一种并行光纤收发模块的制作方法

本实用新型专利涉及一种光纤技术领域中使用的光学模块，具体地说涉及一种应用于并行光纤传输系统中的并行光纤收发模块。

背景技术：

随着大数据时代的来临，大型数据中心得到迅速发展，数据中心由大量的服务器构成，在服务器之间需要进行大量的数据交换，数据互连技术对大型数据中心的高效运行至关重要，传统的电子互连技术不能满足传输带宽和距离的要求，因此并行光纤互连技术在数据中心得到广泛应用。超级计算机系统是由大量的并行运算模块构成的，在装载运算模块的机柜之间需要大量的数据交换，并行光纤传输模块成为超级计算机系统中首选的互连技术。

并行光纤传输系统中最核心的组成部分是并行光纤收发模块，它由激光器阵列、光探测器阵列、驱动电路板和光纤阵列构成，其中激光器阵列和光探测器阵列贴装在驱动电路板上，并与光纤阵列精确对准，保证光信号的高效率耦合。现有的并行光纤收发模块，第一种方案是将激光器阵列和光探测器阵列贴装成一个线阵，与一个一维的光纤阵列耦合对准，其优点是一维光纤阵列的制作工艺相对简单，缺点在有限的模块宽度内能实现的收发端口数减半，不符合高密度并行互连的市场需求。第二种方案是，将激光器阵列和光探测器阵列贴装成两列，并将分别与两个一维光纤阵列进行耦合对准，这种方法可以提高有限宽度内的收发端口数，而缺点是两个一维光纤阵列叠加在一起，增加了收发模块的厚度。

在并行光纤收发模块中，由于光纤的收光孔径很小（比如单模光纤通常为10微米左右），要求激光器阵列与光纤阵列之间高精度对准，以保证光信号从激光器至光纤的耦合效率；对于光信号从光纤到光探测器的耦合，由于光探测器具有较大的接收面积（通常为直径75微米左右），具有较大的对准容差。

本实用新型提出一种并行光纤收发模块结构，将激光器阵列和光探测器阵列贴装成两列，与一个二维光纤阵列直接耦合，可以提高光纤端口的排列密度；二维光纤阵列基于一个双面刻蚀的定位基片制作，可以满足收发模块对光纤定位精度的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种并行的光纤收发模块，应用于并行光纤传输系统中，可以提高光纤端口的排列密度，满足大型数据中心和超级计算机系统对高密度光纤互连的技术要求。

该并行光纤收发模块包括一个激光器阵列、一个光探测器阵列、一块驱动电路板和一个二维光纤阵列，其中激光器阵列和光探测器阵列在驱动电路板上贴装成两列，分别与二维光纤阵列中的两列光纤对准耦合，并以胶水固定。

在并行光纤收发模块中，发射光信号的流向是从激光器至输出光纤，接收光信号的流向是从光纤至光探测器。由于光纤的收光孔径较小（比如单模光纤通常为10微米左右），因此在发射光路中，要求激光器阵列与光纤阵列之间高精度对准，以保证光信号从激光器至光纤的耦合效率。而在接收光路中，由于光探测器具有较大的接收面积（通常为直径75微米左右），因此对接收光纤与光探测器之间的对准，具有较大的容差。

考虑并行光纤收发模块中的技术要求，本实用新型提出一种双面刻蚀的定位基片，据此制作的二维光纤阵列，可以保证同一列光纤之间的定位精度，而两列光纤之间的定位精度，则相对稍差。在耦合对准时，优先保证其中一列光纤与激光器阵列之间的对准精度，而另一列光纤与光探测器之间的对准精度则稍差，但是如上所述，由于接收光路的对准容差较大，仍然能够保证光信号的耦合效率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过微电子工艺中的双面曝光技术，在一片石英玻璃的两面制作掩模图形，然后通过化学腐蚀工艺刻蚀出高精度的光纤定位槽阵列。微电子工艺中的双面曝光光刻机，可以保证同一面中掩模图形具有较高的定位精度，而两个面上的图形之间，定位精度相对稍低，但仍有足够精度，满足并行光纤收发模块中的技术要求。

附图说明

图1为本实用新型的并行光纤收发模块结构；

图2为贴装激光器阵列和光探测器阵列的电路板；

图3为本实用新型的二维光纤阵列结构示意图；

图4为本实用新型的定位基片结构示意图；

图5为描述光纤定位精度的参数。

图中：1-激光器阵列、2-光探测器阵列、3-驱动电路板、4-二维光纤阵列、5-定位基片、6-定位槽。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

本实用新型光纤收发模块如图1所示，它包括一个贴装了激光器阵列1和光探测器阵列2的驱动电路板3、一个二维光纤阵列4，二维光纤阵列4与激光器阵列1和光探测器阵列2耦合对准，并以胶水固定。

激光器阵列1和光探测器阵列2在驱动电路板3上贴装成两列，如图2所示。二维光纤阵列4基于一个双面刻蚀的定位基片5制作，其端面如图3所示，二维光纤阵列4排成两列，其间距与图2中的激光器阵列1和光探测器阵列2一一对应。

双面刻蚀的定位基片5如图4所示，通过微电子工艺中的双面曝光技术，在一片石英玻璃的两面制作掩模图形，再通过化学腐蚀工艺刻蚀出高精度的光纤定位槽6。双面曝光技术本身的特点决定，同一表面上的掩模图形是一次曝光成型的，图形具有较高的位置精度，而两个表面掩模图形之间的相对位置，由于工艺过程中的机械翻转动作，精度稍差。光纤定位的精度参数如图5所示，同一列光纤之间的间距X具有较高精度，一般可以达到0.5微米以下；而两列光纤之间的相对间距Y、X₁₂，精度稍差，一般分别可以达到5微米、2微米。

基于双面刻蚀定位基片制作的二维光纤阵列4，应用于并行光纤收发模块，首先保证激光器阵列1与其中一列光纤之间的高精度对准，确保发射光路的光信号耦合效率；在接收光路中，光信号从另一列光纤传输至光探测器阵列2，由于光探测器阵列2收光面积较大，对光路对准具有较大的容差，仍然可以得到较高的光信号耦合效率。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在

本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。