[發明專利]可插拔的光收發一體模塊

無效

• 申請號: 200910087340.1
• 申請日: 2009-06-17
• 公開（公告）號: CN101923193A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 李寶霞;萬里兮
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42;H04B10/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及一種光模塊，更具體地說，是涉及一種基于激光器陣列和光電探測器陣列的可插拔的光收發一體模塊。

背景技術

以光纖為光傳輸載體的光通信技術已經成熟應用在骨干網、城域網、局域網等不同級別的通信網中。隨著下一代計算機、服務器、通信設備等向高頻高速發展，受損耗、輻射、串擾等因素的影響，傳統的基于銅線的電互連將很難再繼續為框間、板間以及芯片間等甚短距離的高速信息交換提供支持。光互連由于其大容量、高速率、低時延、低功耗等優點，將代替銅線為高性能系統提供甚短距離上的物理連接。

并行光互連通過多根相互平行的光纖或光波導傳輸多路信號，可以在高帶寬下實現較遠距離的傳輸。由于電子系統中傳輸的都是電信號，要用光作為信號載體，并通過光傳輸介質實現一定距離上電子系統或子系統之間的信號交換，電-光轉換和光-電轉換器件必不可少。垂直腔表面發射激光器(VCSEL)是并行光互連普遍采用的發光器件，其優點包括：閾值電流低；諧振腔小、易于單縱模工作；發射窗口呈圓形對稱，光束質量好，易于與光纖耦合；出光方向垂直于襯底表面，易于制備一維和二維陣列。相應于垂直腔表面發射激光器(VCSEL)，表面受光的光電二極管是并行光互連普遍采用的光電探測器。與支持長距離通信的光收發模塊不同，甚短距離光收發模塊對尺寸、成本更加敏感。具有小型化、低成本、寬帶寬、高可靠性的并行光互連模塊是解決短距離超大容量信息的高速處理、交換、存儲和傳輸等技術瓶頸的關鍵產品。

與僅具有單一光發射或光接收功能的光發射模塊和光接收模塊不同，光收發一體模塊是將分離的光發射器和光接收器封裝為一體，具有同時將接收到的高速電信號轉換成高速光信號和將接收到的高速光信號轉換成高速電信號的功能，所以在一個信息傳輸節點上一個光收發一體模塊可以代替一對光發射模塊和光接收模塊，同時光收發一體模塊在空間占用尺寸和成本方面都占有優勢。

為實現框間、板間以及高速芯片之間的并行光互連，并行光互連模塊需要與框內的印刷電路板、板內的印刷電路板以及安裝高速芯片的印刷電路板進行電連接。采用焊錫膏、焊球或金屬凸點和表面貼裝技術是實現并行光互連模塊和印刷電路板之間電連接的方法之一，但是這種方法使得并行光互連模塊在和印刷電路板之間完成電連接后不易更換，給并行光互連模塊的使用和維護帶來不便。可插拔的高速電連接器是解決上述問題的有效手段。

綜上所述，用于短距離大容量并行光互連的高性能、低成本、可插拔的光收發一體模塊具有強大的市場潛力。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種可插拔的光收發一體模塊，該模塊結構簡單，適于低成本大批量生產，同時體積小，外觀簡潔，使用方便。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種可插拔的光收發一體模塊，該可插拔的光收發一體模塊包含：

散熱片1；

安裝在散熱片1上的高速多層有機基板2；

在高速多層有機基板2中心位置的鏤空區域放置的硅基板8；

安裝在高速多層有機基板2背面的微控制器9；

安裝在硅基板8正面的激光器陣列芯片4、光電探測器陣列芯片5、激光驅動器陣列芯片6和跨阻放大器及限幅放大器陣列芯片7；

安裝在高速多層有機基板2正面，并覆蓋在硅基板8、激光器陣列芯片4、光電探測器陣列芯片5、激光驅動器陣列芯片6和跨阻放大器及限幅放大器陣列芯片7上的高速電連接器10；以及

光纖帶11和光纖連接器12。

上述方案中，所述激光器陣列芯片4和所述光電探測器陣列芯片5通過倒裝技術倒扣安裝在硅基板8上，所述激光驅動器陣列芯片6和所述跨阻放大器及限幅放大器陣列芯片7通過裸芯片貼裝技術貼裝在硅基板8上。

上述方案中，所述硅基板8上制備有微通孔陣列13，所述光纖帶11通過該微通孔陣列13實現其十二根光纖的端面在硅基板8上的精確定位。

上述方案中，所述光纖帶11是一維1×12陣列的，其一端連接光纖連接器12，另一端穿過散熱片1和硅基板8與激光器陣列芯片4和光電探測器陣列芯片5進行光耦合，其第二根到第五根的四根光纖分別與所述激光器陣列芯片4上的四個等間距排列的光發射點進行光耦合，第八根到第十一根的四根光纖分別與所述光電探測器陣列芯片5上的四個等間距排列的光接收點進行光耦合，第一根光纖、第六根光纖、第七根光纖和第十二根光纖閑置。

上述方案中，所述高速電連接器10安裝在高速多層有機基板2正面，并覆蓋硅基板8和位于硅基板8上的激光器陣列芯片4、光電探測器陣列芯片5、激光驅動器陣列芯片6、跨阻放大器及限幅放大器陣列芯片7。