本發(fā)明涉及一種光通信器件，尤其涉及一種高速多通道的收發(fā)器件，特別適合在高速收發(fā)模塊中應(yīng)用，屬于光通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近幾年，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，對(duì)光傳輸網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率有了更高的要求，40Gbit/s和100Gbit/s的光傳輸系統(tǒng)已經(jīng)在市場(chǎng)上得到了廣泛的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)高速并行光傳輸模塊的方案主要有波分復(fù)用CWDM/LAN-WDM和并行光束PSM4。IEEE802.ba定義了40Gbit/s和100Gbit/s以太網(wǎng)傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)不同傳輸距離，規(guī)范了40Gbit/s和100Gbit/s的發(fā)射器和接收器性能指標(biāo)。隨著高速傳輸模塊應(yīng)用的不斷深入，高速模塊的封裝標(biāo)準(zhǔn)尺寸也逐年減小，這對(duì)光收發(fā)器件封裝尺寸的小型化提出了更高的要求。

目前CWDM/LAN-WDM波分復(fù)用高速傳輸模塊主要采用平面波導(dǎo)集成芯片和陣列薄膜濾光片的波分復(fù)用方案，其主要的光路設(shè)計(jì)原理相似，光發(fā)射和光接收器件分別采用波分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用和波分解復(fù)用，分立的光發(fā)射器件和分立的光接收器件限制了模塊的封裝尺寸，而且也不利于模塊成本的降低。

利用陣列薄膜濾波片的光收發(fā)器件實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的復(fù)用和解復(fù)用，輸入光進(jìn)入陣列薄膜濾波片之前必須將輸入光進(jìn)行光準(zhǔn)直，這增加封裝工藝的難度，而且采用陣列薄膜濾光片輸出光并不在陣列薄膜濾波片組件的中心，導(dǎo)致器件的輸出光口偏離光收發(fā)器件中心，這會(huì)增加器件封裝進(jìn)入模塊的工藝難度。

利用波導(dǎo)集成芯片方案能夠在平面波導(dǎo)上實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的復(fù)用和解復(fù)用，只需將輸入光耦合到平面波導(dǎo)集成芯片中，即可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的復(fù)用和解復(fù)用。相對(duì)于陣列薄膜濾光片方案，利用平面波導(dǎo)集成芯片有效的降低了器件的尺寸，同時(shí)在不增加器件封裝工序的前提下，極大的降低了器件的成本。

當(dāng)前采用波導(dǎo)集成波分芯片方案的光收發(fā)模塊大部分是將分立的發(fā)射器件和接收器件設(shè)置于模塊中，不利于模塊的小型化和模塊成本的降低，當(dāng)前分立的發(fā)射器件和接收器件尺寸并不一致，這并不有利于模塊電路設(shè)計(jì)，也增加的模塊封裝工藝的難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，為了有效降低光收發(fā)器件尺寸和封裝工藝難度，發(fā)明提出一種高速多通道收發(fā)器件，可以實(shí)現(xiàn)高速多通道的光電和電光轉(zhuǎn)換，滿足高速收發(fā)模塊的封裝要求。

本發(fā)明采用技術(shù)方案是：

一種高速多通道的收發(fā)器件，包括陣列光發(fā)射器芯片、平面光波導(dǎo)集成芯片、陣列光探測(cè)器芯片，所述平面光波導(dǎo)集成芯片由一個(gè)實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用作用的第一光波導(dǎo)芯片和一個(gè)實(shí)現(xiàn)波分解復(fù)用的第二光波導(dǎo)芯片單片集成于一體，第一光波導(dǎo)芯片的輸入端與陣列光發(fā)射器芯片對(duì)應(yīng)耦合，第二光波導(dǎo)芯片的輸入端與多波信號(hào)光耦合，第二光波導(dǎo)芯片的輸出端與陣列光探測(cè)芯片對(duì)應(yīng)耦合。

所述陣列光發(fā)射器芯片與平面波導(dǎo)集成芯片之間設(shè)置有硅光透鏡，所述第一光波導(dǎo)芯片的輸出端光口設(shè)置有第一插針耦合透鏡；所述第一光波導(dǎo)芯片的輸出端與第一插針耦合透鏡之間設(shè)置光隔離器。

所述陣列光發(fā)射器芯片采用高精度貼片、等間距粘接設(shè)置于基底上，其芯片間距與第一光波導(dǎo)芯片的輸入端波導(dǎo)間距相同。

所述第一光波導(dǎo)芯片輸出端與第二光波導(dǎo)芯片輸入端之間間距和與該高速多通道收發(fā)器件配合使用的光器件的輸入光口與輸出光口之間的間距相同。

所述陣列光發(fā)射器芯片采用四個(gè)分立光發(fā)射器芯片，所述陣列光發(fā)射器芯片的發(fā)光中心高度與平面光波導(dǎo)集成芯片波導(dǎo)中心高度一致。

所述第一光波導(dǎo)芯片的輸入波導(dǎo)設(shè)置有分光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，分光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與監(jiān)控光輸入探測(cè)器芯片相連，該分光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)將監(jiān)控光輸入探測(cè)器芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)陣列光發(fā)射器芯片的光功率監(jiān)控。

所述硅光透鏡使得陣列光發(fā)射器芯片的電接口到平面光波導(dǎo)集成芯片的距離與陣列光探測(cè)器芯片的電接口到平面光波導(dǎo)集成芯片的距離相同。

所述第二光波導(dǎo)芯片的輸入端設(shè)置有第二插針耦合透鏡，第一插針耦合透鏡、第二插針耦合透鏡相對(duì)于平面波導(dǎo)集成芯片的距離相同。

所述陣列光探測(cè)器芯片的光探測(cè)面中心與第二光波導(dǎo)芯片波導(dǎo)中心一致；立式熱沉粘貼于所述陣列光探測(cè)器芯片上，該立式熱沉上表面采用電路垂直導(dǎo)通所述陣列光探測(cè)器芯片。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明采用一個(gè)平面光波導(dǎo)集成芯片同時(shí)實(shí)現(xiàn)了波分復(fù)用和波分解復(fù)用，并且將發(fā)射端和接收端封裝到一個(gè)器件中，相對(duì)于現(xiàn)有高速多通道收發(fā)器件集成化更高，成本更低，器件尺寸更小，有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明器件實(shí)施實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明器件實(shí)施實(shí)例的陣列光發(fā)射器芯片與透鏡放置示意圖；

圖3為本發(fā)明器件實(shí)施實(shí)例的陣列光探測(cè)器芯片與平面光波導(dǎo)集成波分芯片設(shè)置示意圖；

圖4為本發(fā)明器件實(shí)施實(shí)例的平面光波導(dǎo)集成芯片；

圖5為本發(fā)明器件實(shí)施實(shí)例的插針耦合透鏡與平面光波導(dǎo)集成芯片放置示意圖；

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體的實(shí)施方式并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

一種高速多通道的收發(fā)器件，包括陣列光發(fā)射器芯片、平面光波導(dǎo)集成芯片、輸出裝置，陣列光探測(cè)器芯片，所述平面光波導(dǎo)集成芯片由一個(gè)實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用作用的第一光波導(dǎo)芯片和一個(gè)實(shí)現(xiàn)波分解復(fù)用的第二光波導(dǎo)芯片單片集成于一體，第一光波導(dǎo)芯片的輸入端與陣列光發(fā)射器芯片對(duì)應(yīng)耦合，第二光波導(dǎo)芯片的輸入端與多波信號(hào)光耦合，第二光波導(dǎo)芯片的輸出端與陣列光探測(cè)芯片對(duì)應(yīng)耦合，第一光波導(dǎo)芯片和第二光波導(dǎo)芯片由一個(gè)芯片集成實(shí)現(xiàn)。所述第一光波導(dǎo)芯片輸出端與第二光波導(dǎo)芯片輸入端之間間距和與該高速多通道收發(fā)器件配合使用的光模塊的輸入光口與輸出光口之間的間距相同。

如圖1所示，該收發(fā)器件設(shè)置有陣列光發(fā)射器芯片1，光發(fā)射芯片1的輸出光經(jīng)過(guò)四個(gè)硅光透鏡2，光耦合進(jìn)入平面光波導(dǎo)集成芯片3，在平面光波導(dǎo)集成芯片3的波分復(fù)用輸入波導(dǎo)具有分光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)401，分光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)401與監(jiān)控光輸入探測(cè)器芯片4對(duì)應(yīng)耦合，將分光耦合進(jìn)入監(jiān)控輸入光探測(cè)器芯片4，實(shí)現(xiàn)光功率監(jiān)控。該收發(fā)器件設(shè)置有陣列光探測(cè)器芯片7，陣列光探測(cè)器芯片7設(shè)置于立式熱沉8上，陣列光探測(cè)器芯片7表面探測(cè)區(qū)域中心高度與平面光波導(dǎo)集成芯片3波導(dǎo)中心高度精確對(duì)準(zhǔn)。兩個(gè)相同參數(shù)的插針耦合透鏡，即第一插針耦合透鏡6-1和第二插針耦合透鏡6-2實(shí)現(xiàn)該收發(fā)器件輸出光和輸入光的耦合。

陣列光發(fā)射器芯片1和四個(gè)硅光透鏡2的布置如圖2所示，陣列光發(fā)射器芯片構(gòu)造為將滿足IEEE 802.3ba協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的四個(gè)粗波分光發(fā)射芯片101、102、103、104通過(guò)高精度貼片設(shè)置于同一基底105上，確保其與平面波導(dǎo)集成波分復(fù)用芯片3的通道間距相同，并且確保光發(fā)射芯片101、102、103、104距離基底105邊緣距離一致。四個(gè)硅光透鏡2，即201、202、203、204設(shè)置于光發(fā)射芯片101、102、103、104與平面光波導(dǎo)集成芯片3之間，硅光透鏡201、202、203、204的聚焦中心與平面光波導(dǎo)集成波分復(fù)用芯片3的輸入波導(dǎo)精確對(duì)準(zhǔn)。所述硅光透鏡2作用實(shí)現(xiàn)使光發(fā)射器芯片101、102、103、104電接口到平面光波導(dǎo)集成芯片3的距離與陣列光探測(cè)器芯片7上跨主放大器電接口到平面光波導(dǎo)集成芯片3的距離相同，這樣光發(fā)射芯片101、102、103、104的電接口和光接收芯片的電接口在一條直線上，有利于后期的封裝設(shè)計(jì)和操作。

如圖3所示，陣列光探測(cè)器芯片7的光探測(cè)面中心與第二光波導(dǎo)芯片輸出波導(dǎo)中心一致，本發(fā)明采用立式熱沉8將陣列探測(cè)器芯片7實(shí)現(xiàn)垂直光探測(cè)，該立式熱沉8在粘貼有陣列探測(cè)器芯片7的面與該熱沉8的上表面同時(shí)做鍍金電極處理，實(shí)現(xiàn)電路垂直導(dǎo)通。

如圖4所示，平面光波導(dǎo)集成芯片3單片集成有波分復(fù)用芯片和波分解復(fù)用芯片，即平面光波導(dǎo)集成芯片3由一個(gè)實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用作用的第一光波導(dǎo)芯片和一個(gè)實(shí)現(xiàn)波分解復(fù)用的第二光波導(dǎo)芯片組成。波分復(fù)用芯片有四個(gè)輸入波導(dǎo)301、302、303、304和一個(gè)輸出波導(dǎo)309，波分復(fù)用芯片用于對(duì)四個(gè)不同波長(zhǎng)的信號(hào)光進(jìn)行合波，波分復(fù)用芯片的通道間隔與陣列發(fā)射芯片1的通道間隔相同，實(shí)現(xiàn)發(fā)射器芯片101、102、103、104與波分復(fù)用芯片波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)。波分解復(fù)用芯片有四個(gè)輸出波導(dǎo)305、306、307、308和一個(gè)輸入波導(dǎo)310，波分解復(fù)用芯片將包含有四個(gè)不同波長(zhǎng)的信號(hào)光進(jìn)行分波，波分解復(fù)用芯片的通道間隔與陣列探測(cè)器芯片7的通道間隔相同，實(shí)現(xiàn)探測(cè)器芯片7與波分解復(fù)用芯片波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)

如圖5所示，平面光波導(dǎo)集成芯片3與模塊光口之間設(shè)置兩個(gè)插針耦合透鏡，即第一插針耦合透鏡6-1和第二插針耦合透鏡6-2，分別對(duì)波分復(fù)用芯片的輸出端309和波分解復(fù)用芯片的輸入端310進(jìn)行波導(dǎo)和插針的耦合。在波分復(fù)用芯片的輸入端和插針耦合透鏡6-1之間設(shè)置有光隔離器5。第一插針耦合透鏡6-1與第二插針耦合透鏡6-2之間相對(duì)于平面波導(dǎo)集成芯片3的距離相同。所述陣列光發(fā)射器芯片1是直接調(diào)制激光器。

雖然本發(fā)明已經(jīng)詳細(xì)地示出并描述了一個(gè)相關(guān)的特定的實(shí)施例參考，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該能夠理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種改變。這些改變都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求所要求的保護(hù)范圍。