配备有多个信号源的发射器光学模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种配备有两个以上信号源的发射器光学模块。
【背景技术】
[0002]已知在该领域中存在一种发射器光学模块，该发射器光学模块安装有分别输出具有彼此不同的特定波长的光信号的两个以上半导体激光二极管(LD)。分别从LD输出的光信号被多路复用并从发射器光学模块输出作为波长复用信号。这种发射器光学模块安装有LD和用于将光束耦合至载体上的光学多路复用器的透镜。发射器光学模块还安装有位于其壳体内的有源电子元件和无源电子元件，例如，驱动LD的驱动电路、电容器和/或电感器。当LD被含有高频分量(有时超过1GHz)的信号驱动时，LD及其周围部件的组装需要考虑在高频信号传播期间高频信号质量的劣化。此外，当发射器光学模块安装有两个以上信号通道时，装配中还需要考虑通道之间的信号串扰。
【发明内容】
[0003]本发明的一个方面涉及一种用于输出波长多路复用光信号的发射器光学模块。本发明的发射器光学模块包括两个以上激光二极管(LD)、多个子安装台、两个以上驱动器以及壳体。LD均具有阴极和阳极。LD通过使驱动电流从相应的阳极流动到阴极来发射光信号。子安装台均设置有至少两个芯片焊垫和至少两个焊盘。芯片焊垫均在自身上独立地安装至少两个LD，而至少两个焊盘用于将驱动电流独立地提供至安装在芯片焊垫上的至少两个LD。芯片焊垫和焊盘在相应的子安装台上彼此独立。驱动器均与LD对应，并且内部具有相应的信号地线。驱动器包括相应的开关晶体管，开关晶体管对提供至LD的阳极的驱动电流进行分流。壳体将LD、子安装台和驱动器包围在内部。壳体设置有与驱动器中的信号地线独立的机壳接地线。本发明的发射器光学模块的特征在于:LD的阴极被独立地引线接合到相应驱动器中的信号地线，而不连接至机壳接地线。
【附图说明】
[0004]参考附图并阅读本发明的优选实施例的以下详细描述将能够更好地理解前述和其他目的、方面和优点，其中:
[0005]图1示出了根据本发明实施例的发射器模块的从后侧顶部观察到的外观；
[0006]图2示出了实施例的发射器模块的从后侧底部观察到的外观；
[0007]图3是图1和图2所示发射器模块的内部的平面图；
[0008]图4A示出发射器模块的内部的主要部分，而图4B放大了配备激光二极管(LD)的部分；
[0009]图5A示出LD的剖视图，而图5B示出LD的透视图；
[0010]图6示出用于驱动LD的并联驱动器的电路图；
[0011]图7是用于安装LD的载体的透视图；以及
[0012]图8放大了根据本发明变型例的LD周围的部分。
【具体实施方式】
[0013]接下来，将在参考附图的同时对根据本发明的一些实施例进行描述。在附图的描述中，彼此相同或相似的数字或符号指的是彼此相同或相似的元件，而不进行重复说明。
[0014]在处理含有达到或有时超过1GHz以上高频分量的电信号的发射器光学模块或接收器光学模块中，带有这种高频信号的互连电路的特性阻抗不可避免地与电路元件的输入和/或输出特性阻抗匹配。在差动传输线的情况下，在金属线的宽度和将金属线安装在其上的基板材料的厚度中，微带线和/或共面线被设计成表现出50Ω或100Ω的特性阻抗。
[0015]然而，发射器光学模块和接收器光学模块的壳体内的传输线通过接合线(bondingwire)与壳体的端子和/或配备在壳体内的器件电连接。接合线不可避免地伴随有电感、电容和/或电阻的寄生分量，这使得难以将传输线的特性阻抗匹配为50 Ω或特定特性阻抗。例如，即使接合线不是螺旋的，直径为50 μ m接合线也固有地伴随有约1ηΗ/_的寄生电感。因此，发射器光学模块或接收器光学模块被优选地设计成去除或最大程度减少互连电路的特性阻抗不匹配的部分。
[0016]当发射器光学模块仅配备有一个LD或仅发射与一个通道对应的一个信号时，在LD周围留有足够的空间来安装电子元件。然而，当发射器光学模块安装有两个以上LD来发射两个以上信号时，仅在各个LD周围留有有限的空间来安装电子部件，这使得难以用最小长度的接合线将各个LD与驱动LD的驱动器连接。本发明实施例提供了一些解决方案，以在不限制各部件的布置的情况下实现与LD的最短互连。
[0017]图1示出了根据本发明实施例的发射器光学模块的从后侧顶部观察到的外观，而图2示出了实施例的发射器光学模块的从后侧底部观察到的外观。如图1和图2所示，实施例的发射器光学模块I设置有壳体2和组装在壳体2的一侧的筒状联接部3。壳体2在与组装有联接部3的一侧相反的后部2a中布置有RF端子4和DC端子5。在下面的说明中，用“前方”和/或“向前”表示的方向与组装有联接部3的方向对应，而用“后部”和/或“背部”表示的另一方向是设置有端子4和5的一侧。然而，这些方向仅用于说明的目的，并不影响本发明的范围。
[0018]因为配备有如本实施例这样的发射器光学模块的光收发器严格限制其宽度，所以在模块的各侧不存在剩余的空间。例如，一个被称为能够进行全双工光通信且不可避免地同时安装有发射器光学模块和接收器模块的“CFP4”的多源协议(MSA)限定了其宽度约为
21.5_，这在与接收器模块并排布置的发射器光学模块的各侧中几乎没有留有空间。因此，本实施例的发射器光学模块I未在各侧2b布置端子，而仅在壳体2的后部2a引出RF端子4和DC端子5。
[0019]图3是图1和图2所示发射器光学模块的内部的平面图；图4A示出发射器光学模块的内部的主要部分；而图4B放大了组装激光二极管(LD)的部分。如图3所示，发射器光学模块I安装有多个光学元件和多个电气元件。数量与将从发射器光学模块I发射的信号对应。光学元件包括:四个LD 11 ;四个光电二极管(I3D) 14，其分别感测相应LD 11的输出功率；四个透镜系统16，其分别包括第一透镜16a和第二透镜16b ;以及光学多路复用器15，其多路复用从各个LD 11输出的光信号。电气元件包括:四个电感器12;集成电路(IC) 23，其集成了用于驱动LD 11的四个驱动器；热电冷却器(TEC) 17，其控制LD 11的温度；热敏电阻18，其感测TEC 17的温度等。
[0020]在用诸如干燥氮气等惰性气体填充壳体2的内部之后，盖体7通过例如接缝密封剂气密地和牢牢地密封壳体2的内部。在联接部穿过由蓝宝石制成且设置在组装联接部的侧壁中的窗口之后，通过光学多路复用器15多路复用了从各个LD 11输出的光信号的输出光束与固定在联接部中的插头中央的耦合光纤光学耦合。
[0021]联接部3包括套管盖件19和连接套管20。套管盖件19覆盖接纳固定在外部光纤的端部中的光学插芯的套管。连接套管20可以与套管光学对准，确切而言，穿过插芯插入到套管内的外部光纤与LD 11光学对准。在外部光纤与光学多路复用器15通过所谓的三体对准光学对准之后，将套管盖件19和连接套管20焊接在壳体2上，从而获得外部光纤与各个LD 11之间的预定耦合效率。壳体2还设置有多层陶瓷22和由例如铜钨(CuW)制成的底部8，RF端子4和DC端子5形成在多层陶瓷22上。TEC 17被安装在壳体2的底部8上，以增强从TEC 17到壳体2外部的散热功能。
[0022]多层陶瓷22包括陶瓷层22a和刺穿陶瓷层22a的导通孔。陶瓷层22a在壳体2外部提供与RF端子4和DC端子5电连接的互连电路。确切而言，多层陶瓷22将DC端子5设置在其顶面22b，而将RF端子4设置在背面22c中。RF端子4包括用于携带四个差分信号的四(4)对信号端子，即，总共八(8)个端子。DC端子5包括用于向各个LD 11供应偏压的四个端子、用于向TEC 17供电的两个端子、引导至热敏电阻18的两个端子、用于向IC 23供电的一个端子、用于控制IC 23的两个端子以及一些接地端子。因此，与发射器光学模块仅安装有一个LD的布置相比，配备有两个以上通道的发射器光学模块I需要多个端子。安装有两个以上L