紧凑型多通道光学接收机组件封装的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及光学接收机子组件(subassembly)。
【背景技术】
[0002]在光学网络中，在光学节点处需要用于将波长复用并调制的光转换为电信号的设备。示例为在单个光纤中行进的由间隔800GHz的4个波长组成的10Gbps长距离4 (LongReach 4，LR4)光束。以25Gbps调制每个波长信号。所接收的光学信号首先被解复用为独立的波长，然后使用光电二极管转换为电信号。在长距离城市网络中，类似的波长复用方案被用来使用单一模式光纤长距离传输信号。
【发明内容】
[0003]根据一个实施例，提供了用于光学收发机的光学接收机部件的光学接收机组件封装。光学接收机组件封装(package)包括容纳子组件，该容纳子组件被配置来接纳光纤的端部。提供了在一端处具有开口的外壳，该开口被配置为接纳容纳组件。光学路由和波长解复用元件被安装于外壳的底壁。提供了电学子组件，该电学子组件包括支撑底板、被安装于该支撑底板上的电路板、被安装于电路板上的集成电路、以及多个光电探测器，该多个光电探测器靠近电路板边缘安装于支撑底板或安装在电路板上。将电学子组件以堆叠布置放置在外壳下方，以最小化光学组件封装的总长度。
【附图说明】
[0004]图1是根据示例实施例的光学接收机组件封装的内部透视图。
[0005]图2是根据示例实施例，图1中所示的光学接收机组件封装的剖视图。
[0006]图3是根据示例实施例，示出光学接收机组件封装的电学子组件的一部分的透视图。
[0007]图4是根据示例实施例，类似于图1并且示出在光学接收机组件封装的操作期间的光束路径的内部透视图。
[0008]图5是图1的光学接收机组件封装的顶视图，并且根据示例实施例，示出了在光学组件封装的操作期间的光束路径。
[0009]图6是根据另一示例实施例，以波长解复用布置为特征的光学接收机组件封装的侧面局部剖视图。
[0010]图7A是根据另一示例实施例的光学接收机组件封装的顶视图，该光学接收机组件封装以波长解复用布置为特征，以从接收到的光学信号获得四个波长。
[0011]图7B是根据图7A中所描绘的示例实施例，被配置为以四个波长接收光束的电学子组件的部分透视图。
[0012]图8A是根据另一示例实施例的光学接收机子组件的顶部透视图。
[0013]图SB是根据示例实施例，图8A中所示出的光学接收机子组件的底部透视图。
[0014]图9A和图9B根据示例实施例，示出了用于对光学接收机组件封装进行组装的处理。
[0015]图10是根据示例实施例，一般地描绘出光学接收机组件封装的建立和组装处理的图解。
【具体实施方式】
[0016]随着向更加便宜并且更加紧凑的光学收发机解决方案发展，新的调制方案正在出现，这些新的调制方案在电学上更加复杂，但在光学上不复杂/不昂贵(更少的复用光学通道，少到I至2个通道)。此外，终端用户愿意接受非密封的光学组件封装。
[0017]根据本文所呈现的各个实施例，采用各种形式因素中的任意因素(例如，QSFP+和QSFP28或者甚至SFP)提供光学接收机组件封装配置以用于光学节点的接收侧功能。这些封装配置对于光学上“放松”但电学上具有挑战的先进的调制方案是有用的。光学上“放松”意味着只有一个或两个(或四个)不同的波长进入封装的接收机部分。这减轻了光学路由需求。然而，电路径非常严格，并且涉及很高的信号完整性、光电探测器与集成电路之间的短距离(例如，小于1_)、具有多个内置功能(传输阻抗放大器、模数转换器、解码器，等等)的大型集成电路，其中，这些大型集成电路在接收封装中需要充足的空间。
[0018]因此，提供了包括第一功能层、第二功能层和第三功能层的光学接收机组件封装。第二功能层被布置于第一功能层与第三功能层之间，从而形成堆叠结构或三维(3D)结构。该堆叠结构允许减少光学组件封装的总尺寸。
[0019]首先参照图1和图2。以附图标记10总体示出光学组件封装。光学组件封装10包括电学子组件20、容纳子组件30和外壳40。电学子组件20包括安装于支撑底板24上的电路板22、安装于电路板22上的一个或多个电子集成电路(IC) 26、以及一个或多个光电探测器(例如，光电二极管)28。
[0020]容纳子组件30包括光纤插芯32、对开套管34、金属套管36以及准直透镜38。金属套管36是伸长的，并且对开套管34安装在金属套管36的内部。金属套管36的一端安装在环状元件37的内部。光纤插芯32被接纳并安装于对开套管34中，并且准直透镜38没有被接纳和安装于对开套管34中。容纳子组件30可以被配置为遵从若干个标准(例如，QSFP+、QSFP28以及SFP)中的任意标准。
[0021]外壳40包括具有壳口或开口 44的主体42，容纳子组件30安装在壳口或开口 44中。存在开口 45，其允许光从容纳组件30进入外壳40。在外壳40中存在空腔46，在该空腔46内，光束沿着特定路径导向。空腔46的侧壁不是必须的，而是可以被部分移除或全部移除。
[0022]为此，被安装于外壳40的底壁48上的是以附图标记50被集体示出的光学路由和波长解复用元件。光学元件50包括镜子52、薄膜波长滤波器54-1和54-2、以及棱镜56。此外，在底壁48的下侧于外壳中的开口 59上安装有聚光透镜阵列58，聚光透镜阵列58将接收到的光向下导向到电学子组件20。
[0023]光学组件封装10具有多个功能层。最好如图2中描绘的，电学子组件20形成第一功能层，被表示为层I。层I包括有源部件(例如，电子IC 26和光电探测器28)和下面的支撑结构(即，电路板22和支撑底板24)。层I还可以被称为底层。层I上面是第二功能层，被表示为层2。层2包括外壳主体42的支撑结构和外壳的底壁48、以及聚光透镜阵列58，该聚光透镜阵列58向层I的电学子组件20中的光电探测器28提供光学馈通(feed-through)。层2还可以被称为中间层。最后，层2的上面是第三功能层或顶层，被表示为层3。层3包括被安装于外壳20内部的光学路由和波长解复用元件50、以及束准直透镜38和容纳子组件30的相关结构。如下文结合图8A和图SB进一步的描述，光学层3还可以在光学封装组件10的外部在合适的附加的载体/底板上预先组装。以这种方式，光学解复用元件不被直接放置于底壁48上，而是在与层I和层2结合之前首先被预先组装并测试。此外，某些部件还可以被移位到其他功能层。例如，可以将聚光透镜(阵列)58从层2移动到层1，并且可以将透镜38和容纳子组件30从层3移动到层2。
[0024]层1、层2和层3被堆叠在一起，形成3D布置，由此，最小化了光学组件封装10的总尺寸。由虚线框60来描绘堆叠/3D布置。外壳内安装于外壳40的底壁