Sendeempfänger können so konstruiert sein, dass sie verschiedene Standards erfüllen, z. B. das Multi-Source Agreement (MSA) für SFF, SFP oder XEP. Natürlich können auch verschiedene andere Standards und Vereinbarungen als Leitfaden bei der Konstruktion von Modulen benutzt werden. Wie an anderer Stelle in diesem Dokument erwähnt, können die Module dazu konfiguriert sein, mit verschiedenen Leitungsgeschwindigkeiten oder Gruppen von Leitungsgeschwindigkeiten zu arbeiten, darunter, ohne Beschränkung darauf, 1/2/4 Gb/s und 10 Gb/s oder mehr. Entsprechend ist der Umfang der Erfindung nicht auf Module mit einem bestimmten Formfaktor, einer bestimmten Leitungsgeschwindigkeit oder einem bestimmten Protokoll beschränkt.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist ein optoelektronisches Modul ein Gehäuse auf, wobei eine gedruckte Leiterplatte wenigstens teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Eine oder mehrere Unteranordnungen sind ebenfalls wenigstens teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet sind und stehen in elektrischer Verbindung mit Schaltungen der gedruckten Leiterplatte. In diesem Beispiel weist wenigstens eine der optischen Unteranordnungen ein Substrat auf, das eine erste Fläche aufweist, die im Wesentlichen orthogonal zu einer Längsachse der optischen Unteranordnung ist. Die erste Fläche des Substrats trägt einen Laser, der derart angeordnet ist, dass ein optisches Signal, das von dem Laser emittiert wird, sich auf einem Weg bewegt, der im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse verläuft. Schließlich ist auch ein optischer Dreher vorgesehen, der von der ersten Fläche des Substrats getragen wird, und der derart ausgerichtet ist, dass er das optische Signal des Lasers auf dem ersten Weg empfängt. Außerdem ist die Strahllenkeinrichtung derart konfiguriert, dass das optische Signal von der Strahllenkeinrichtung auf einem zweiten Weg ausgegeben wird, der im Wesentlichen mit der Längsachse übereinstimmt.
  • Natürlich handelt es sich dabei nur um ein Beispiel für ein Modul. Es ist zu beachten, dass verschiedene andere Module verschiedenste andere Kombinationen der Bauteile, Einrichtungen und Schaltungen aufweisen können, die hier offenbart sind. Entsprechend ist der Umfang der Erfindung nicht auf eine bestimmte Ausführungsform eines Moduls beschränkt.
  • VIII. Herstellung und Prüfung
  • Im Zusammenhang mit Ausführungsformen der Erfindung können verschiedene Herstellungsverfahren verwendet werden. In einem Beispiel beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Package das Zusammenbauen eines Substrats, das verschiedene elektronische und/oder optoelektronische Bauteile aufweist. Zu Beispielen solcher Bauteile zählen, ohne Beschränkung darauf: (a) ein Laser; (b) ein Monitor; (c) elektroni sche Schaltungen; (d) Treiberschaltungen; (e) ein Induktor; (f) ein Anpassungswiderstand; (g) ein Verstärker; und/oder (h) ein Abstimmkondensator. Nachdem beliebige der genannten Bauteile, Kombinationen derselben oder andere Bauteile auf dem Substrat installiert wurden, können diese Bauteile in einem Burn-In-Prozess geprüft werden, in dem die Bauteile verschiedenen Betriebs- und Umgebungsbedingungen ausgesetzt werden.
  • Das heißt, die Bauteile der OSA oder anderen Einrichtungen können auf verschiedenen Stufen des Zusammenbaus geprüft werden, derart, dass Defekte, die zu Einrichtungsausfällen führen würden, so früh wie möglich im Verlauf der Herstellung ermittelt werden können. In einer Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens wird der Laser einem Burn-In unterzogen, nachdem er direkt oder indirekt über einen Submount auf dem Substrat installiert wurde. Die Installation des Lasers und der anschließende Burn-In können auch beinhalten, dass der Laser an die Schaltungen oder anderen elektronischen Bauteile gekoppelt wird, z. B. an die Widerstände, Induktoren, Abstimmkondensatoren usw. In einigen Beispielen werden der Laser und die entsprechenden Schaltunen einem Burn-In unterzogen, nachdem der Laser auf dem Substrat installiert wurde. In einem anderen Beispiel wird ein Burn-In durchgeführt, nachdem der Monitor auf dem Substrat installiert wurde. In diesem Beispiel wird der Burn-In durchgeführt, nachdem der Monitor an die Schaltungen und elektronischen Bauteile gekoppelt wurde. Wenigstens in einigen Fällen wird der Burn-In durchgeführt, nachdem sowohl der Laser als auch der Monitor installiert wurden.
  • In einer Ausführungsform wird ein Burn-In durchgeführt, nachdem der Verstärker oder Treiberchip auf dem Substrat installiert wurde. Allgemeiner lässt sich der Burn-In jedoch an jedem Punkt während der Installation der Bauteile auf dem Substrat durchführen. Auch kann der Burn-In durchgeführt werden, nachdem die Installation der Bauteile auf dem Substrat abgeschlossen wurde, aber bevor das Substrat an einer Basis und/oder Wärmesteuereinrichtung angebracht wird. Auf diese Weise kann das im Wesentlichen vollständige Substrat einem Burn-In unterzogen werden, und die Ergebnisse des Burn-In können analysiert werden, bevor das Substrat an der Basis angebracht wird und/oder in der Header-Anordnung des TO-Can angeordnet wird.
  • Wie die vorstehenden Ausführungen nahe legen, lässt sich ein Burn-In während jeder der unterschiedlichen Herstellungsstufen der OSA durchführen. Beispielsweise kann ein Burn-In-Prozess in folgenden kritischen Augenblicken durchgeführt werden: (a) nachdem Schaltungen auf dem Substrat installiert wurden; (b) nachdem ein Laser auf dem Substrat installiert wurde; (c) nachdem der Laser elektronisch an die Schaltungen gekoppelt wurde; (d) nachdem der Laser elektronisch an die Treiberschaltungen gekoppelt wurde; (e) nachdem die Schaltungen elektronisch an einen Widerstand und/oder einen Induktor gekoppelt wurden; (f) nachdem die Schaltungen elektronisch an einen Abstimmkondensator gekoppelt wurden; (g) nachdem eine Wärmesteuereinrichtung an das Substrat gekoppelt wurde; (h) nachdem ein Monitor benachbart zum Laser angeordnet wurde; (i) nachdem der Monitor an die Schaltungen gekoppelt wurde; (j) nachdem ein Drehprisma derart auf dem Substrat angeordnet wurde, dass es in einer ersten Richtung optisch an das optische Signal gekoppelt ist; (k) nachdem eine Rückreflexionssperre in der ersten oder zweiten Richtung in optischer Verbindung mit dem optischen Signal angeordnet wurde; und/oder (1) nachdem der Verstärker oder Treiberchip an die Schaltungen gekoppelt wurden. Zudem lassen sich die Burn-Ins auf mehr als einer Stufe durchführen.
  • Nach Abschluss eines Burn-In können das/die beteiligte(n) Bauteil(e) und/oder Schaltungen analysiert werden, um die Bestimmung zu unterstützen, ob diese Bauteile und/oder Schaltungen den Burn-In überlebt haben. Es kann auch bestimmt werden, ob ein weiterer oder längerer Burn-In notwendig ist. Auf jeden Fall können die überlebenden Bauteile und/oder Schaltungen nach abgeschlossenem Burn-In weiter verarbeitet werden, während andere Bauteile und/oder Schaltungen, die den Burn-In nicht überlebt haben, entsorgt oder neu konfiguriert werden können.
  • Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen verkörpert sein, ohne von ihrem Geist oder ihren entscheidenden Merkmalen abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht nur als veranschaulichend zu verstehen, und nicht als einschränkend. Der Umfang der Erfindung ist daher durch die beiliegenden Ansprüche definiert, und nicht durch die vorstehende Beschreibung. Alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, gelten als in deren Umfang enthalten.
  • Zusammenfassung
  • In einer Beispielkonfigurierung weist ein optisches Package ein Substrat auf, das einen Laser trägt. Der Laser ist für eine elektrische Verbindung mit Schaltungen konfiguriert, die auf dem Substrat angeordnet sind, und der Laser ist dazu ausgebildet, auf einem ersten Weg ein optisches Signal zu emittieren. Das optische Package weist auch eine Strahllenkeinrichtung auf, die von dem Substrat getragen wird, und dazu ausgebildet ist, das optische Signal des Lasers auf dem ersten Weg zu empfangen. Die Strahllenkeinrichtung ist derart konfiguriert, dass das optische Signal von der Strahllenkeinrichtung auf einem zweiten Weg ausgegeben wird. Eine Gruppe elektronischer Leiter ist vorgesehen, die in elektrischer Verbindung mit den Schaltungen auf dem Substrat steht. In diesem Beispiel weist die Gruppe einen Satz von Modulationsleitern auf, die in elektrischer Verbindung mit dem Laser stehen, und einen Satz von Ruhestromleitern, die in elektrischer Verbindung mit dem Laser stehen. Der Satz von Ruhestromleitern ist von dem Satz von Modulationsleitern elektrisch isoliert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 2003/0152390 [0104]

Claims (30)

  1. Optisches Package, wobei das optische Package Folgendes umfasst: ein Substrat; einen Laser, der von dem Substrat getragen wird, und der für eine elektrische Verbindung mit Schaltungen konfiguriert ist, die auf dem Substrat angeordnet sind, wobei der Laser dazu ausgebildet ist, auf einem ersten Weg ein optisches Signal zu emittieren; eine Strahllenkeinrichtung, die von dem Substrat getragen wird, und die dazu ausgebildet ist, das optische Signal von dem Laser auf dem ersten Weg zu empfangen, wobei die Strahllenkeinrichtung derart konfiguriert ist, dass das optische Signal von der Strahllenkeinrichtung auf einem zweiten Weg ausgegeben wird; und mehrere elektronische Leiter, die in Verbindung mit den Schaltungen auf dem Substrat stehen, wobei die elektronischen Leiter einen Satz von Modulationsleitern aufweisen, die in elektrischer Verbindung mit dem Laser stehen.
  2. Optisches Package nach Anspruch 1, wobei die mehreren elektronischen Leiter ferner einen Satz von Ruhestromleitern aufweisen, die in elektrischer Verbindung mit dem Laser stehen, wobei der Satz von Ruhestromleitern von dem Satz Modulationsleiter elektrisch isoliert ist.
  3. Optisches Package nach Anspruch 1, wobei das optische Package dazu konfiguriert ist, in einem TO-Can implementiert zu sein.
  4. Optisches Package nach Anspruch 1, wobei die Strahllenkeinrichtung ein Drehprisma umfasst.
  5. Optisches Package nach Anspruch 1, wobei der erste Weg im Wesentlichen orthogonal zum zweiten Weg ist.
  6. Optisches Package nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Rückreflexionssperre, die auf dem Weg des modulierten optischen Signals angeordnet ist, derart, dass das optische Signal auf dem ersten Strahlenweg oder dem zweiten Strahlenweg durch die Rückreflexionssperre tritt.
  7. Optisches Package nach Anspruch 6, wobei die Rückreflexionssperre eine Viertelwellenplatte umfasst.
  8. Optisches Package nach Anspruch 1, ferner umfassend wenigstens ein anderes Bauteil, das von dem Substrat getragen wird, wobei das wenigstens eine andere Bauteil eine Monitorfotodiode; einen Verstärker; einen Treiberchip; einen Heizwiderstand; eine Wärmesteuereinrichtung; einen Thermistor; einen Monitor; einen Anpassungswiderstand; einen Induktor; einen Kondensator oder Ferritperlen oder mehrere davon umfasst.
  9. Optisches Package nach Anspruch 8, wobei die mehreren elektronischen Leiter ferner einen Satz von Leitern umfassen, der dazu konfiguriert und angeordnet ist, elektrischen Strom an das wenigstens eine andere Bauteil bereitzustellen.
  10. Optisches Package nach Anspruch 9, wobei der Satz von Leitern, der dazu konfiguriert und angeordnet ist, elektrischen Strom an das wenigstens eine andere Bauteil bereitzustellen, wenigstens sechs Leiter umfasst.
  11. Optisches Package nach Anspruch 1, wobei die mehreren elektronischen Leiter sechs elektronische Leiter umfassen.
  12. Optisches Package nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer der Modulationsleiter in elektrischer Verbindung steht mit wenigstens einem von: einem Anpassungswiderstand und einem Abstimmkondensator.
  13. Optisches Package nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer der Ruhestromleiter in elektrischer Verbindung mit einem der folgenden Bauteile steht, derart, dass ein Ruhestrom, der den Ruhestromleitern zugehörig ist, elektrisch von einem Modulationsstrom isoliert ist, der den Modulationsleitern zugehörig ist: einem Induktor und wenigstens einer Ferritperle.
  14. Optisches Package nach Anspruch 1, wobei die mehreren elektronischen Leiter wenigstens einen Masseleiter aufweisen, der in elektrischer Verbindung mit einem der folgenden Bauteile steht: einem Induktor und wenigstens einer Ferritperle.
  15. Optisches Package nach Anspruch 1, wobei das Substrat mehrere Ausfräsungen definiert, wobei jeder der Leiter wenigstens teilweise in einer entsprechenden Ausfräsung aufgenommen ist.
  16. Optisches Package, umfassend: ein Substrat, das eine erste Fläche aufweist, die im Wesentlichen orthogonal zu einer Längsachse des optischen Package ist; einen Laser, der von der ersten Fläche des Substrats getragen wird, wobei der Laser derart angeordnet ist, dass ein optisches Signal, das von dem Laser emittiert wird, sich auf einem Weg bewegt, der im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse verläuft; und einen optischen Dreher, der von der ersten Fläche des Substrats getragen wird, und der dazu ausgerichtet ist, das optische Signal von dem Laser auf dem ersten Weg zu empfangen, und wobei die Strahllenkeinrichtung derart konfiguriert ist, dass das optische Signal von der Strahllenkeinrichtung auf einem zweiten Weg ausgegeben wird, der im Wesentlichen mit der Längsachse des optischen Package übereinstimmt.
  17. Optisches Package nach Anspruch 16, ferner umfassend: einen Satz von Modulationsleitern, die in elektrischer Verbindung mit dem Laser stehen; und einen Satz von Ruhestromleitern, die in elektrischer Verbindung mit dem Laser stehen, wobei der Satz von Ruhestromleitern von dem Satz von Modulationsleitern elektrisch isoliert ist.
  18. Optisches Package nach Anspruch 16, ferner umfassend: zwei elektronische Leiter, die für eine elektrische Verbindung mit einem elektronischen Bauteil in dem Package angeordnet sind; und vier elektronische Leiter, die in elektrischer Verbindung mit dem Laser stehen.
  19. Optisches Package nach Anspruch 18, wobei das Substrat mehrere Ausfräsungen definiert, von denen jede dazu konfiguriert ist, wenigstens teilweise einen entsprechenden elektronischen Leiter aufzunehmen.
  20. Optisches Package nach Anspruch 16, wobei der Laser einen Fabry-Perot-(FP)-Laser oder einen Laser mit verteilter Rückkopplung (DFB) umfasst.
  21. Optisches Package nach Anspruch 16, ferner umfassend eine Rückreflexionssperre, die auf dem ersten Weg oder auf dem zweiten Weg angeordnet ist.
  22. Optisches Package nach Anspruch 21, wobei die Rückreflexionssperre eine Viertelwellenplatte umfasst.
  23. Optisches Package nach Anspruch 16, wobei der optische Dreher ein Drehprisma umfasst.
  24. Optisches Package nach Anspruch 16, ferner umfassend eine Wärmesteuereinrichtung, die in Wärmeverbindung mit dem Laser steht.
  25. Optoelektronisches Modul, umfassend: ein Gehäuse; eine gedruckte Leiterplatte, die wenigstens teilweise in dem Gehäuse angeordnet ist; wenigstens eine optische Unteranordnung, die wenigstens teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und in elektrischer Verbindung mit Schaltungen der gedruckten Leiterplatte steht, wobei die wenigstens eine optische Unteranordnung Folgendes umfasst: ein Substrat, das eine erste Fläche aufweist, die im Wesentlichen orthogonal zu einer Längsachse der optischen Unteranordnung ist; einen Laser, der von der ersten Fläche des Substrats getragen wird, wobei der Laser derart angeordnet ist, dass ein optisches Signal, das von dem Laser emittiert wird, sich auf einem Weg bewegt, der im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse verläuft; und einen optischen Dreher, der von der ersten Oberfläche des Substrats getragen wird, und der dazu ausgerichtet ist, das optische Signal von dem Laser auf dem ersten Weg zu empfangen, und wobei die Strahllenkeinrichtung derart konfiguriert ist, dass das optische Signal von der Strahllenkeinrichtung auf einem zweiten Weg ausgegeben wird, der im Wesentlichen mit der Längsachse übereinstimmt.
  26. Optoelektronisches Modul nach Anspruch 25, wobei der optoelektronische Sendeempfänger eins der folgenden Multi-Source-Agreements (MSA) im Wesentlichen erfüllt: SFF; SFP oder XFP.
  27. Optoelektronisches Modul nach Anspruch 25, ferner umfassend eine optische Empfängerunteranordnung (ROSA), die in elektrischer Verbindung mit Schaltungen der gedruckten Leiterplatte steht.
  28. Optoelektronisches Modul nach Anspruch 25, wobei der optoelektronische Sendeempfänger für den Betrieb mit Leitungsgeschwindigkeiten von wenigstens etwa 10 Gb/s kompatibel ist.
  29. Optoelektronisches Modul nach Anspruch 25, ferner umfassend: zwei elektronische Leiter, die für eine elektrische Verbindung mit einem elektronischen Bauteil in der Unteranordnung ausgebildet sind; und vier elektronische Leiter, die in elektrischer Verbindung mit dem Laser stehen.
  30. Optoelektronisches Modul nach Anspruch 25, ferner umfassend: einen Satz von Modulationsleitern, die in elektrischer Verbindung mit dem Laser stehen; und einen Satz von Ruhestromleitern, die in elektrischer Verbindung mit dem Laser stehen, wobei der Satz von Ruhestromleitern von dem Satz von Modulationsleitern elektrisch isoliert ist.
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