專利名稱：光接收器中防止信號(hào)反饋的分立自舉電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于在光通信網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)光信號(hào)的接收器。具體地， 本發(fā)明涉及用于光接收器的分立自舉配置，其減少了光接收器所接收信號(hào) 的反饋的發(fā)生。
背景技術(shù)：
光導(dǎo)纖維和光電子學(xué)是現(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)的重要方面，原因在于它們使得光
數(shù)據(jù)能夠在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個(gè)部件之間高效、準(zhǔn)確并快速地傳輸。光^ 器模塊("收發(fā)器")是光網(wǎng)絡(luò)中使用的模塊化部件的示例。在光網(wǎng)絡(luò)和其 它光纖系統(tǒng)中，為了減少制造系統(tǒng)的成本，這些模塊化部件是理想的，因 為系統(tǒng)的定制程M高，其成本越高。
收發(fā)器通常包括輸入接收器光分組件("ROSA")和輸出發(fā)送器光分組 件("T0SA" ). ROSA包括用于檢測(cè)光信號(hào)的光電二極管或其它光檢測(cè)器， 以及用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成兼容其它網(wǎng)絡(luò)部件的電信號(hào)的感測(cè)電路。T0SA 包括用于發(fā)送光信號(hào)的激光器或其它適當(dāng)光源，并且可以包括用于才艮據(jù)輸 入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)來(lái)調(diào)制激光器的控制電路以及監(jiān)測(cè)激光功率的光電檢測(cè)
T0SA具有用于將來(lái)自T0SA的激光器的光信號(hào)聚焦到光纖中的光學(xué)透 鏡。類似地，ROSA通常包括將入射光信號(hào)聚焦到光電二極管上的透鏡. 另外，收發(fā)器的一端包括可插拔插座、引出端連接，或者用于將TOSA和 ROSA與光纖網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其它部件進(jìn)行光連接的其它適當(dāng)裝置，而收發(fā)器的 相對(duì)端包括用于連接與該^1UL器通信的主機(jī)系統(tǒng)或設(shè)備的電部件的連接
ROSA中的光電二極管和T0SA中的激光器是光電半導(dǎo)體部件的示例。 通常，這些光電半導(dǎo)體部件為需要機(jī)械和環(huán)境保護(hù)的敏感設(shè)備。同樣，這 些光電部件通常封裝制造以提供這種保護(hù)，并有利于將其合并到更高級(jí)i殳 備比如T0SA和R0SA中。
眾所周知的一個(gè)這種封裝組件是晶體管輪廓封裝，這里稱為"TO封 裝"。TO封裝廣泛用于光電子領(lǐng)域，并且可以在多種應(yīng)用中使用。這樣， TO封裝通常被標(biāo)準(zhǔn)化以便于將其合并到比如收發(fā)器等的部件中。TO封裝 保護(hù)包含在其中的敏感電器件，并且將這類器件電連接到外部部件，比如 印制電i^板("PCB")。
關(guān)于其構(gòu)造，TO封裝通常包括圓柱型金屬基部，也稱為頭部，以及 完全延伸穿過(guò)、大體上垂直于基部的多個(gè)導(dǎo)線?；康拇笮⊥ǔ１恢圃斐?在特定TO標(biāo)準(zhǔn)尺寸和引線配置范圍內(nèi)，其示例包括T0-5或T0-46。這些 引線通常密封在基部中以針對(duì)包含在TO封裝中的這些部件提供機(jī)械和環(huán) 境保護(hù)，并且將導(dǎo)線與基部的金屬材料進(jìn)行電隔離。典型地，導(dǎo)線之一是 可以直接電連接到基部的接地引線。
各種類型的電器件和光部件(比如光電二敗管或激光器裝置)安^t 基部的內(nèi)部上并連接到引線以使其能夠工作。通常，蓋帽(也稱為包套) 用來(lái)封閉安裝有這類電器件的基部?jī)?nèi)部，以便構(gòu)成密封室，幫助防止對(duì)器 件的污染或破壞。TO封裝的具體設(shè)計(jì)取決于安^基部上的光電部件以 及TO封裝將使用的模塊化部件。作為示例，在安^L基部上的光電部件 為光部件(即激光器或光電二極管)的應(yīng)用中，蓋帽至少是部分透明的， 使得允許由光部件產(chǎn)生或接收的光信號(hào)來(lái)自TO封裝或被發(fā)送到T0封裝。 這些光TO包##裝也被稱為窗口包套。
如上所述，光接收器是專門為接收和解釋光信號(hào)而構(gòu)建的。光接收器 典型地包括可以響應(yīng)于入射光信號(hào)的功率變化而產(chǎn)生電流或電壓的某種 檢測(cè)器。當(dāng)光纖接收器將在光纖上接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，光接收 器放大該電信號(hào)，并將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。
用作光接收器中的檢測(cè)器的通用設(shè)備之一為光電二極管。光電二極管 通過(guò)響應(yīng)于入射光來(lái)產(chǎn)生電流而工作。入射光的光功率決定了在光電二極 管中流動(dòng)的電流。實(shí)際上，光信號(hào)在光電二極管中產(chǎn)生電流，其對(duì)應(yīng)于光 纖承載的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
盡管存在它們的效用，但是裝有光電二極管或其它光檢測(cè)器的封裝如 TO封裝可能經(jīng)受性能相關(guān)的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)之一是信號(hào)反饋。在光接收 器封裝的情況下，反饋是從光電二極管接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)的放 大結(jié)果，如上所解釋的。該放大由信號(hào)放大器比如跨阻抗放大器來(lái)執(zhí)行， 并且與所轉(zhuǎn)換的光電二玟管信號(hào)的原始強(qiáng)度相比，該放大器產(chǎn)生的輸出信 號(hào)的放大是顯著的，這可能導(dǎo)致一定量的^J績(jī)。而且，光電二極管所轉(zhuǎn)換
的信號(hào)通常為lOGHz或更高的高頻信號(hào)，這可能進(jìn)一步加劇^J績(jī)。
因此，在存在光電二極管和放大器的系統(tǒng)中，顯著的信號(hào)放大與放大 信號(hào)的高頻結(jié)^來(lái)將產(chǎn)生易于產(chǎn)生^J績(jī)的信號(hào)。該反皿顯現(xiàn)為來(lái)自于 放大器地的信號(hào)的一部分，其經(jīng)由各種結(jié)構(gòu)回遷到放大器輸入，所述各種 結(jié)構(gòu)包括頭部表面、電源以及接地連接、結(jié)合線等。這種反饋是非預(yù)期的， 并且可能表示封裝性能比如頻率響應(yīng)方面的顯著限制。如果反饋超過(guò)最小 級(jí)別，則可能發(fā)生振蕩，這將非期望地破壞封裝的功能性并需要廢棄該部 件。
鑒于上述情形，需要控制光接收器系統(tǒng)(比如裝有光電二極管的光電 封裝)中的反饋，以便優(yōu)化設(shè)備的工作。任何解決方案應(yīng)以這樣的方式來(lái) 執(zhí)行，即，其基本不會(huì)增加設(shè)備的復(fù)雜度或復(fù)雜性，并且不危及信號(hào)的完 整性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為響應(yīng)上述和本領(lǐng)域的其它需求而開(kāi)發(fā)的。簡(jiǎn)要概括之，本 發(fā)明的實(shí)施例涉及一種光接收器組件，其被配置用來(lái)避免在該組件所轉(zhuǎn)換 的電信號(hào)中引入反饋。在一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了一種光接收器組件，包括 電容器、設(shè)置有安裝在電容器上的電源的光檢測(cè)器，以及安裝在參考表面 的頂部電極上的放大器。所述組件還包括介于參考表面和電容器之間的隔 離器。該隔離器包括介電材料底層，其固定于參考表面的一部分，以及 金屬頂板，其電耦合到放大器的地以及電容器。這種配置將放大器的地經(jīng) 由光電二極管和電容器的頂部電極"引導(dǎo)"到放大器輸入，并且通過(guò)這樣 做，使得在放大器的地端出現(xiàn)的反饋信號(hào)經(jīng)由光電二極管被傳送到放大器 輸入，從而理想地消除了電路中的反饋信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中如上所述的光接收器組件的配置進(jìn)一步減小了否則 可能出現(xiàn)在該組件的電路中的寄生電容和電感。
例如，在一個(gè)實(shí)施例中光接收器組件構(gòu)成了裝在光分組件中的光電封 裝的一部分，以便在光收發(fā)器模塊內(nèi)使用。這樣，光接收器能夠構(gòu)成光通 信網(wǎng)絡(luò)的集成部分。
從以下描述和所附權(quán)利要求可以使本發(fā)明的這些以及其它特征更為 顯然，或者通過(guò)如下所提及的本發(fā)明的實(shí)施來(lái)了解。


為進(jìn)一步闡述本發(fā)明的上述及其它優(yōu)點(diǎn)和特征,將參考在附圖中進(jìn)行 圖示的本發(fā)明的具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)的描述。應(yīng)理解，這些 附圖僅僅描述了本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。
通過(guò)利用附圖，將以附加的特征和細(xì)節(jié)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述和解釋，附圖中
圖1是光^ML器模塊的透視圖，其用作可以實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè) 示例性環(huán)境；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例配置的光接收器的簡(jiǎn)化框圖，該光接 收器可以包括光電二極管到TIA接口 ；
圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例、包括光接收器組件的光電封裝的基部的透視
圖4是示出圖3所示的光接收器組件的各個(gè)電學(xué)方面的示意圖5是描繪與根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例配置的光接收器組件的操作 相關(guān)的各種M的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，其中類似結(jié)構(gòu)設(shè)有類似的附圖標(biāo)記。應(yīng)理解，附圖是 本發(fā)明示例性實(shí)施例的概略和示意性表示，不是對(duì)本發(fā)明的限制，也不一 定按比例繪制。
圖1-5描述了本發(fā)明實(shí)施例的各種特征，其總體涉及一種光接收器組 件，該組件被配置成避免在該組件所轉(zhuǎn)換的電信號(hào)中引入反饋。例如，光 接收組件中信號(hào)^Jt的減小或消除使該組件能夠得到優(yōu)化，并確保了針對(duì) 其在通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的使用的可接受的信號(hào)完整性。光接收器組件的實(shí)施例可 包括在光電封裝(包括TO封裝)中，其構(gòu)成用于光收發(fā)器模塊的光分組 件的部件。這些模塊對(duì)于電子設(shè)備比如計(jì)算機(jī)、路由器等與采用光纖技術(shù) 的光通信網(wǎng)絡(luò)的接口是很重要的。另外，需要時(shí)，反饋減小的光接收器組 件也可以在其它操作環(huán)境中使用。
如上所述，這里所描述的光接收器組件的示例性實(shí)施例在用于光fet 器模塊("牝良器")的接收器光分組件("ROSA")的光電封裝內(nèi)實(shí)施。該 ROSA以及JML器的發(fā)送器光分組件("T0SA")包括各種部件,以便使得 能夠從可操作地連接到該收發(fā)器的主機(jī)系統(tǒng)接收的光信號(hào)或者向其發(fā)送
光信號(hào)。例如，主機(jī)系統(tǒng)可以作為光通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)而被包括，并且可 以利用^器通過(guò)光信號(hào)與網(wǎng)絡(luò)的其它部件通信。然而，應(yīng)注意，以下關(guān) 于本發(fā)明實(shí)施例的討論，盡管它們涉及控制與光接收器有關(guān)的反饋，但不 應(yīng)被解釋為將本發(fā)明限制于僅僅這些實(shí)施例。實(shí)際上，應(yīng)理解為本發(fā)明的 原理也可以擴(kuò)展到在其它配置中采用的光接收器。
首先參考圖1，其示出了在總體上用100指示的光收發(fā)器模塊("收
發(fā)器")的透視圖，該光收發(fā)器模塊用于與在一個(gè)實(shí)施例中可操作地連接 到通信網(wǎng)絡(luò)(未示出)的外部主機(jī)有關(guān)地發(fā)送和接收光信號(hào)。如圖所示，
圖1所示的收發(fā)器包括各種部件，其中包括作為接收器光分組件("ROSA") 20實(shí)施的光接收器、發(fā)送器光分組件("TOSA") 10、電接口 30、各種電 部件40以及印制電路板50。具體地，收發(fā)器100中包括兩個(gè)電接口 30， 每一個(gè)電接口用t夢(mèng)ROSA 20和T0SA IO電連接到位于PCB 50上的多個(gè) 導(dǎo)電墊(conductiveV^)。電部件40也可^Mt地附連到PCB 50。邊緣連 接器60位于PCB 50的、部以便能夠?qū)⑹瞻l(fā)器100與主機(jī)(這里未示出) 進(jìn)行電對(duì)接。這樣，PC^50有助于TOSA 10/ROSA 20和主機(jī)之間的電通 信。另外，收發(fā)器100的上述部件部分裝在外軍部70之內(nèi)。盡管未示出， 外殼可以與外罩部70相配合來(lái)P艮定用于^器100的部件的遮蓋物。
圖2圖示了用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的、與圖1的示例性環(huán)境有關(guān)的另 外的細(xì)節(jié)。具體地，圖1以方框形式圖示了光纖收發(fā)器101，其包括ROSA 20中存在的部件以及圖1所示的PCB 50的電部件40。接收器101在光纖 102上接收包含數(shù)據(jù)的光信號(hào)("光")103。光電二極管104或用于轉(zhuǎn)換 光信號(hào)的其它光器件接收光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成以電流表示的電信號(hào)106 。 跨阻抗放大器("TIA")108放大電信號(hào)106以產(chǎn)生放大的電信號(hào)110。 TIA 108具有寬的動(dòng)態(tài)范圍，其能夠放大高功率信號(hào)而不顯著降^^t大低功率 信號(hào)的能力。放大的電信號(hào)110 1^被后置放大器112放大或者通過(guò)另一 集成電路比如時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電游^Mt。由翻譯模塊116對(duì)后置放大器 114的輸出114進(jìn)行解釋或翻譯并轉(zhuǎn)換成電數(shù)字信號(hào)118。然后，數(shù)字信 號(hào)118可以經(jīng)由M器的其它部件轉(zhuǎn)發(fā)到主機(jī)，以供主機(jī)使用。
現(xiàn)在參考圖3來(lái)描述有關(guān)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的細(xì)節(jié)。具體地，圖 3示出了在總體上以150指示的光接收器封裝部分。封裝150為TO封裝 并且包括基部152，該基部被配置為與蓋帽(未示出)相配合，以便形成 封裝150的其它部件可駐留在其中的密封環(huán)境。各個(gè)引線154A-D穿it^ 部的玻璃封口 156，以便提供封裝部件和位于封裝150外部的器件之間的
電通信。玻璃封口既從環(huán)境上也從電方面隔離引線154A-D，以防止密封 封裝環(huán)境的電短路或污染。參考表面158被包括在基部上，用作安裝各種 封裝部件的平臺(tái)。當(dāng)在基部152上安裝蓋帽時(shí)，參考表面158及其上安裝 的任何部件都被包含在封裝150的密封環(huán)境內(nèi)。基部152由金屬物質(zhì)構(gòu)成， 并通過(guò)引線(未示出)接地，使得參考表面用作封裝150的各個(gè)部件的接 地平面。
封裝150還包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例來(lái)配置的、在總體上以200 表示的光接收器組件。組件200總體上包括光檢測(cè)器，比如光電二極管 ("PD") 202，以及信號(hào)放大器，比如跨阻抗放大器("TIA") 204。在一 個(gè)實(shí)施例中，PD 202為雪崩光電二極管，且位于封裝150內(nèi)以便以總體 上圖2所述方式接收來(lái)自光纖的入射光，并將該光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。TIA 204 可操作地連接到PD 202，以便接收由PD產(chǎn)生的電信號(hào)，并在將其轉(zhuǎn)發(fā)給 其它收發(fā)器部件之前放大該信號(hào)，如圖2所示。
具體地，TIA 204包括各種結(jié)合區(qū)206，以允許TIA與各種其它的封 裝部件互連。結(jié)合區(qū)206A之一用來(lái)與PD 202的頂表面202A上對(duì)應(yīng)的結(jié) 合區(qū)經(jīng)由結(jié)合線208進(jìn)行電連接。除了這種配置之外，還可以采用其它可 替選配置來(lái)將PD 202與TIA 204電連接在一起。
封裝150中包括電容器210以減小注入到PD 202所產(chǎn)生的電信號(hào)中 的噪聲。如圖3所示，PD 202被固定到電容器210的表面。這樣，PD202 的底部電極202B電耦合到限定電容器210的頂表面的頂部電極210A,從 而將PD和電容器電耦合到一起。電容器210的底表面限定了電容器210 的底部電極210B，該電極電耦合到隔離器250的頂板254。在本實(shí)施例中， 電容器210為單層電容器，然而在其它實(shí)施例中也可以采用其它適當(dāng)?shù)碾?容器類型。
向PD 202和TIA 204提供電源以^吏得能夠?qū)崿F(xiàn)其功能。具體地，引 線154A向PD 202和電容器212A的電極210A提供電源，該電容器經(jīng)由結(jié) 合線214A被置于基部152的參考表面158上，在該電容器下表面上的其 第二電極與參考表面158接觸、并電耦合到參考表面158。具體地，結(jié)合 線214A之一延伸并連接在電容器212A和其上設(shè)置有PD 202的電容器210 的頂部電極210A之間。這樣，電源信號(hào)經(jīng)由結(jié)合線214A被提供給PD202 的底部電極202B和電容器210的頂部電極210A。另外，電容器212A還 由從引線154A延伸的結(jié)合線214A以及電容器212A的底部電極和參考表 面158之間的連##電。
類似地，引線154B經(jīng)由結(jié)合線214B和置于參考表面158上的插入式 電容器212B的頂部向TIA 204供電。具體地，結(jié)合線214B之一延伸并連 接在電容器212B的頂部電極和TIA 204的結(jié)合區(qū)206之一之間，同時(shí)另 外兩個(gè)結(jié)合線214B在電容器頂表面和引線154B之間延伸。包括在電容器 的底表面上的電容器212B的底部電極電耦合到參考表面158。這樣，電 源信號(hào)經(jīng)由結(jié)合線214B和電容器212B的頂部電極提供給TIA 204。注意， 如上所述，在本實(shí)施例中使用電容器212A,使得在其頂部電極上出現(xiàn)的 任何時(shí)變電壓穿過(guò)該電極到達(dá)參考表面158。
如所提及的，PD 202提供代表所接收的光信號(hào)的電信號(hào)，并將該電 信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給TIA 204 iMt大。一_9*故大，該電信號(hào)作為差分信號(hào)經(jīng)由相 應(yīng)的結(jié)合線216被轉(zhuǎn)發(fā)^"裝引線154C和154D。引線154C和154D被配 置用來(lái)將該差分電信號(hào)傳il^H器的其它部件，比如后置放大器112， 如圖2所示，以便使該差分信號(hào)在被轉(zhuǎn)發(fā)給主機(jī)或其它適當(dāng)?shù)哪康牡刂?被進(jìn)一步處理。注意，TIA 204還包括多個(gè)結(jié)合線218,每個(gè)結(jié)合線從不 同的結(jié)合區(qū)206延伸到參考表面158，以便針對(duì)TIA的部分提，地^。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，封裝150的光接收器組件200還包括隔離器250， 其上固定有電容器210。隔離器250又固定到封^部152的參考表面 158。詳細(xì)地，隔離器250包括由低介電材料構(gòu)成的底層252 (在一個(gè)實(shí)施 例中，該低介電材料具有小于10的介電常lt)，并且具有適當(dāng)?shù)某龤馓匦裕?即，該材料在工作期間不釋放可能干擾光接收器的工作的氣體。隔離器 250還包括與底層配合且由導(dǎo)電材料比如任何適當(dāng)?shù)慕饘贅?gòu)成的頂板 254。實(shí)際上，在一個(gè)實(shí)施例中，底層252由鋁氧化物，即氧化鋁構(gòu)成， 而頂板254是金制的?？蓸?gòu)成隔離器底層的替選材料包括熔融石英和氮化 鋁。不過(guò)，按照這里所提及的需求，隔離器部件的組成是可以變化的。
更詳細(xì)地，隔離器250的底層252被固定到封U部152的參考表面 158。電容器210的底部電極210B又固定到隔離器的頂板254，并且PD 202 的底部電極202B被固定到電容器。另外，結(jié)合線256從TIA 204的接地 結(jié)合區(qū)206B延伸到頂板254，從而將TIA的地電耦合到隔離器頂板，這 又將TIA的地耦合到與電容器210耦合的PD電源。如將看到的，該隔離 器配置有效地消除了可能出現(xiàn)在光接收器組件200中的反饋。
注意，結(jié)合線256以非平行方向在TIA 204和隔離器250之間延伸。 這有助于防止結(jié)合線256之間的相互耦合，其又減小了非期望的電路感 應(yīng)。
現(xiàn)在參考圖4,其包括描繪了如圖3所示配置的光接收器組件和封裝 的各部件及特性的電路圖300。如所示出，描繪了 PD 202、 TIA 204以及 電容器210之間的電氣關(guān)系。TIA 204包括以204A指示、對(duì)應(yīng)于圖3中 的TIA結(jié)合區(qū)206的信號(hào)輸入，以及以204B指示、對(duì)應(yīng)于TIA結(jié)合區(qū)206B 的地。電源Vpd被示出連接到PD 202。殘余電容(其表示光接收器組件配 置的產(chǎn)物)相對(duì)于由TIA 204發(fā)出、并經(jīng)由結(jié)合線216和引線154C和154D 傳送的差分電信號(hào)以302表示(見(jiàn)圖4)。還示出了寄生電容304。電容 302和304表示系統(tǒng)中出現(xiàn)的漏電容，即發(fā)生在圖3所示的封n部152 的參考表面158和光接收器組件200的部件之間的非預(yù)期電容。
圖4示出了各個(gè)非預(yù)期電感306，其中每個(gè)表示存在于圖3的光接收 器組件的各個(gè)結(jié)合線中的固有電感。還示出了寄生電感308，其存在于PD 202和TIA 204之間。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了使反饋?zhàn)钚』?yōu)化光 接收器組件200的性能，期望使寄生電容304和電感308的發(fā)生最小化。
繼續(xù)參考圖3和4，本發(fā)明的實(shí)施例的特征在于控制在圖3所示光接 收器組件200所產(chǎn)生和處理的電信號(hào)中出現(xiàn)^J統(tǒng)的能力。在光接收器組件 200的工作期間，與經(jīng)由TIA 204的結(jié)合區(qū)206C所產(chǎn)生并輸出、以4更經(jīng) 由引線154C和154D傳送的放大的電信號(hào)有關(guān)的外來(lái)信號(hào)可能不期望地通 過(guò)封裝150中的各個(gè)路徑或其部件傳送到TIA的輸入，該外來(lái)信號(hào)在這里 被定義為TIA的結(jié)合區(qū)206A處出現(xiàn)的相對(duì)于TIA地的電壓。這些外來(lái)信 號(hào)可以流經(jīng)的路徑和部件包括TIA 204內(nèi)部的接地路徑、封U部152 的參考表面158、電源電容器212A和212B等。
這種外來(lái)信號(hào)污染部分是由系統(tǒng)的幾何形狀、TIA信號(hào)的高頻以;SJi 大的強(qiáng)度所引起。以上述方式引入的這種外來(lái)信號(hào)導(dǎo)致相對(duì)于TIA內(nèi)部地 的凈信號(hào)、即反饋信號(hào)出現(xiàn)在結(jié)合區(qū)206A的TIA輸入處。如所討論的， 該反饋可以抑制光接收器組件的工作，并妨礙其產(chǎn)生期望的電信號(hào)。
更為詳細(xì)地，由于TIA地的高導(dǎo)電性、短長(zhǎng)度以及4^徑電感，因此 其本身提供用于將反饋信號(hào)從TIA結(jié)合區(qū)206C的TIA輸出傳送回到結(jié)合 區(qū)206A的TIA輸入的高效#。出現(xiàn)在兩個(gè)差分TIA輸出結(jié)合區(qū)206C 的任何負(fù)載不平衡或TIA輸出信號(hào)本身中的任何不平衡都將導(dǎo)致在TIA 地中引起凈信號(hào)。這種TIA地信號(hào)可以高效地耦合回到結(jié)合區(qū)206A的TIA 輸入。換句話說(shuō)，由于TIA輸入信號(hào)相對(duì)于TIA地來(lái)解釋，因此出現(xiàn)在 TIA地上、相對(duì)于結(jié)合區(qū)206A的TIA輸入的任何信號(hào)將如同該信號(hào)直接 出現(xiàn)在TIA輸入上的情況一樣具有同樣的重要性。因此，出現(xiàn)在TIA地上
的任何反饋信號(hào)如果未被補(bǔ)償將干擾結(jié)合區(qū)206A的TIA輸入處接收的預(yù) 期信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了消除TIA地信號(hào)對(duì)TIA輸入的影響， 期望以高效方式將TIA地信號(hào)耦合回到結(jié)合區(qū)206A的TIA輸入。
圖3和4所示的光接收器組件配置被配置成通過(guò)使用"自舉"電路徑 配置來(lái)控制這種信號(hào)反饋，這導(dǎo)致TIA 204的地電耦合到PD 202的地并 最終到TIA輸入206A。該自舉路徑在圖3中通過(guò)TIA的結(jié)合區(qū)206B來(lái)定 義，該TIA的結(jié)合區(qū)206B被耦合到內(nèi)部TIA地，經(jīng)由結(jié)合線256與隔離 器250的頂板254電耦合。注意隔離器底層252防止該TIA地與參考表面 158電連接。隔離器頂板254又電耦合到電容器210，電容器210耦合到 PD 202，如已經(jīng)描述的那樣。另外，如已經(jīng)描述的那樣，用于向PD 202 供電的電源經(jīng)由結(jié)合線214A傳遞，結(jié)合線214A之一與電容器210的頂部 電極210A連接。
上述配置建立了從TIA地到PD地的電自舉路徑，其獨(dú)立于封^^部 參考表面158。另一方面，如圖4所示，TIA地204B經(jīng)由電容器210與電 源Vpd相連，從而又使TIA地204B經(jīng)由PD 202與TIA輸入204A連接。注 意，除了上述以外，該自舉配置還能夠通過(guò)保留這里所描述的配置的功能 的其它部件和連接實(shí)現(xiàn)。
以上自舉配置解決了上面描述的反饋，并且不會(huì)危及光接收組件200 所產(chǎn)生、放大和轉(zhuǎn)發(fā)的放大電信號(hào)的完整性。具體地，如上所述被TIA 地非期望地獲得的任何外來(lái)反饋信號(hào)可以通過(guò)上述自舉配置被有效地傳 送到電容器210的底表面，該電容器的底表面固定于隔離器250的頂板 254。由于電容器210在所關(guān)注頻率處缺少顯著的阻抗，因此其允許外來(lái) 信號(hào)穿過(guò)電容器到達(dá)PD 202。該外來(lái)信號(hào)隨后可與在光信號(hào)的接收期間 通常由PD產(chǎn)生的期望電信號(hào)一起被PD 202轉(zhuǎn)發(fā)到TIA輸入結(jié)合區(qū)206A。 這樣，在TIA地出現(xiàn)的任何外來(lái)反饋信號(hào)也通過(guò)自舉配置被轉(zhuǎn)發(fā)，使得該 反饋信號(hào)也出現(xiàn)在TIA輸入處。外來(lái)反饋信號(hào)在TIA輸入端和地端的出現(xiàn) 有效地消除了 TIA輸入流以外的信號(hào)。這將僅留下期望的信號(hào)被TIA 204 放大并轉(zhuǎn)發(fā)。
上述自舉配置與隔離器250的設(shè)置一起使得上述消除效應(yīng)成為可能， 因?yàn)楦綦x器防止PD 202與作為地源的參考表面158電耦合。相反，如上 所述，PD 202經(jīng)由自舉配置與TIA地進(jìn)行電耦合。另外，自舉配置與隔 離器250—起由于其相互設(shè)計(jì)而有利地減小或消除了如圖4所示的組件的 寄生電感308和電容304。這又使信號(hào)能夠無(wú)阻礙地經(jīng)由電容器210和PD
202從206B處的TIA地傳送到206A處的TIA輸入。這理想地允許上述外 來(lái)反饋信號(hào)消除效應(yīng)發(fā)生。
圖5是描繪證實(shí)上述^j績(jī)消除效應(yīng)有益效果的模型化結(jié)果的曲線，其 中曲線502A和502B示出了從放大器204輸出、分別遷回到放大器的正、 負(fù)輸入的信號(hào)量；曲線504是放大器所接收并放大的這兩個(gè)回遷信號(hào)的組 合。曲線504示出放大的反饋或增益量理想地低于反饋正常發(fā)生時(shí)的量。
隔離器250的具體特性可被配置來(lái)4I:供其期望的性能。因此，例如可 以按照需要改變隔離器250的頂表面面積大小、介電常數(shù)以及底層252 的厚度，以便針對(duì)頂板254提供足夠的隔離，假定隔離器的性能反比于其 電容，該電容又正比于頂表面的面積大小及其介電常數(shù)，并且反比于其厚 度。
按照上述，上述自舉配置公開(kāi)了一個(gè)示例性裝置，其用于在光接收器 組件中考慮到反饋控制而獨(dú)立于參考表面、將放大器比如TIA 204的地電 耦合到放大器的輸入。然而，應(yīng)注意，這些結(jié)構(gòu)僅僅是用于這種電耦合的 裝置的一個(gè)示例。實(shí)際上，也可以實(shí)施其它結(jié)構(gòu)和部件來(lái)完成與這里所述 的同樣的功能。因此，上述公開(kāi)不應(yīng)被認(rèn)為是以任何方式對(duì)本發(fā)明的限制。
在不背離本發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)特性的情況下，可以以其它特定形式來(lái) 實(shí)施本發(fā)明。所描述的實(shí)施例無(wú)論如何都只應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制 性的。因此，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而非前面描述限定。在權(quán)利要 求的等同內(nèi)容的含義和范圍之內(nèi)的所有變化都應(yīng)包括在其范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種反饋控制光接收器組件，包括:參考表面；電容器；光檢測(cè)器，安裝在所述電容器上，該電容器的頂部電極電耦合到所述光檢測(cè)器的底部電極；放大器，安裝在所述參考表面上，該放大器接收并放大由所述光檢測(cè)器產(chǎn)生的電信號(hào)；以及用于獨(dú)立于所述參考表面、將所述放大器的地電耦合到該放大器的輸入的裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的光接收器組件，其中用于電耦合的所述裝置 允許出現(xiàn)在所^大器地端的反^it^傳送給所述光檢測(cè)器.
3. 如權(quán)利要求2所述的光接收器組件，其中用于電耦合的所述裝置 還允許將所述反饋從; b險(xiǎn)測(cè)器傳送到放大器的輸入，使得所述反饋的至少 一部分基^所述光接收器組件消除。
4. 如權(quán)利要求1所述的光接收器組件，其中所述光檢測(cè)器為雪崩光 電二極管。
5. 如權(quán)利要求1所迷的光接收器組件，其中所述參考表面為光接收 器封裝的基部的接地表面。
6. 如權(quán)利要求5所述的光接收器組件，其中用于電耦合的所述裝置 4吏所述光檢測(cè)器與接地參考表面電容性隔離。
7. 如權(quán)利要求1所述的光接收器組件，其中用于電耦合的所述裝置 減小所述光接收器組件中的寄生電容和寄生電感。
8. 如權(quán)利要求1所述的光接收器組件，其中用于電耦合的所述裝置 包括隔離器，安M所述參考表面，使得該隔離器介于所述參考表面和所 述電容器之間，所述隔離器包括介電材料底層，其固定于所述參考表面的一部分；以及金屬頂板，該頂板電耦合到所述放大器的地以及所述電容器的 底部電極。
9. 一種光iML器模塊，包括 外軍；至少部分包括在所述外革中的印制電路板；電耦合到所述印制電路板的發(fā)送器光分組件；以及電耦合到所述印制電路板的接收器光分組件，該接收器光分組件包括 光接收器封裝，該光接收器封裝包括限定接地參考表面的封U部；被配置用來(lái)接收光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光電二極管； 電容器，其第一電極電耦合到所述光電二極管的第一電極；跨阻抗放大器，其放大由所述光電二極管產(chǎn)生的電信號(hào)，所述 跨阻抗放大器安裝在所述參考表面上并電耦合到所述光電二極管的第二 電極；以及隔離器，包括介電材料層，其安裝在所述參考表面上；以及金屬層，覆蓋所述介電材料層，其中所述電容器的第二 電極固定于該金屬層，并且其中該金屬層電耦合到所述跨阻抗放大器的 地。
10. 如權(quán)利要求9所述的光收發(fā)器模塊，其中所述隔離器的金屬層經(jīng) 由從所述金屬層延伸到所述跨阻抗放大器的結(jié)合區(qū)的至少一個(gè)引線結(jié)合 被電耦合到所池夸阻抗放大器的地。
11. 如權(quán)利要求10所述的光收發(fā)器模塊，其中第一和第二引線結(jié)合 以非平行方向在所述金屬層和所&夸阻私故大器的結(jié)合區(qū)之間延伸。
12. 如權(quán)利要求9所述的光收發(fā)器模塊，其中電源經(jīng)由所述電容器的 第 一電極提供給所述光電二極管。
13. 如權(quán)利要求9所述的光收發(fā)器模塊，其中所iiJ夸阻抗放大器的地 經(jīng)由所述金屬層和電容器電耦合到所述電源。
14. 一種光電接收器封裝，包括 限定接地參考表面的封U部；安裝在第一電容器上的光電二極管，該光電二極管被配置用來(lái)接收光 信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所述電容器的第一電極電耦合到所述光電二極管的第一電極；跨阻抗放大器，其放大由所述光電二極管產(chǎn)生的電信號(hào)，所述跨阻抗 放大器安裝在所述參考表面上，該跨阻抗放大器包括電耦合到所述光電二 極管的第二電極的輸入；以及隔離器，包括介電材料底層，其安裝在所述參考表面上；以及在所述底層上面的金屬層，其中所述第一電容器的第二電極固 定于所述金屬層，并且其中該金屬層經(jīng)由至少一個(gè)結(jié)合線電耦合到所^ 阻M大器的地。
15. 如權(quán)利要求14所述的光電接收器封裝，其中所述隔離器使得能 夠經(jīng)由所述金屬層、第一電容器以及光電二極管、在所必夸阻私故大器的 地和該跨阻抗放大器的輸入之間建立電路徑。
16. 如權(quán)利要求15所述的光電接收器封裝，其中所述電^提供導(dǎo) 管，出現(xiàn)在所池夸阻抗放大器的地端的反饋信號(hào)通過(guò)該導(dǎo)管被傳送到所述 跨阻抗放大器的輸入以消除所述反饋信號(hào)的至少 一部分。
17. 如權(quán)利要求16所述的光電接收器封裝，其中所述電路徑獨(dú)立于 接地參考表面。
18. 如權(quán)利要求17所述的光電接收器封裝，其中所述隔離器和跨阻 抗放大器通過(guò)兩個(gè)結(jié)合線電耦合，每個(gè)結(jié)合線在相應(yīng)的隔離器金屬層和跨 阻抗放大器的相應(yīng)結(jié)合區(qū)之間延伸，其中所述結(jié)合線以彼此非平行關(guān)系設(shè) 置。
19. 如權(quán)利要求18所述的光電接收器封裝，其中用于所述光電二極 管的電源由封U部的引線提供，并且該電源被提供給所述第一電容器的 第一電極，其中去耦電容器介于所述引線和所述第一電容器之間。
20. 如權(quán)利要求19所述的光電接收器封裝，其中所述封裝包括在光
21. 如權(quán)利要求20所述的光電接收器封裝，其中所述光收發(fā)器模塊 被配置用來(lái)接收至少10GHz速率的光信號(hào)。
全文摘要
公開(kāi)了一種光接收器組件，其被配置用來(lái)避免在所述組件所轉(zhuǎn)換的電信號(hào)中引入反饋。在一實(shí)施例中，公開(kāi)了一種光接收器組件，包括電容器、提供有安裝在電容器的頂部電極上的電源的光檢測(cè)器、以及安裝在參考表面上的放大器。所述組件還包括介于參考表面和電容器之間的隔離器，其中該隔離器包括介電材料底層，其固定于參考表面的一部分；以及金屬頂板，其電耦合到放大器的地以及電容器。該配置將放大器地經(jīng)由電容器的光電二極管頂部電極引導(dǎo)到放大器輸入，從而消除了出現(xiàn)在放大器地端的反饋信號(hào)。
文檔編號(hào)G02B6/36GK101384934SQ200780005677
公開(kāi)日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2007年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月17日
發(fā)明者達(dá)林·詹姆斯·杜馬 申請(qǐng)人:菲尼薩公司