有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板和光互連模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板，以及應(yīng)用該種有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板的光互連模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器機(jī)房需要使用大量中短距離(小于300m)的光互連傳輸產(chǎn)品，如有源光纜(AOC)和可插拔接口( QSFP)等可插拔光模塊。此類產(chǎn)品的核心部件包括激光器、激光器驅(qū)動、探測器以及探測器后置放大芯片。然而，在這類產(chǎn)品的使用過程中，一旦出現(xiàn)故障，將無法判斷問題出現(xiàn)在哪兒，尤其是發(fā)射端的激光器及其驅(qū)動電路故障，將會導(dǎo)致傳輸信號失真。目前比較常見的發(fā)端功率實時監(jiān)測主要是通過設(shè)置光路分支，如圖1所示，激光器105的發(fā)射光通過光纖106傳輸之前，激光器105的光功率分為兩個支路，一路101用于信號傳輸，另一路102用于監(jiān)控。這種方法，需要加入濾波器104用以分光，并在監(jiān)測光路102上加入功率監(jiān)測器103，如此就要從激光器105的發(fā)光功率中犧牲一部分傳輸功率用于監(jiān)控，在增加電路復(fù)雜性的同時，降低了本來發(fā)光功率就不是很高的光電轉(zhuǎn)化器件的功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板，解決了光互連模塊發(fā)端功率監(jiān)測需要分光的問題。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板，包括:至少一個通孔，用于插入光纖來為激光器的發(fā)射光提供光通路;至少一個光電探測區(qū)域，設(shè)置在所述至少一個通孔的端面上，用于探測所述激光器的發(fā)射光的反射光，并將探測到的所述反射光轉(zhuǎn)換為電信號。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種應(yīng)用前述有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板的光互連模塊，包括:激光器、有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板、激光器驅(qū)動芯片，其中，所述激光器中的每一個發(fā)光單元與所述有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板上的一個通孔光學(xué)對準(zhǔn)，并且所述激光器芯片通過所述凸點與所述有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板電連接，所述有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板通過所述第二類焊盤與所述激光器驅(qū)動芯片電連接。
[0006]本發(fā)明實施例提供的一種有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板和應(yīng)用該有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板的光互連模塊，具有光功率監(jiān)測功能，可以在不損耗激光器有用發(fā)光功率的情況下，利用其反射產(chǎn)生的無用光實現(xiàn)對激光器發(fā)光功率的實時監(jiān)測，提高了傳輸系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說明】
[0007]圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中的激光器發(fā)光功率監(jiān)測原理圖；
[0008]圖2所示為本發(fā)明一實施例提供的有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板的局部示意圖；
[0009]圖3所示為本發(fā)明一實施例提供的有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板實現(xiàn)功率監(jiān)測的原理圖；
[0010]圖4所示為本發(fā)明一實施例提供的有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板的局部示意圖；
[0011]圖5所示為本發(fā)明一實施例提供的有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板的局部示意圖；
[0012]圖6所示為本發(fā)明一實施例提供的應(yīng)用圖5所示有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板的光互連模塊截面示意圖；以及
[0013]圖7所示為本發(fā)明一實施例提供的光電互連模塊示意圖；
[0014]圖8a_8d所示為本發(fā)明一實施例提供的有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板中光電探測區(qū)域的制備過程分解示意圖；
[0015]圖9a_9d所示為本發(fā)明另一實施例提供的有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板中光電探測區(qū)域的制備過程分解示意圖；
[0016]圖1Oa-1Og所示為本發(fā)明另一實施例提供的有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板中光電探測區(qū)域的制備過程分解示意圖；
[0017]圖1la-1lk所示為本發(fā)明另一實施例提供的有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板中光電探測區(qū)域的制備過程分解示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019]圖2所示為本發(fā)明一實施例提供的有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板的局部示意圖。根據(jù)本實施方式的有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板包括:至少一個通孔I，至少一個光電探測區(qū)域2。其中:至少一個通孔I，用于插入光纖來為激光器的發(fā)射光提供光通路。優(yōu)選地，為了降低激光器與光纖之間的耦合損耗，可以將光纖一端的裸露部分插入通孔，直到光纖端面與通孔端面平齊。至少一個光電探測區(qū)域2，設(shè)置在所述至少一個通孔的端面上，用于探測所述激光器的發(fā)射光的反射光，并將所述探測到的反射光轉(zhuǎn)換為電信號。根據(jù)本實施方式的光互連模塊，當(dāng)激光照射到陣列式通孔的入口邊緣會發(fā)生反射，反射光在激光器芯片與有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板界面之間發(fā)生若干次反射之后，必定會照射到有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板的光電探測區(qū)域，反射光會在該區(qū)域產(chǎn)生電流，通過電路對該電流信號實現(xiàn)提取、處理之后，通過實時監(jiān)測該電信號即可實現(xiàn)對激光器發(fā)光功率的監(jiān)測。
[0020]圖3所示為本發(fā)明一實施例提供的有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板實現(xiàn)功率監(jiān)測的原理圖。從圖中可以看出:激光器芯片11上的一個發(fā)光單元19孔徑為8微米，裸光纖17直徑(附圖中的距離AB)為50微米，帶包層的光纖18直徑(附圖中的距離⑶)為125微米。假定激光器芯片界面的反射系數(shù)為0.5，光纖端面(忽略裸光纖與光纖包層反射系數(shù)的差別)的反射系數(shù)為0.04。則，
[0021]當(dāng)激光器芯片11與有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板10相距70-80微米時，激光器芯片11中一個發(fā)光單元19發(fā)射的光，經(jīng)過四次反射會到達(dá)光電探測區(qū)域2的e點。則光電探測區(qū)域可以探測到的功率可以通過下列計算過程得到:
[0022]假設(shè)激光器芯片11中一個發(fā)光單元19發(fā)射功率為I，
[0023]發(fā)光單元19發(fā)射的光照射在裸光纖17的a點，即在a處發(fā)生第一次反射。從a處反射的光功率= 0.04X1;
[0024]經(jīng)過第一次反射的光照射到激光器芯片界面，在b處發(fā)生第二次反射。從b處反射的光功率= 0.5X0.04X1;
[0025]經(jīng)過第二次反射的光照射到光纖包層18的c點。從c處反射的光功率=0.04X0.5X0.04X1；
[0026]經(jīng)過第三次反射的光再次照射到激光器芯片11界面，并在位置d發(fā)生第四次反射。從位置d處反射的光功率=0.5X0.04X0.5X0.04X1 = 4X 10—4。該功率即照射到光電探測區(qū)域2的e點的光功率，通過對該部分的光照射光電探測區(qū)域2產(chǎn)生的電壓和/或電流的監(jiān)測，即可實現(xiàn)對激光器芯片11發(fā)光單元19發(fā)射功率的監(jiān)測。
[0027]應(yīng)當(dāng)知道，根據(jù)本實施方式的各種參數(shù)僅是示例性的，可以根據(jù)實際情況更改或設(shè)定，這里主要是描述功率監(jiān)測原理的實現(xiàn)過程。
[0028]優(yōu)選地，如圖2所示，將至少一個光電探測區(qū)域2中的每個光電探測區(qū)域2實施成包圍一個通孔I的結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)布局可以使光盡可能經(jīng)歷較少的反射次數(shù)就可以照射到光電探測區(qū)域，確保反射光足以使光電探測區(qū)域產(chǎn)生電流。
[0029]優(yōu)選地，光電探測區(qū)域2采用雙金屬接觸半導(dǎo)體(MSM)光電探測器結(jié)構(gòu)，它是利用MSM-PD (Metal-Semiconductor-Metal)即雙金屬接觸半導(dǎo)體的光電特性，在光的照射下產(chǎn)生電流這一特性來實現(xiàn)對光功率的監(jiān)測。該雙金屬接觸半導(dǎo)體光電探測器結(jié)構(gòu)采用肖特基接觸，不需要使用離子注入的摻雜工藝，因而制備工藝穩(wěn)定、簡單、價格低。
[0030]應(yīng)當(dāng)知道，根據(jù)本發(fā)明實施方式的有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板中的光電探測區(qū)域和通孔的個數(shù)是不固定的，可以根據(jù)激光器中發(fā)光單元的個數(shù)合理配置。
[0031]圖4所示為本發(fā)明一實施例提供的有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板的局部示意圖。從圖中可以看出，根據(jù)本實施方式的有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板進(jìn)一步包括第一類焊盤3、以及再布線層4。其中第一類焊盤3用于提取并傳遞由反射光照射到光電探測區(qū)域2而產(chǎn)生的電信號，在本發(fā)明一實施例中第一類焊盤3可與電信號測量裝置電連接或與一 PCB電路板電連接，以對光電探測區(qū)域2產(chǎn)生的電信號完成提取和傳遞，進(jìn)而實現(xiàn)監(jiān)測;再布線層4設(shè)置在包含有通孔I的端面上。第一類焊盤3通過再布線層4與一個光電探測區(qū)域2電連接。應(yīng)當(dāng)知道第一類焊盤3的數(shù)量與光電探測區(qū)域2的數(shù)量有關(guān)，每2個第一類焊盤3對應(yīng)I個光電探測區(qū)域2，圖4中所給出的只是示意性的，具體數(shù)量不限定。根據(jù)本實施方式，可以為反射光作用在光電探測區(qū)域產(chǎn)生的電流建立回路，只要對該回路電流進(jìn)行實時監(jiān)測，就可以實現(xiàn)對反射到光電探測區(qū)域的光功率的實時監(jiān)測。
[0032]圖5所示為本發(fā)明一實施例提供的有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板的局部示意圖。從圖中可以看出，根據(jù)本實施方式的有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板，進(jìn)一步包括第二類焊盤5、以及凸點6，其中第二類焊盤5用于連接外設(shè)的印刷電路板；凸點6設(shè)置在包含有通孔I的端面上，用于連接激光器芯片。第二類焊盤5通過再布線層4與凸點6電連接。根據(jù)本實施方式實現(xiàn)了對有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板輸出端口的重新布局，便于與外部芯片的電連接，有利于整個模塊的集成化和微型化。
[0033]圖6所示為本發(fā)明一實施例提供的應(yīng)用圖5所示有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板的光互連模塊截面示意圖。根據(jù)本實施方式的光互連模塊，包括:激光器芯片11、有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板10、激光器驅(qū)動芯片12。其中，激光器芯片11中的每一個發(fā)光單元19與有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板10的一個通孔光學(xué)對準(zhǔn)，激光器芯片11通過凸點6與有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板10電連接，有源光學(xué)轉(zhuǎn)接板10通過第二