一种并行多模光电混合集成组件的制作方法

本发明属于光电数字收发混合集成设计，具体涉及一种并行多模光电混合集成组件。

背景技术：

1、随着光电子技术的迅猛发展，促使光电收发、光电转换、光电成像、光电传输和光电子共封装等技术取得了巨大发展，在通信、航空等领域的应用逐渐成熟、在航天领域的应用逐年递增。当前，光电混合集成技术，在带宽、尺寸、重量和功耗等突出的优势，在众多前沿领域中发挥着重要的作用，具有极大的发展潜力，成为近年来交叉学科研究的新热点。

2、作为光通信的核心元器件，光收发模块的技术发展也不断走向成熟，逐渐向高速率、智能化、小型化方向发展。光收发模块主要完成对光信号的光-电/电-光转换功能，集发射、接收、各种功能电路、标准化光纤连接器于一体，形成高速集成的系统模块。但是，当前的光电收发组件，仍面临着容量不足、功耗大、集成度低、尺寸大、性能不够高的问题；在众多问题中，亟待解决的是光电混合系统兼顾尺寸和可靠性的问题。

技术实现思路

1、为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种并行多模光电混合集成组件，能够解决由于光学器件和电子器件之间的耦合比较复杂,导致现有光电集成电路无法兼顾尺寸小和可靠性的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术内容：

3、一种并行多模光电混合集成组件，包括壳体，所述壳体内设置有光电转换单元和控制单元；

4、所述壳体包括从上至下依次相连的正面盖板、边框和aln基板；所述aln基板底部开设有盲腔；所述盲腔上覆盖有背面盖板；

5、所述aln基板与所述正面盖板以及所述边框形成腔体；所述光电转换单元设置于所述腔体中；

6、所述控制单元设置于所述盲腔中。

7、进一步地，所述光电转换单元包括：

8、激光器，用于将输入的电信号转换成光信号；

9、探测器，用于将输入的光信号转换成电信号；

10、驱动器，用于生成偏置电流和调制电流，并将偏置电流和调制电流传输至激光器；

11、放大器，用于对探测器输出的电信号进行整形和放大，并输出高速差分信号；

12、多模光纤阵列，用于发射或接收光信号；

13、激光器的光芯片、探测器的光芯片、驱动器的电芯片以及放大器的光芯片均设置于所述aln基板上；

14、所述控制单元包括：处理器，用于向驱动器和放大器发送控制指令，接收驱动器和放大器的反馈信号与告警信号，对驱动器和放大器进行补偿设置。

15、进一步地，所有光芯片与多模光纤阵列耦合，均采用45°全反射设置。

16、进一步地，所述多模光纤阵列的尾纤与所述壳体采用气密封装，所述壳体的电引出端采用lcc封装。

17、进一步地，所述处理器通过i2c接口对驱动器和放大器进行补偿设置，通过i/o接口接收驱动器和放大器的反馈信号与告警信号。

18、进一步地，4个所述激光器组成激光器阵列；所述激光器阵列根据偏置电流和调制电流，将电信号转换成光信号。

19、进一步地，所述激光器阵列发光的平均光功率p与偏置电流ibias和耦合效率η耦成正比，具体关系如下：

20、p＝0.45×ibias×η耦。

21、进一步地，经处理器补偿设置后，所述激光器阵列输出的光信号功率与输入的偏置电流ibias和调制电流imod以及耦合效率η耦的对应关系如下：

22、当处于高电平时，p1＝(ibias+imod/2)×0.45×η耦；

23、当处于低电平时，p0＝(ibias－imod/2)×0.45×η耦；

24、p1表示在高电平下对应的光信号功率值；p0表示在低电平下对应的光信号功率值。

25、进一步地，4个所述探测器组成探测器阵列；所述探测器阵列接收通道的电流iin与输入的光信号功率pin和耦合效率η耦成正比，具体关系如下：

26、iin＝pin×0.6×η耦。

27、进一步地，所述aln基板上设置有凸台。

28、相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

29、本发明提供了一种并行多模光电混合集成组件，本组件包括壳体以及壳体内设置的光电转换单元和控制单元；壳体包括依次相连的正面盖板、边框和背面盖板，基板设在正面盖板和背面盖板之间，考虑到尺寸空间以及散热性、可靠性的需求，本组件采用了双面腔体结构设计，正面盖板与基板之间为第一腔体，用于容纳光电转换单元；基板的底部开设了盲腔，即与背面盖板形成第二腔体，用于容纳控制单元；采用上述的结构设计，提升了集成能力；缩小了尺寸，采用了aln基板，保证了组件的散热性能，从而保证了本组件的可靠性；采用本组件可以大大减小系统热阻、体积、重量，同时提高系统中宽带数据和图像传输的性能和可靠性，应用前景和市场潜力非常广阔，具有重要的战略意义和社会效益。具有结构简单、功能丰富、集成度高、工作温度范围宽、可靠性高等特点。这种集成化的光电收发组件可广泛应用于数据总线、大吞吐量数据传输和系统互联等领域，为甚短距离的数据处理和传输提供高可靠多路数据链接。

30、优选地，本发明在aln基板上设置了凸台，这样，能够实现高速光电信号通道元器件键合时短且平，提高高速光电收发信号性能和可靠性。

技术特征：

1.一种并行多模光电混合集成组件，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设置有光电转换单元和控制单元；

2.根据权利要求1所述的一种并行多模光电混合集成组件，其特征在于，所述光电转换单元包括：

3.根据权利要求2所述的一种并行多模光电混合集成组件，其特征在于，所有光芯片与多模光纤阵列耦合，均采用45°全反射设置。

4.根据权利要求2所述的一种并行多模光电混合集成组件，其特征在于，所述多模光纤阵列的尾纤与所述壳体采用气密封装，所述壳体的电引出端采用lcc封装。

5.根据权利要求2所述的一种并行多模光电混合集成组件，其特征在于，所述处理器通过i2c接口对驱动器和放大器进行补偿设置，通过i/o接口接收驱动器和放大器的反馈信号与告警信号。

6.根据权利要求2所述的一种并行多模光电混合集成组件，其特征在于，4个所述激光器组成激光器阵列；所述激光器阵列根据偏置电流和调制电流，将电信号转换成光信号。

7.根据权利要求6所述的一种并行多模光电混合集成组件，其特征在于，所述激光器阵列发光的平均光功率p与偏置电流ibias和耦合效率η耦成正比，具体关系如下：

8.根据权利要求6所述的一种并行多模光电混合集成组件，其特征在于，经处理器补偿设置后，所述激光器阵列输出的光信号功率与输入的偏置电流ibias和调制电流imod以及耦合效率η耦的对应关系如下：

9.根据权利要求2所述的一种并行多模光电混合集成组件，其特征在于，4个所述探测器组成探测器阵列；所述探测器阵列接收通道的电流iin与输入的光信号功率pin和耦合效率η耦成正比，具体关系如下：

10.根据权利要求1所述的一种并行多模光电混合集成组件，其特征在于，所述aln基板(3)上设置有凸台(4)。

技术总结
本发明公开了一种并行多模光电混合集成组件，属于光电数字收发混合集成设计技术领域，本组件采用了双面腔体结构设计，正面盖板与基板之间为第一腔体，用于容纳光电转换单元；基板的底部开设了盲腔，即与背面盖板形成第二腔体，用于容纳控制单元；采用上述的结构设计，提升了集成能力；缩小了尺寸，采用了AlN基板，保证了组件的散热性能，从而保证了本组件的可靠性；采用本组件可以大大减小系统热阻、体积、重量，同时提高系统中宽带数据和图像传输的性能和可靠性，应用前景和市场潜力非常广阔，具有重要的战略意义和社会效益。具有结构简单、功能丰富、集成度高、工作温度范围宽、可靠性高等特点。

技术研发人员：高苏芳,肖泽平,杨昊泽,郑东飞,王志勇,王俊峰
受保护的技术使用者：西安微电子技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15