-
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
-