耦合組件及應(yīng)用其的光纖陣列模塊、光收發(fā)引擎模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種耦合組件及應(yīng)用其的光纖陣列模塊、光收發(fā)引擎模塊，通過至少一設(shè)有固定槽或固定孔的基片，固定一個(gè)光學(xué)連接器插芯中引出的光纖陣列和定位銷，使其形成一固定的有定位銷的光纖陣列模塊，以便進(jìn)一步同光學(xué)次級(jí)組裝基片進(jìn)行無源自動(dòng)耦合連接，實(shí)現(xiàn)光纖陣列同有源光信號(hào)處理器件無源自動(dòng)耦合連接。且進(jìn)一步通過使用光纖陣列模塊中插芯接口與另一外接插芯實(shí)現(xiàn)模塊的可插拔功能；該模塊具有集成度高、封裝工序簡(jiǎn)單、封裝成本低、采用標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)連接器接口等優(yōu)點(diǎn)，易于擴(kuò)展到更高密度的集成和工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說明】耦合組件及應(yīng)用其的光纖陣列模塊、光收發(fā)引擎模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種耦合組件及應(yīng)用其的光纖陣列模塊、光收發(fā)引擎模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]光通信行業(yè)正在經(jīng)歷一個(gè)從以傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)通信為主的遠(yuǎn)距通信系統(tǒng)到以數(shù)據(jù)通信為主的下一代網(wǎng)絡(luò)光通信系統(tǒng)過渡的巨大變革時(shí)期。造成這個(gè)變革的主要推動(dòng)因素包括互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入和光纖到戶服務(wù)的需求巨大增長(zhǎng)、個(gè)人智能移動(dòng)設(shè)備的出現(xiàn)和普及、以及高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展。這些應(yīng)用都對(duì)相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)(互聯(lián)網(wǎng)和骨干移動(dòng)網(wǎng)絡(luò))的傳輸速率和帶寬提出了更高的要求，并促使網(wǎng)絡(luò)云端運(yùn)算數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備不斷升級(jí)以適應(yīng)匹配大數(shù)據(jù)通信時(shí)代的巨大帶寬需求。預(yù)計(jì)不久，以40G/100G甚至更高傳輸速率為主的以太網(wǎng)絡(luò)將逐步取代現(xiàn)在采用的IOG以太網(wǎng)絡(luò)。而以Infinity Band (無限帶寬)協(xié)議為主的高性能計(jì)算機(jī)光互聯(lián)更是對(duì)傳輸速率和帶寬有著明確的需求。
[0003]這些應(yīng)用都促使了以高密度高帶寬為特征的短距光互聯(lián)通信成為目前數(shù)據(jù)光通信的首要市場(chǎng)。短程光互聯(lián)數(shù)據(jù)通信主要覆蓋0.5-100m米距離的數(shù)據(jù)通信市場(chǎng)。作為主要光互聯(lián)接口，新一代低能耗、低價(jià)格、高帶寬密度的光電收發(fā)模塊成為目前廠商研發(fā)的重點(diǎn)。而作為光電信號(hào)收發(fā)和轉(zhuǎn)換的的關(guān)鍵模塊，光引擎模塊技術(shù)則是各廠商追尋的核心技術(shù)。目前占90%以上的數(shù)據(jù)通信市場(chǎng)的高速短距數(shù)據(jù)通信模塊采用基于波長(zhǎng)850nm的垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)的并行光通信技術(shù)。比較流行的并行光通信模塊中使用的光引擎技術(shù)主要有45°角打磨光纖技術(shù)(US7，178，235B2)，注模塑料組件技術(shù)(US7，178, 235B2)和微透鏡陣列微封裝技術(shù)(US6，953，291B2)。這幾項(xiàng)技術(shù)無論是制造和封裝的復(fù)雜程度以及生產(chǎn)價(jià)格都比較高，有些技術(shù)還需要采用有源主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)封裝，從而進(jìn)一步增加了成本。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于以上現(xiàn)有光引擎模塊的結(jié)構(gòu)及封裝方法復(fù)雜、成本高昂的原因，本實(shí)用新型提出一種耦合組件及應(yīng)用其的光纖陣列模塊、光收發(fā)引擎模塊，具體方案如下:
[0005]一種耦合組件，包括至少一基片，
[0006]該基片本體上設(shè)有貫穿基片本體的槽體或通孔以固定光纖陣列，該槽體或通孔的截面形狀、大小同所固定的光纖陣列相匹配；
[0007]該基片本體上設(shè)有貫穿基片本體的槽體或通孔以固定定位銷，該槽體或通孔的截面形狀、大小同所固定的定位銷相匹配。
[0008]較佳的，該耦合組件包括兩片所述基片，所述兩基片槽體相對(duì)形成空隙，以部分或完整包覆所述光纖陣列和定位銷。
[0009]較佳的，所述槽體截面為V型、多邊形或弧形，所述通孔截面為圓形或多邊形。
[0010]較佳的，所述用以固定光纖陣列的槽體或通孔包括第一槽體陣列或通孔以固定光纖陣列無套管部分的裸光纖陣列，和第二槽體陣列或通孔以固定光纖陣列帶有套管的部分。[0011]較佳的，所述耦合組件為一光學(xué)連接器插芯，包括一殼體及內(nèi)置裸光纖陣列，該殼體兩端面設(shè)有通孔，以便固定于殼體內(nèi)的裸光纖陣列穿出；該殼體設(shè)有通孔的端面上還設(shè)有至少一定位銷以同耦合組件上的槽體或通孔相連接。
[0012]一種應(yīng)用了前述任一耦合組件的光纖陣列模塊，包括
[0013]一耦合組件；
[0014]一光學(xué)連接器插芯，包括一殼體及內(nèi)置裸光纖陣列，該殼體兩端面設(shè)有通孔，以固定于殼體內(nèi)的裸光纖陣列穿出；該殼體的端面上還設(shè)有至少一定位銷以同耦合組件上的槽體或通孔相連接。
[0015]較佳的，所述光纖陣列的前端裸露端面同所述耦合組件基片設(shè)有通孔或槽體的表面齊平。
[0016]較佳的，所述光學(xué)連接器插芯為標(biāo)準(zhǔn)可插拔式MT光學(xué)連接器插芯或其改進(jìn)型。
[0017]較佳的，所述內(nèi)置裸光纖陣列穿出所述光學(xué)連接器插芯的部分，外部裹套一光學(xué)連接器裸光纖套管。
[0018]—種應(yīng)用了前述光纖陣列模塊的可插拔光收發(fā)引擎模塊，包括
[0019]—光纖陣列模塊，
[0020]一光學(xué)次級(jí)組裝基片，該光學(xué)次級(jí)組裝基片包括至少一定位孔，該定位孔同光纖陣列模塊定位銷相匹配，以使光纖陣列模塊固定于光學(xué)次級(jí)組裝基片之上；
[0021]一有源光信號(hào)處理器件及其驅(qū)動(dòng)或放大模塊，該有源光信號(hào)處理器件同光學(xué)次級(jí)組裝基片相對(duì)位置固定，并同固定于該光學(xué)次級(jí)組裝基片之上的光纖陣列模塊中的光纖陣列對(duì)準(zhǔn)耦合，該有源光信號(hào)處理器件通過其驅(qū)動(dòng)或放大模塊同外部電路連接。
[0022]較佳的，所述耦合組件同所述光學(xué)次級(jí)組裝基片連接的表面還設(shè)有一體化或分離式的凸起以形成一容納所述有源光信號(hào)處理器件的凹陷槽體結(jié)構(gòu)。
[0023]較佳的，所述光纖陣列模塊垂直固定于所述光學(xué)次級(jí)組裝基片之上。
[0024]較佳的，所述定位孔、槽體或通孔結(jié)構(gòu)為通過光刻半導(dǎo)體工藝制成。
[0025]較佳的，所述有源光信號(hào)處理器件同驅(qū)動(dòng)或放大模塊通過導(dǎo)線鍵合方式或高速金屬布線層進(jìn)行連接。
[0026]較佳的，還包括一導(dǎo)熱基板，所述驅(qū)動(dòng)或放大模塊通過高速柔性電路板同外部電路連接，所述有源光信號(hào)處理器件及其驅(qū)動(dòng)或放大模塊設(shè)置于光學(xué)次級(jí)組裝基片、導(dǎo)熱基板或高速柔性電路板上。
[0027]較佳的，所述有源光信號(hào)處理器件為光信號(hào)接收、發(fā)射或/和收發(fā)模塊。
[0028]較佳的，所述光信號(hào)接收或發(fā)射模塊為垂直腔面發(fā)射激光器陣列，所述光信號(hào)收發(fā)模塊為光電探測(cè)器陣列，其驅(qū)動(dòng)放大模塊包括垂直腔面發(fā)射激光器驅(qū)動(dòng)芯片、光電探測(cè)器跨阻抗放大器。
[0029]較佳的，所述基片材料為硅、絕緣襯底上的硅、II1-V族復(fù)合半導(dǎo)體、玻璃或聚合物，所述定位銷材料為金屬、玻璃或陶瓷材料。
[0030]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種新型的耦合組件，通過至少一設(shè)有固定槽或固定孔的基片，固定一個(gè)光學(xué)連接器插芯中引出的光纖陣列和定位銷，使其形成一固定的有定位銷的光纖陣列模塊，以便進(jìn)一步同光學(xué)次級(jí)組裝基片進(jìn)行無源自動(dòng)耦合連接，實(shí)現(xiàn)光纖陣列同有源光信號(hào)處理器件無源自動(dòng)耦合連接。具體而言，本實(shí)用新型通過采用了半導(dǎo)體光學(xué)無源耦合技術(shù)，利用成熟的半導(dǎo)體工藝，在耦合組件、光纖陣列模塊、光學(xué)次級(jí)組裝基片等部件上制造高精度的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，如耦合組件上的光纖陣列固定槽體陣列或通孔陣列、高精度定位孔和與之相匹配的定位銷等，在不需要使用微透鏡陣列的過程下，實(shí)現(xiàn)了光纖陣列與有源光信號(hào)處理器件的無源自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)耦合；且進(jìn)一步通過使用光纖陣列模塊中標(biāo)準(zhǔn)MT (Mechanical Transfer,機(jī)械傳輸遞式，以下簡(jiǎn)稱MT)插芯接口與外接MT插芯實(shí)現(xiàn)模塊的可插拔功能；該模塊具有集成度高、封裝工序簡(jiǎn)單、封裝成本低、采用標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)連接器接口等優(yōu)點(diǎn)，易于擴(kuò)展到更高密度的集成和工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
[0031]為便于審查委員能對(duì)本實(shí)用新型目的、技術(shù)特征及其功效，做更進(jìn)一步之認(rèn)識(shí)與了解，茲舉實(shí)施例配合圖式，詳細(xì)說明如下:
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為本實(shí)用新型可插拔式高速并行光收發(fā)引擎模塊組裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本實(shí)用新型高速并行光收發(fā)引擎模塊分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為光學(xué)次級(jí)組裝基片(OSAB)模塊組件實(shí)施例示意圖；
[0035]圖4A為光纖陣列模塊第一實(shí)施例分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4B為光纖陣列模塊第一實(shí)施例耦合組件的單片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖5A為光纖陣列模塊第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖5B為光纖陣列模塊第二實(shí)施例耦合組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖5C為帶微透鏡陣 列的光纖陣列模塊的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖6為光纖陣列模塊第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0041]【主要組件符號(hào)說明】
[0042]基板.......01
[0043]柔性電路板........02
[0044]柔性電路板固定孔 …….02A
[0045]OSAB.......03
[0046]OSAB 表面........03A
[0047]VCSEL 陣列.......04
[0048]PD 陣列.......05
[0049]定位孔.......06
[0050]增高片........07
[0051]VCSEL 驅(qū)動(dòng)芯片.......08
[0052]探測(cè)器TIA芯片…….09
[0053]SLC.......10
[0054]帶槽基片單片........11
[0055]帶槽基片前片............1lA
[0056]帶槽基片后片.......IlB
[0057]通孔陣列基片…….12
[0058]通孔陣列基片第一表面.......12A
[0059]通孔陣列基片第二表面…….12B[0060]微透鏡陣列基片…….13
[0061]定位銷固定槽.......14
[0062]第一槽體陣列........15A
[0063]第二槽體陣列.......15B
[0064]定位插銷孔........16
[0065]通孔陣列............17
[0066]帶槽基片第一端面…….18A
[0067]帶槽基片第二端面.......18B
[0068]光學(xué)連接器插芯.......19
[0069]光學(xué)連接器裸光纖套管…….19A
[0070]第二光學(xué)連接器插芯…….19B
[0071]第二光學(xué)連接器插芯端…….19B1
[0072]面
[0073]MT光學(xué)連接器定位銷…….20
[0074]前端裸光纖陣列....`...21A
[0075]光纖陣列........21
[0076]微透鏡陣列.......22
【具體實(shí)施方式】
[0077]請(qǐng)參閱圖1~圖2，為高速并行光收發(fā)引擎模塊結(jié)構(gòu)示意圖，包括一個(gè)導(dǎo)熱基板
01、一個(gè)高速柔性電路板02、一個(gè)半導(dǎo)體光學(xué)微封裝結(jié)構(gòu)OSAB (Optical Sub-AssemblyBench，光學(xué)次級(jí)組裝基片，以下簡(jiǎn)稱0SAB)03和一個(gè)光纖陣列模塊，該高速柔性電路板02設(shè)置于導(dǎo)熱基板01之上(可以通過固定孔02A固定)，該半導(dǎo)體光學(xué)微封裝結(jié)構(gòu)的0SAB03設(shè)置于高速柔性電路板02之上，而該光纖陣列模塊設(shè)置于該半導(dǎo)體光學(xué)微封裝結(jié)構(gòu)的0SAB03之上。該光收發(fā)引擎可通過光纖模塊的光學(xué)連接器插芯19同另一外接光學(xué)連接器插芯(該外接光學(xué)連接器插芯未在圖中繪制)可插拔連接。
[0078]請(qǐng)參閱圖3，為一個(gè)放大的OSAB模塊組件實(shí)施例示意圖。0SAB03表面上設(shè)置有至少一有源光信號(hào)處理器件，該有源光信號(hào)處理器件包括至少一組光信號(hào)接收、發(fā)射或收發(fā)模塊，本實(shí)施例中具體為VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser,垂直腔面發(fā)射激光器，以下簡(jiǎn)稱VCSEL)陣列04和/或H) (photodetector，光電探測(cè)器，以下簡(jiǎn)稱PD)陣列05。0SAB03設(shè)有采用半導(dǎo)體光刻工藝制作的用于光纖陣列無源對(duì)準(zhǔn)的高精度定位孔06，以便通過匹配光纖陣列模塊的定位銷20和0SAB03上的定位孔06，使光纖陣列模塊得以以垂直的方式安裝于0SAB03之上，保證設(shè)置在光纖陣列模塊上的光纖陣列21與設(shè)置在0SAB03上的VCSEL陣列04和/或H)陣列05無源自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)耦合。光纖陣列21的端面與VCSEL陣列04和/或H)陣列05光學(xué)表面的距離由一個(gè)可選的增高片07或制作在光纖耦合模塊端面上的凸起18A控制。0SAB03上還設(shè)有其它輔助器件，如SLC (Single LayerCapacitor)去耦電容10。VCSEL陣列04和/或H)陣列05還進(jìn)一步通過導(dǎo)電金線打線分別連接到設(shè)置于高速柔性電路板02上的VCSEL驅(qū)動(dòng)芯片08和探測(cè)器TIA (TransimpedanceAmplifier，跨阻抗放大器，以下簡(jiǎn)稱TIA)芯片09，并通過高速柔性電路板02與外電路連接。
[0079]其中，所有基片材料(0SAB02、光纖陣列模塊基片11A/B或12)可以選擇為硅、絕緣襯底上的硅(Silicon-On-1nsulator，SOI)、II1-V族復(fù)合半導(dǎo)體，玻璃(SiO2)或聚合物(Polymer)的一種，并且所有基片上的結(jié)構(gòu)都采用半導(dǎo)體工藝制造。而用于安裝和固定OSAB, VCSEL陣列04和/或H)陣列05和高速柔性電路板的導(dǎo)熱基板01材料可以為PCB，金屬和其它導(dǎo)熱材料。
[0080]請(qǐng)參閱圖4A?圖4B，為光纖陣列模塊第一實(shí)施例及其耦合組件的分解結(jié)構(gòu)示意圖。該光纖陣列模塊包括一光學(xué)連接器插芯19和一耦合組件，該光學(xué)連接器插芯19兩端均設(shè)有定位銷，一端定位銷20’留以同另一外接光學(xué)連接器插芯(圖中未繪制)相互可插拔連接，另一端定位銷20則用以同0SAB03相連接。光纖陣列21從設(shè)有定位銷20的端面上引出，該光纖陣列21包括從光學(xué)連接器插芯19內(nèi)部引出的裸光纖陣列及裹套于其上的光學(xué)連接器裸光纖套管19A，該裸光纖陣列伸出光學(xué)連接器裸光纖套管19A的部分為前端裸光纖陣列21A，該耦合組件可以緊密咬合固定于該同0SAB03相連接的定位銷20之上。本實(shí)施例的耦合組件包括至少一如圖4B所示的帶槽基片單片11，該帶槽基片單片11表面設(shè)有槽體陣列，該槽體陣列包括第一槽體陣列15A及同其相接的第二槽體陣列15B。該第一槽體陣列15A為采用半導(dǎo)體濕法刻蝕技術(shù)刻蝕出均勻排列的多通道光纖自組裝槽體陣列，該槽體陣列間距同VCSEL和H)陣列的間距相匹配，以便設(shè)置于內(nèi)的光纖陣列21可在槽體陣列端面同前述VCSEL和H)陣列相連接，一般采用250微米的間距；該槽體陣列單槽內(nèi)徑與前端裸光纖陣列21A的直徑(直徑125微米)相匹配。而與該第一槽體陣列15A相連接的第二槽體陣列15B為一結(jié)構(gòu)相似、但單槽內(nèi)徑較大(同包光纖陣列21裹有聚合物包層部分的單光纖直徑相匹配)的槽體，以放置未不帶有聚合物包層的光纖帶(直徑250微米)。該槽體陣列置位置同光學(xué)連接器插芯19上光纖陣列的設(shè)置位置相匹配。該帶槽基片單片11的表面兩側(cè)還設(shè)有定位銷固定槽體14用于固定定位銷20，該槽體14的內(nèi)徑同定位銷20的外徑相匹配，該槽體14的設(shè)置位置同定位銷20相匹配。該定位銷20可采用光學(xué)連接器插芯19自帶的定位銷，直徑為700微米。定位銷20伸出帶槽基片單片11的第一端面18A的長(zhǎng)度應(yīng)等于或大于0SAB03厚度。帶槽基片IlB的第二端面18B上可設(shè)有凸起部分形成第一端面18A，該第一端面18A、第二端面18B形成一容置槽體，以在組裝時(shí)，容納VCSEL陣列04和/或H)陣列05，該槽體的高度(即第一端面18A、第二端面18B的距離)應(yīng)大于或等于VCSEL陣列04和/或H)陣列05的高度。同樣的功能也可以利用設(shè)置在0SAB03上的可選增高片07實(shí)現(xiàn)。使用時(shí)，前端不帶有聚合物包層的光纖陣列21 (—般為12根)卡嵌于帶槽基片單片11上表面的槽體陣列內(nèi)，前端裸光纖陣列21A設(shè)置于第一槽體陣列15A內(nèi)、前端裸帶狀光纖21A斷面同第二端面18B齊平，其余帶有聚合物包層的部分設(shè)置于第二槽體陣列15B內(nèi)，光纖陣列21同槽體陣列內(nèi)直線型陣列槽形緊密貼合，固定于內(nèi)。本第一實(shí)施例的耦合組件采用了結(jié)構(gòu)同帶槽基片單片11相同的帶槽基片前片IlA和帶槽基片后片11B，光纖陣列21通過前述方式卡嵌固定于帶槽基片后片IlB內(nèi)之后，蓋板帶槽基片前片IlA通過同樣方式覆蓋于光纖陣列21和定位銷20上方并使用黏合劑進(jìn)一步固定，則帶槽基片前片IlA和帶槽基片后片IlB形成陣列槽體，咬合固定光纖陣列21，構(gòu)成光纖陣列模塊。該咬合可以是封閉咬合，即陣列槽體全部包裹光纖陣列21外表面；也可以開口咬合，即陣列槽體部分包裹光纖陣列21外表面。當(dāng)該光纖陣列模塊通過定位銷20和定位孔05同0SAB03連接在一起時(shí)，帶槽基片第一端面18A同OSAB表面03A相貼合，帶槽基片第二端面18B同VCSEL陣列04和/或H)陣列05貼合，第一槽體陣列15A內(nèi)的前端裸光纖陣列21A端面同VCSEL陣列04和/或H)陣列05光學(xué)表面相貼合。光學(xué)連接器插芯可以有光纖陣列套管19A，也可以省略。上述耦合組件也可僅包括一帶槽基片單片11，或兩片單槽槽體截面大小、形狀不相同的帶槽基片單片11等其他組合情況，可滿足固定光學(xué)連接器插芯引出的光纖陣列的要求即可。
[0081]請(qǐng)參閱圖5A?圖5C，為光纖陣列模塊第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。該光纖陣列模塊包括一光學(xué)連接器插芯19和一稱合組件,該光學(xué)連接器插芯19兩端均設(shè)有定位銷20,—端定位銷20’留以同另一外接光學(xué)連接器插芯(圖中未繪制)相互可插拔連接，另一端定位銷20則用以同0SAB03相連接。該耦合組件可以緊密咬合固定于該同0SAB03相連接的定位銷20之上。本實(shí)施例的耦合組件包括至少一如圖5B所示的通孔陣列基片12，該通孔陣列基片12表面設(shè)有均勻排列的、穿透本體的多通道光纖自組裝通孔陣列17和設(shè)于通孔陣列基片12表面兩側(cè)的定位銷插孔16，該通孔陣列17單孔內(nèi)徑與前端裸光纖陣列21A單裸光纖內(nèi)徑相匹配，該通孔陣列17設(shè)置位置與前端裸光纖陣列21A在光學(xué)連接器插芯19上的設(shè)置相匹配，該定位銷插孔16的內(nèi)徑及設(shè)置位置同光學(xué)連接器插芯19的定位銷20相匹配。該通孔陣列17和定位銷插孔16采用半導(dǎo)體干法刻蝕技術(shù)刻蝕貫穿通孔陣列基片12的兩個(gè)表面:通孔陣列基片第一表面12A和通孔陣列基片第二表面12B。不帶有聚合物包層的前端裸光纖陣列21A通過通孔陣列17安裝在通孔陣列基片12上，光纖端面與通孔陣列基片12的第二表面12B對(duì)齊，該第二表面12B同OSAB基片表面相接觸。而光學(xué)連接器插芯19的定位銷20則穿過定位銷插孔16并固定在基片12上。定位銷20伸出通孔陣列基片12的第二表面12B的長(zhǎng)度應(yīng)等于或大于0SAB03厚度?；?2通過光纖陣列21與光學(xué)連接器插芯19連接。
[0082]如前所述第一實(shí)施例和第二實(shí)施例，還可以在定位銷20耦合組件末端進(jìn)一步設(shè)置包一個(gè)微透鏡陣列基片13。圖5C為在第二實(shí)施例基礎(chǔ)上附帶了一帶微透鏡陣列的光纖陣列模塊。該實(shí)施例中，該微透鏡陣列基片13表面設(shè)有微透鏡陣列22以及與通孔陣列基片12位置大小相匹配的貫穿微透鏡陣列基片13本體的定位銷插孔16，該微透鏡陣列基片13的透鏡陣列22的位置同通孔陣列基片12的位置相匹配，以便前端裸光纖陣列21A插入。微透鏡陣列22通過定位銷20與光纖陣列21以及VCSEL陣列04和H)陣列05自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。
[0083]請(qǐng)參閱圖6，為光纖陣列模塊第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該實(shí)施例采用一個(gè)光學(xué)連接器插芯19B替代第一和第二實(shí)施例中的耦合組件帶槽基片單片11或通孔陣列基片12。該實(shí)施例中定位銷20和20B也可以通過一貫穿光學(xué)連接器插芯19和第二光學(xué)連接器插芯19B的的定位銷實(shí)現(xiàn)。有必要的情況下，前述微透鏡陣列基片13可以設(shè)置于第二光學(xué)連接器插芯19B前端裸光纖陣列21A的出口面19B1。光學(xué)連接器插芯19及第二光學(xué)連接器插芯19B的內(nèi)置光纖為一整體、不間斷的連續(xù)光纖陣列。
[0084]需要指出的是，在上述三個(gè)光纖陣列模塊實(shí)施例中，處于耦合組件(帶槽基片單片
11、通孔陣列基片12或第二光學(xué)連接器插芯19B)與光學(xué)連接器插芯19之間光纖陣列21帶有聚合物包層部分的長(zhǎng)度可以為零(即光纖陣列21僅有裸光線陣列部分，而不設(shè)置光學(xué)連接器裸光纖套管19A)。這種情況下，所述耦合組件與光學(xué)連接器插芯19直接連接成一體，從而達(dá)到減小光引擎模塊的尺寸的目的。上述光學(xué)連接器插芯可采用標(biāo)準(zhǔn)MT插芯，也可采用該插芯的改進(jìn)型號(hào)或其他形式插芯。
[0085]上述所有實(shí)施例中，光纖陣列模塊和OSAB模塊的對(duì)準(zhǔn)是通過將耦合組件帶槽基片單片11、通孔陣列基片12或第二光學(xué)連接器插芯19B上的定位銷20卡嵌入0SAB03上的相匹配的定位孔06，從而保證安裝在光纖耦合模塊上的光纖陣列21與安裝在0SAB03上的VCSEL陣列04和/或H)陣列05無源自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)耦合，保持垂直；光纖陣列模塊以垂直的方式安裝在組裝好的0SAB03上，帶槽基片第一端面18A、通孔陣列基片第二表面12B或第二MT光學(xué)連接器端面19B1直接接觸0SAB03表面03A或增高片07表面，從而保證0SAB03同光纖陣列模塊的垂直；并用黏合劑固定在0SAB03上。
[0086]上述定位孔06形狀根據(jù)使用的定位銷形狀可以是圓形、弧形、多邊形或其它可精密加工的形狀。
[0087]上述帶槽基片11上的槽體陣列的單槽橫截面可以為V型、倒置梯形或弧形等。
[0088]上述可插拔式高速并行光收發(fā)引擎模塊的制備方法如下:
[0089]步驟1:將聞速柔性電路板02通過導(dǎo)熱絕緣黏合劑黏合固定在導(dǎo)熱基板01上；
[0090]步驟2:半導(dǎo)體0SAB03同高速柔性電路板02可通過導(dǎo)熱絕緣黏合劑黏合固定；
[0091]步驟3:通過對(duì)準(zhǔn)半導(dǎo)體OSAB表面03A定位記號(hào)用黏合劑將有源光信號(hào)處理器件(VCSEL陣列04和/或TO陣列05)固定于半導(dǎo)體0SAB03上表面03A ；
[0092]步驟4:通過芯片鍵合的方法將有源光信號(hào)處理器件(VCSEL陣列04和/或H)陣列05)的激光器驅(qū)動(dòng)芯片08、探測(cè)器的TIA芯片09以及SLC去耦電容10安裝在高速柔性電路板上；
[0093]步驟5:將有源光信號(hào)處理器件(VCSEL陣列04和/或H)陣列05)通過導(dǎo)線鍵合方式與激光器驅(qū)動(dòng)芯片08和探測(cè)器的TIA芯片09連接；
[0094]步驟6:制備光纖陣列模塊。首先，將光學(xué)連接器插芯19中引出的光纖陣列21(—般為12根)前端不帶有聚合物包層，則呈現(xiàn)裸光纖陣列21A。第一實(shí)施例中，將不帶有聚合物包層的前端裸光纖陣列21A卡嵌入帶槽基片后片IlB的第一槽體陣列15A中，光纖陣列21其余帶有聚合物包層的部分卡嵌入第二槽體陣列15B中，并同時(shí)將定位銷20安裝于定位銷固定槽14內(nèi)，用另一帶槽基片前片IlA覆蓋按壓并用黏合劑固定形成光纖陣列模塊；制備過程中保證光纖陣列07A的端面中心與帶槽基片06上的第二個(gè)端面IlB齊平。第二實(shí)施例中，將不帶有聚合物包層的前端裸光纖陣列21A插入帶通孔基片12的通孔陣列中，并同時(shí)將定位銷20安裝于定位銷通孔16內(nèi)并用黏合劑固定形成光纖陣列模塊。而第三實(shí)施例則采用標(biāo)準(zhǔn)MT插芯。
[0095]步驟7:通過匹配光纖耦合模塊上的定位銷20和OSAB上的定位孔06，光纖陣列模塊以垂直的方式安裝在0SAB03上，保證安裝在帶槽基片上的光纖陣列與安裝在0SAB03上的VCSEL激光器陣列04和/或H)光電探測(cè)器陣列05無源自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)耦合；并用黏合劑固定在 0SAB03 上。
[0096]本實(shí)用新型采用了半導(dǎo)體光學(xué)微封裝結(jié)構(gòu)技術(shù)，利用成熟的半導(dǎo)體工藝制造高精度的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，包括光纖陣列固定結(jié)構(gòu)陣列、高精度定位孔和與之相匹配的定位銷，在不需要使用微透鏡陣列的過程下，實(shí)現(xiàn)了光纖陣列與VCSEL陣列和ro陣列的無源自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)耦合；具有集成度高、封裝工序簡(jiǎn)單、封裝成本低、產(chǎn)出量大等優(yōu)點(diǎn)，易于擴(kuò)展到更高密度的集成和工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。[0097]以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，本實(shí)用新型所主張的權(quán)利范圍，并不局限于此，按凡熟悉該項(xiàng)技術(shù)人士，依據(jù)本實(shí)用新型所揭露的技術(shù)內(nèi)容，可輕易思及的等效變化，均應(yīng)屬不脫離本實(shí)用新型的保護(hù)范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種耦合組件，其特征在于，包括至少一基片， 該基片本體上設(shè)有貫穿基片本體的槽體或通孔以固定光纖陣列，該槽體或通孔的截面形狀、大小同所固定的光纖陣列相匹配； 該基片本體上設(shè)有貫穿基片本體的槽體或通孔以固定定位銷，該槽體或通孔的截面形狀、大小同所固定的定位銷相匹配。
2.如權(quán)利要求1的耦合組件，其特征在于，該耦合組件包括兩片所述基片，所述兩基片槽體相對(duì)形成空隙，以部分或完整包覆所述光纖陣列和定位銷。
3.如權(quán)利要求1或2的耦合組件，其特征在于，所述槽體截面為V型、多邊形或弧形，所述通孔截面為圓形或多邊形。
4.如權(quán)利要求1或2的耦合組件，其特征在于，所述用以固定光纖陣列的槽體或通孔包括第一槽體陣列或通孔以固定光纖陣列無套管部分的裸光纖陣列，和第二槽體陣列或通孔以固定光纖陣列帶有套管的部分。
5.如權(quán)利要求1的耦合組件，其特征在于，所述耦合組件為一光學(xué)連接器插芯，包括一殼體及內(nèi)置裸光纖陣列，該殼體兩端面設(shè)有通孔，以便固定于殼體內(nèi)的裸光纖陣列穿出；該殼體設(shè)有通孔的端面上還設(shè)有至少一定位銷以同耦合組件上的槽體或通孔相連接。
6.一種應(yīng)用了如權(quán)利要求1~5所述任一耦合組件的光纖陣列模塊，其特征在于，包括 一率禹合組件； 一光學(xué)連接器插芯，包括一殼體及內(nèi)置裸光纖陣列，該殼體兩端面設(shè)有通孔，以固定于殼體內(nèi)的裸光纖陣列穿出 ；該殼體的端面上還設(shè)有至少一定位銷以同耦合組件上的槽體或通孔相連接。
7.如權(quán)利要求6的光纖陣列模塊，其特征在于，所述光纖陣列的前端裸露端面同所述耦合組件基片設(shè)有通孔或槽體的表面齊平。
8.如權(quán)利要求6的光纖陣列模塊,其特征在于,所述光學(xué)連接器插芯為標(biāo)準(zhǔn)可插拔式MT光學(xué)連接器插芯或其改進(jìn)型。
9.如權(quán)利要求6的光纖陣列模塊，其特征在于，所述內(nèi)置裸光纖陣列穿出所述光學(xué)連接器插芯的部分，外部裹套一光學(xué)連接器裸光纖套管。
10.一種應(yīng)用了如權(quán)利要求6所述光纖陣列模塊的光收發(fā)引擎模塊,其特征在于,包括 一光纖陣列模塊， 一光學(xué)次級(jí)組裝基片，該光學(xué)次級(jí)組裝基片包括至少一定位孔，該定位孔同光纖陣列模塊定位銷相匹配，以使光纖陣列模塊固定于光學(xué)次級(jí)組裝基片之上； 一有源光信號(hào)處理器件及其驅(qū)動(dòng)或放大模塊，該有源光信號(hào)處理器件同光學(xué)次級(jí)組裝基片相對(duì)位置固定，并同固定于該光學(xué)次級(jí)組裝基片之上的光纖陣列模塊中的光纖陣列對(duì)準(zhǔn)耦合，該有源光信號(hào)處理器件通過其驅(qū)動(dòng)或放大模塊同外部電路連接。
11.如權(quán)利要求10所述的光收發(fā)引擎模塊，其特征在于，所述耦合組件同所述光學(xué)次級(jí)組裝基片連接的表面還設(shè)有一體化或分離式的凸起以形成一容納所述有源光信號(hào)處理器件的凹陷槽體結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求10所述的光收發(fā)引擎模塊，其特征在于，所述光纖陣列模塊垂直固定于所述光學(xué)次級(jí)組裝基片之上。
13.如權(quán)利要求10所述的光收發(fā)引擎模塊，其特征在于，所述定位孔、槽體或通孔結(jié)構(gòu)為通過光刻半導(dǎo)體工藝制成。
14.如權(quán)利要求10所述的光收發(fā)引擎模塊，其特征在于，還包括一導(dǎo)熱基板，所述驅(qū)動(dòng)或放大模塊通過高速柔性電路板同外部電路連接，所述有源光信號(hào)處理器件及其驅(qū)動(dòng)或放大模塊設(shè)置于光學(xué)次級(jí)組裝基片、導(dǎo)熱基板或高速柔性電路板上，所述有源光信號(hào)處理器件為光信號(hào)接收、發(fā)射或/和收發(fā)模塊。
15.如權(quán)利要求14所述的光收發(fā)引擎模塊，其特征在于，所述光信號(hào)接收或發(fā)射模塊為垂直腔面發(fā)射激光器陣列，所述光信號(hào)收發(fā)模塊為光電探測(cè)器陣列，其驅(qū)動(dòng)放大模塊包括垂直腔面發(fā)射激光器驅(qū)動(dòng)芯片、光電探測(cè)器 跨阻抗放大器。
【文檔編號(hào)】G02B6/42GK203414640SQ201320343711
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月14日
【發(fā)明者】馮寧寧, 孫笑晨 申請(qǐng)人:洛合鐳信光電科技（上海）有限公司