用于光学通信设备的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本公开一般设及用于通过光学通信网络进行通信的方法和系统。
【背景技术】
[0002] 下一代光学方案利用娃光子W实现功率控制和持续小型化。使用发射光学子组件 (TOSA)内的娃光子光调制器用于大于40千兆字节(GB)传输速率的高速数据通信，一般需要 半导体激光器形式的连续光源与调制器部件对准，其中光在各个透镜或透镜阵列的帮助下 (W最小化对准工作)从激光器禪合到调制器的输入。典型地，（一个或多个)透镜和调制器 然后被气密密封在合适的外壳内W在不形成缩合的情况下冷却组件。虽然创建的此种光学 设备提供更高吞吐量和小型化结构，但是由于冷却被气密密封在外壳内的其它组件(例如， 调制器)和激光器需要电能，所W运些设备的能量需求居高不下。此外，用于使在气密密封 外壳内的激光器的同轴度中的高度容差完美的制造要求保持严格，并且在一些情况下，由 于运些要求，制造被阻止或放缓。
[0003] 因此，需要针对能够保持高吞吐量特性的具有提高的能量效率的光学设备的方 案。此外，需要针对可W使用较低成本的组件被制造的具有高吞吐量的高效光学通信设备 的方案。另外，需要针对制造能够被更容易地执行并且还能保持此设备所需的严格容差的 光学通信设备的方法的方案。
【附图说明】
[0004] 图中的组件相对彼此不必按比例。类似的参考标号指全部多个视图中的相应部 件。
[0005] 图1示出了根据本发明的实施方式的光学通信设备的透视图；
[0006] 图2示出了根据本发明的实施方式的显示在其上安装多个激光器的单个子基座 (sub-mount)的气密密封激光子组件；
[0007] 图3示出了根据本发明的实施方式的光学通信设备的横截面图；
[000引图4示出了根据本发明的实施方式的光学通信设备的透视图；
[0009] 图5示出了根据本发明的实施方式的单独的分装的（sub-mounted)激光器在TEC上 的布置；
[0010] 图6A示出了根据本发明的实施方式的单独分装的激光器；
[0011] 图6B示出了根据本发明的实施方式的单个激光器在TEC上的子基座上的布置；
[0012] 图6C示出了根据本发明的实施方式的两个激光器在TEC上的单独的子基座上的布 置，并且示出了包括间隙检查引线键合毛细管的引线键合的路线；
[0013] 图6D示出了根据本发明的实施方式的四个激光器在TEC上的单独的子基座上的布 置；
[0014] 图6E示出了根据本发明的实施方式的四个透镜和引线在TEC上的四个单独分装的 激光器上的布置；
[0015] 图7示出了根据本发明的实施方式的在提供机械稳定性和改进的可靠性的TEC上 的单独子基座上的四个激光器上的对准的四个透镜的透视图：
[0016] 图8A示出了根据本发明的实施方式的安装有水平TEC的光学通信设备的透视图；
[0017] 图8B示出了根据本发明的实施方式的对准的光学通信设备的侧视图；
[0018] 图9A示出了根据本发明的实施方式的光学通信设备的透视图；
[0019] 图9B示出了根据本发明的实施方式的对准的光学通信设备的侧视图；
[0020] 图10示出了根据本发明的制造的实施方式的具有预定义断裂(break)的晶片结 构；
[0021] 图11示出了根据本发明的制造的实施方式的具有预定义断裂的娃光子忍片（例 如，子基座）；
[0022] 图12A示出了根据本发明的制造的实施方式的安装到具有预定义断裂的载体晶片 结构的娃光子忍片和激光器子基座；
[0023] 图12B示出了根据本发明的制造的实施方式的具有预定义断裂(break)的晶片结 构的加工；
[0024] 图13A-E示出了根据本发明的制造的实施方式的光学通信设备的加工；
[0025] 图14A-B示出了根据本发明的制造的实施方式的光学通信设备中的信号流；
[0026] 图15A-E示出了根据本发明的制造的另一实施方式的光学通信设备的加工；
[0027] 图16A示出了根据本发明的另一实施方式的光学通信设备的透视图；
[0028] 图16B示出了根据本发明的另一实施方式的光学通信设备的俯视图；
[0029] 图16C示出了根据本发明的另一实施方式的光学通信设备的横截面图：
[0030] 图17A-B示出了根据本发明的制造的另一实施方式的安装到具有预定义断裂的载 体晶片结构的娃光子忍片和激光器子基座；
[0031] 图18示出了根据本发明的一个实施方式的使用高效光学通信设备的方法；W及
[0032] 图19示出了根据本发明的一个实施方式的制造光学通信设备的方法。
【具体实施方式】 [00削概述
[0034] 根据本文公开的示例实施方式，光学通信设备可W包括用于光学通信网络的气密 密封子组件内的激光器。热电冷却器也可W居于气密密封子组件内用于消散由激光器产生 的热量。窗口可W形成气密密封子组件的一部分用于在激光器和位于气密密封子组件外的 光学输入之间传输光束。光学输入可W被连接到气密密封子组件外的光调制器来调制光束 并发送调制的光学信号到光学通信网络。
[0035] 在另一示例实施方式中，激光器可W在气密密封光学子组件上接收来自外部源的 的电输入。作为响应，气密密封光学子组件内的子基座上的激光器可W对应于电输入被启 动。气密密封子组件的外的光调制器可W接收第一激光器的输出并且调制所述光并将被调 制的光通过形成光学通信设备的一部分的光学连接器发送到光学通信网络。
[0036] 本文公开的进一步示例性实施方式可W提供制造光学通信设备和气密密封子组 件的方法。在一个示例实施方式中，制造光学通信设备的方法可W包括定位第一子基座，该 第一子基座被配置为容纳在载体晶片上的大致邻近载体晶片上的第一预定义断裂线的光 学激光器。第二子基座然后被配置为容纳在同一载体晶片上的大致邻近载体晶片上的第二 预定义断裂线的光调制器。可选地，错夹工具或倒金字塔工具然后可W被用于对准第一子 基座和第二子基座使得第一子基座上的激光器/透镜和第二子基座上的调制器被粗略地预 对准，随后针对透镜使用精细对准步骤来最大化激光器和调制器之间的光禪合。
[0037] 第一子基座能够进一步被气密密封在子组件中。子组件中的窗口与光学激光器的 输出对准。光学设备平台和子组件然后可W彼此相邻地放置使得第一子基座和第二子基座 可选地被动地重新对准，因此允许第一子组件内的（一个或多个)激光器与光调制器的（一 个或多个)输入对准。
[0038] 在本文公开的替代示例性实施方式中，制造光学通信设备的方法可能需要在子基 座上靠近(approximate to)被配置为容纳光学激光器的该子基座的部分处制备第一预定 义断裂线和在子基座上靠近被配置为容纳光调制器的该子基座的部分处制备第二预定义 断裂线。该子基座然后可W垂直于TEC并且平行于光学设备平台（即，光具座)被附连。在第 一断裂线和第二断裂线之间的子基座的部分然后可W被去除W便允许根据本文公开的方 法的进一步制造。
[0039] 说明
[0040] 在一些光学网络设备中，使用的激光器需要使用热电冷却器(TEC)进行溫度控制 W维持输出波长和/或功率。为了避免溫度受控(被冷却）区域的缩合，密封外壳被用于包围 电气组件、调制器和激光器。例如，在光学设备应用中，发射光学子组件(TOSA)可W通过将 组件气密密封在合适的外壳内被产生。W运种方式，组件(其通常包括激光器和光调制器） 可W在不在光学设备内形成有问题的缩合的情况下被冷却。因此，经由气密密封的激光器 和调制器组件外壳，TOSA可W通过连接引线获得电输入信号，并通过光学插座(例如，光学 连接器或接插线被插入插座W通过光纤将光引导到其最终目的地)输出光学信号。
[0041] 虽然产生的此种光学设备提供更高吞吐量和小型化结构，但是由于冷却被气密密 封在外壳内的其它组件(例如，调制器)和激光器需要电能，所W运些设备的能量需求居高 不下。运是至少部分地因为全部组件都位于TEC上并且通向调制器的多个短引线键合增加 了功耗。
[0042] 此外，因为调制器在密封封闭的结构内，所W包括多条RF线的电引线必须从外壳 的内部布线通过不导电绝缘(例如陶瓷)到连接器部，同时保持包装的密封性，从而产生额 外的制造费用和困难。因此，连接器的最终设计仍然很重要，因为密封RF馈通过与低成本的 DC馈通(例如，玻璃或金属)相比更昂贵。此外，用于使在密封外壳内的激光器的同轴度中的 高度容差完美的制造要求保持严格，并且在一些情况下，由于运些要求，制造被禁止或减 缓。
[0043] 在示例实施方式中，本文公开的光学通信设备可W具有激光器的密封子组件和集 成在坚固光学平台或工作台内的热电冷却器(TEC)，该坚固光学平台或工作台还保持光学 组件(例如，隔离器、光调制器、反射镜、连接器和电子忍片/电路）。在不影响性能并保证最 高产量可能的情况下，通过使用TO行业部件，该创造性设备的成本可W比传统设计小。在本 文公开的各种实施方式中，多个激光器可W被放置在密封包装内W允许多信道传输。密封 外壳上的窗口帽可W允许未密封的组件从密封的激光器组件接收信息和向密封的激光器 组件发送信息。W该方式，该设备消耗的能量比传统的光学设备配置消耗的能量少。
[0044] 本公开还提供用于吸收热电冷却器(TEC)的大高度容差的方法，该大高度容差能 够是在加或减0.1毫米(mm)的范围内，而不影响光学封装的稳定性。此外，本文公开的示例 性实施方式允许单个激光器的预烧(burn-in) W最大化产量，并还允许W-定间距布置的 激光器能够使用透镜阵列并且将光禪合到相同间距的具有多个输入的调制器。激光器可W 是在子基座上，诸如陶瓷。
[0045] 在本文公开的另一个示例性实施方式中，该创造性光学通信设备还可W具有形成 气密密封组件的一部分的窗口，用于在激光器和位于所述气密密封组件外部的光输入之间 进行通信。光学输入和/或多个输入可W被禪合到光调制器(包括娃光子），通过光调制器可 W在来自激光器的信号上执行信号处理。引导激光的隔离器可W是在密封组件外部或内 部。光学通信设备还可W具有用于与光学通信网络通信的光学输出。也可W使用从光学输 出接收光学信号和接入光学通信网络的各种类型的光学连接器。
[0046] 可W用于光学通信设备的TEC能够在气密密封组件内被垂直地或水平地定向。如 果被垂直定向，激光器的高度容差调整可W通过垂直地调整激光器在TEC的位置被进行。如 果被水平地定向，激光器和光学输入之间的高度调整可W通过改变气密密封组件的底盖或 光调制器的深度或机关器安装的深