[發(fā)明專利]用于光發(fā)射器系統(tǒng)的提高效率的加熱激光器封裝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480046948.9
• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN105518949B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭軍;汪誼;何宜龍
• 申請（專利權(quán)）人: 祥茂光電科技股份有限公司
• 主分類號: H01S5/02
• 分類號: H01S5/02
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33228
• 代理人: 李迎春

一種加熱激光器封裝通常包括位于單個激光器封裝中的激光二極管、加熱電阻器和晶體管。加熱電阻器和晶體管形成加熱電路，且位于與激光二極管鄰接的載體上。晶體管用以控制至加熱電阻器的驅(qū)動電流，以及晶體管產(chǎn)生的任意額外容量有助于加熱激光二極管，由此增加系統(tǒng)的熱效率。加熱激光器封裝可用于溫控多信道模塊光發(fā)射次模塊中，光發(fā)射次模塊可用于多信道光收發(fā)器中。光收發(fā)器用于波分復用光學系統(tǒng)例如波分復用無源光網(wǎng)絡(luò)中的光線路終端中。

技術(shù)領(lǐng)域

本揭露關(guān)于光發(fā)射器，尤其是一種具有提高效率的加熱激光器封裝，用于提供熱控制的多信道光發(fā)射次組件(transmitter optical subassembly；TOSA)中。

背景技術(shù)

光通訊網(wǎng)絡(luò)一度通常是“點對點”類型的網(wǎng)絡(luò)，包括通過光纖連接的發(fā)射器和接收器。這種網(wǎng)絡(luò)相對容易構(gòu)造，但配備許多光纖來連接多個用戶。隨著與此網(wǎng)絡(luò)連接的用戶數(shù)目增加以及光纖數(shù)迅速增加，配備和管理許多光纖則變得復雜且昂貴。

通過使用從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送端例如光線路終端(Optical Line Terminal，OLT)到遠達20公里或以上的遠程分支點的單個“主干(trunk)”光纖，無源光網(wǎng)絡(luò)(Passive OpticalNetwork，PON)解決了這個問題。開發(fā)這種無源光網(wǎng)絡(luò)的一個挑戰(zhàn)是有效利用主干光纖的容量，從而在主干光纖上傳送最大可能量的信息。使用波分復用(Wavelength DivisionMultiplexing，WDM)在不同波長上將不同的光信號多路復用，光纖通訊網(wǎng)絡(luò)可增加在單個光纖上載送的信息量。舉例來說，波分復用型的無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON)中，單個主干光纖將多信道波長的光信號載送至光分支點，以及載送來自光分支點的多信道波長的光信號。通過引導到個體用戶或者來自個體用戶的不同波長的信號，分支點提供簡單的路由功能。在這種情況下，每個用戶被分配在其上發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的一個或多個信道波長。

為了在多信道波長上發(fā)送與接收光信號，波分復用型的無源光網(wǎng)絡(luò)中的光線路終端包括多信道光發(fā)射次模塊和多信道光接收次模塊(Receiver Optical Subassembly，ROSA)。光發(fā)射次模塊的一個例子包括光耦合于陣列波導光柵(Arrayed WaveguideGrating，AWG)的激光器的陣列，以組合多信道波長的多個光信號。為了提供不同的信道波長，多信道光發(fā)射次模塊中使用可調(diào)諧激光器，以及可調(diào)諧激光器發(fā)出的波長隨著溫度的變化而變化。波分復用型無源光網(wǎng)絡(luò)中，所期望的波長準確度或精度往往取決于信道波長的數(shù)量和間距，并且可通過控制溫度而在光發(fā)射次模塊中被控制。舉例來說，在100G的密集波分復用(DWDM)系統(tǒng)中，溫度需要控制在±0.5℃以內(nèi)以保持±0.5納米的波長精度，以及溫度范圍需要大于4℃以提供期望的激光二極管的波長產(chǎn)量。

這種光線路終端收發(fā)器組件的一個挑戰(zhàn)是，在相對小的空間中并且利用相對低的功耗對激光器的陣列提供充分溫度控制。激光器陣列中控制個體激光二極管的溫度的一種方式是針對各個激光二極管的每一個使用單獨的溫控裝置，例如熱電致冷器(TEC)和溫度監(jiān)測器(例如，熱敏電阻)，以在監(jiān)測溫度的基礎(chǔ)上針對每一激光器提供閉環(huán)的溫度控制。舉例來說，為了支持光發(fā)射次模塊中的16個信道，將需要16個熱電致冷器、16個熱敏電阻、用于熱敏電阻的32個端口，以及用于控制這些元件的每一個的電路。這種閉環(huán)系統(tǒng)需要更復雜的電路設(shè)計和更高的成本，不適合用于較小外形因數(shù)的光線路終端收發(fā)器組件內(nèi)。用于熱調(diào)諧激光器的加熱和溫度控制的另一挑戰(zhàn)是在光線路終端組件的功率預算內(nèi)操作。

發(fā)明內(nèi)容