用于光學(xué)通信設(shè)備的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本公開一般設(shè)及用于通過光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)進行通信的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 下一代光學(xué)方案利用娃光子W實現(xiàn)功率控制和持續(xù)小型化。使用發(fā)射光學(xué)子組件 (TOSA)內(nèi)的娃光子光調(diào)制器用于大于40千兆字節(jié)(GB)傳輸速率的高速數(shù)據(jù)通信，一般需要 半導(dǎo)體激光器形式的連續(xù)光源與調(diào)制器部件對準(zhǔn)，其中光在各個透鏡或透鏡陣列的幫助下 (W最小化對準(zhǔn)工作)從激光器禪合到調(diào)制器的輸入。典型地，（一個或多個)透鏡和調(diào)制器 然后被氣密密封在合適的外殼內(nèi)W在不形成縮合的情況下冷卻組件。雖然創(chuàng)建的此種光學(xué) 設(shè)備提供更高吞吐量和小型化結(jié)構(gòu)，但是由于冷卻被氣密密封在外殼內(nèi)的其它組件(例如， 調(diào)制器)和激光器需要電能，所W運些設(shè)備的能量需求居高不下。此外，用于使在氣密密封 外殼內(nèi)的激光器的同軸度中的高度容差完美的制造要求保持嚴格，并且在一些情況下，由 于運些要求，制造被阻止或放緩。
[0003] 因此，需要針對能夠保持高吞吐量特性的具有提高的能量效率的光學(xué)設(shè)備的方 案。此外，需要針對可W使用較低成本的組件被制造的具有高吞吐量的高效光學(xué)通信設(shè)備 的方案。另外，需要針對制造能夠被更容易地執(zhí)行并且還能保持此設(shè)備所需的嚴格容差的 光學(xué)通信設(shè)備的方法的方案。
【附圖說明】
[0004] 圖中的組件相對彼此不必按比例。類似的參考標(biāo)號指全部多個視圖中的相應(yīng)部 件。
[0005] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光學(xué)通信設(shè)備的透視圖；
[0006] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的顯示在其上安裝多個激光器的單個子基座 (sub-mount)的氣密密封激光子組件；
[0007] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光學(xué)通信設(shè)備的橫截面圖；
[000引圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光學(xué)通信設(shè)備的透視圖；
[0009] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的單獨的分裝的（sub-mounted)激光器在TEC上 的布置；
[0010] 圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的單獨分裝的激光器；
[0011] 圖6B示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的單個激光器在TEC上的子基座上的布置；
[0012] 圖6C示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的兩個激光器在TEC上的單獨的子基座上的布 置，并且示出了包括間隙檢查引線鍵合毛細管的引線鍵合的路線；
[0013] 圖6D示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的四個激光器在TEC上的單獨的子基座上的布 置；
[0014] 圖6E示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的四個透鏡和引線在TEC上的四個單獨分裝的 激光器上的布置；
[0015] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的在提供機械穩(wěn)定性和改進的可靠性的TEC上 的單獨子基座上的四個激光器上的對準(zhǔn)的四個透鏡的透視圖：
[0016] 圖8A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的安裝有水平TEC的光學(xué)通信設(shè)備的透視圖；
[0017] 圖8B示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的對準(zhǔn)的光學(xué)通信設(shè)備的側(cè)視圖；
[0018] 圖9A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光學(xué)通信設(shè)備的透視圖；
[0019] 圖9B示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的對準(zhǔn)的光學(xué)通信設(shè)備的側(cè)視圖；
[0020] 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的制造的實施方式的具有預(yù)定義斷裂(break)的晶片結(jié) 構(gòu)；
[0021] 圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的制造的實施方式的具有預(yù)定義斷裂的娃光子忍片（例 如，子基座）；
[0022] 圖12A示出了根據(jù)本發(fā)明的制造的實施方式的安裝到具有預(yù)定義斷裂的載體晶片 結(jié)構(gòu)的娃光子忍片和激光器子基座；
[0023] 圖12B示出了根據(jù)本發(fā)明的制造的實施方式的具有預(yù)定義斷裂(break)的晶片結(jié) 構(gòu)的加工；
[0024] 圖13A-E示出了根據(jù)本發(fā)明的制造的實施方式的光學(xué)通信設(shè)備的加工；
[0025] 圖14A-B示出了根據(jù)本發(fā)明的制造的實施方式的光學(xué)通信設(shè)備中的信號流；
[0026] 圖15A-E示出了根據(jù)本發(fā)明的制造的另一實施方式的光學(xué)通信設(shè)備的加工；
[0027] 圖16A示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的光學(xué)通信設(shè)備的透視圖；
[0028] 圖16B示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的光學(xué)通信設(shè)備的俯視圖；
[0029] 圖16C示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的光學(xué)通信設(shè)備的橫截面圖：
[0030] 圖17A-B示出了根據(jù)本發(fā)明的制造的另一實施方式的安裝到具有預(yù)定義斷裂的載 體晶片結(jié)構(gòu)的娃光子忍片和激光器子基座；
[0031] 圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的使用高效光學(xué)通信設(shè)備的方法；W及
[0032] 圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的制造光學(xué)通信設(shè)備的方法。
【具體實施方式】 [00削概述
[0034] 根據(jù)本文公開的示例實施方式，光學(xué)通信設(shè)備可W包括用于光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)的氣密 密封子組件內(nèi)的激光器。熱電冷卻器也可W居于氣密密封子組件內(nèi)用于消散由激光器產(chǎn)生 的熱量。窗口可W形成氣密密封子組件的一部分用于在激光器和位于氣密密封子組件外的 光學(xué)輸入之間傳輸光束。光學(xué)輸入可W被連接到氣密密封子組件外的光調(diào)制器來調(diào)制光束 并發(fā)送調(diào)制的光學(xué)信號到光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)。
[0035] 在另一示例實施方式中，激光器可W在氣密密封光學(xué)子組件上接收來自外部源的 的電輸入。作為響應(yīng)，氣密密封光學(xué)子組件內(nèi)的子基座上的激光器可W對應(yīng)于電輸入被啟 動。氣密密封子組件的外的光調(diào)制器可W接收第一激光器的輸出并且調(diào)制所述光并將被調(diào) 制的光通過形成光學(xué)通信設(shè)備的一部分的光學(xué)連接器發(fā)送到光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)。
[0036] 本文公開的進一步示例性實施方式可W提供制造光學(xué)通信設(shè)備和氣密密封子組 件的方法。在一個示例實施方式中，制造光學(xué)通信設(shè)備的方法可W包括定位第一子基座，該 第一子基座被配置為容納在載體晶片上的大致鄰近載體晶片上的第一預(yù)定義斷裂線的光 學(xué)激光器。第二子基座然后被配置為容納在同一載體晶片上的大致鄰近載體晶片上的第二 預(yù)定義斷裂線的光調(diào)制器?？蛇x地，錯夾工具或倒金字塔工具然后可W被用于對準(zhǔn)第一子 基座和第二子基座使得第一子基座上的激光器/透鏡和第二子基座上的調(diào)制器被粗略地預(yù) 對準(zhǔn)，隨后針對透鏡使用精細對準(zhǔn)步驟來最大化激光器和調(diào)制器之間的光禪合。
[0037] 第一子基座能夠進一步被氣密密封在子組件中。子組件中的窗口與光學(xué)激光器的 輸出對準(zhǔn)。光學(xué)設(shè)備平臺和子組件然后可W彼此相鄰地放置使得第一子基座和第二子基座 可選地被動地重新對準(zhǔn)，因此允許第一子組件內(nèi)的（一個或多個)激光器與光調(diào)制器的（一 個或多個)輸入對準(zhǔn)。
[0038] 在本文公開的替代示例性實施方式中，制造光學(xué)通信設(shè)備的方法可能需要在子基 座上靠近(approximate to)被配置為容納光學(xué)激光器的該子基座的部分處制備第一預(yù)定 義斷裂線和在子基座上靠近被配置為容納光調(diào)制器的該子基座的部分處制備第二預(yù)定義 斷裂線。該子基座然后可W垂直于TEC并且平行于光學(xué)設(shè)備平臺（即，光具座)被附連。在第 一斷裂線和第二斷裂線之間的子基座的部分然后可W被去除W便允許根據(jù)本文公開的方 法的進一步制造。
[0039] 說明
[0040] 在一些光學(xué)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，使用的激光器需要使用熱電冷卻器(TEC)進行溫度控制 W維持輸出波長和/或功率。為了避免溫度受控(被冷卻）區(qū)域的縮合，密封外殼被用于包圍 電氣組件、調(diào)制器和激光器。例如，在光學(xué)設(shè)備應(yīng)用中，發(fā)射光學(xué)子組件(TOSA)可W通過將 組件氣密密封在合適的外殼內(nèi)被產(chǎn)生。W運種方式，組件(其通常包括激光器和光調(diào)制器） 可W在不在光學(xué)設(shè)備內(nèi)形成有問題的縮合的情況下被冷卻。因此，經(jīng)由氣密密封的激光器 和調(diào)制器組件外殼，TOSA可W通過連接引線獲得電輸入信號，并通過光學(xué)插座(例如，光學(xué) 連接器或接插線被插入插座W通過光纖將光引導(dǎo)到其最終目的地)輸出光學(xué)信號。
[0041] 雖然產(chǎn)生的此種光學(xué)設(shè)備提供更高吞吐量和小型化結(jié)構(gòu)，但是由于冷卻被氣密密 封在外殼內(nèi)的其它組件(例如，調(diào)制器)和激光器需要電能，所W運些設(shè)備的能量需求居高 不下。運是至少部分地因為全部組件都位于TEC上并且通向調(diào)制器的多個短引線鍵合增加 了功耗。
[0042] 此外，因為調(diào)制器在密封封閉的結(jié)構(gòu)內(nèi)，所W包括多條RF線的電引線必須從外殼 的內(nèi)部布線通過不導(dǎo)電絕緣(例如陶瓷)到連接器部，同時保持包裝的密封性，從而產(chǎn)生額 外的制造費用和困難。因此，連接器的最終設(shè)計仍然很重要，因為密封RF饋通過與低成本的 DC饋通(例如，玻璃或金屬)相比更昂貴。此外，用于使在密封外殼內(nèi)的激光器的同軸度中的 高度容差完美的制造要求保持嚴格，并且在一些情況下，由于運些要求，制造被禁止或減 緩。
[0043] 在示例實施方式中，本文公開的光學(xué)通信設(shè)備可W具有激光器的密封子組件和集 成在堅固光學(xué)平臺或工作臺內(nèi)的熱電冷卻器(TEC)，該堅固光學(xué)平臺或工作臺還保持光學(xué) 組件(例如，隔離器、光調(diào)制器、反射鏡、連接器和電子忍片/電路）。在不影響性能并保證最 高產(chǎn)量可能的情況下，通過使用TO行業(yè)部件，該創(chuàng)造性設(shè)備的成本可W比傳統(tǒng)設(shè)計小。在本 文公開的各種實施方式中，多個激光器可W被放置在密封包裝內(nèi)W允許多信道傳輸。密封 外殼上的窗口帽可W允許未密封的組件從密封的激光器組件接收信息和向密封的激光器 組件發(fā)送信息。W該方式，該設(shè)備消耗的能量比傳統(tǒng)的光學(xué)設(shè)備配置消耗的能量少。
[0044] 本公開還提供用于吸收熱電冷卻器(TEC)的大高度容差的方法，該大高度容差能 夠是在加或減0.1毫米(mm)的范圍內(nèi)，而不影響光學(xué)封裝的穩(wěn)定性。此外，本文公開的示例 性實施方式允許單個激光器的預(yù)燒(burn-in) W最大化產(chǎn)量，并還允許W-定間距布置的 激光器能夠使用透鏡陣列并且將光禪合到相同間距的具有多個輸入的調(diào)制器。激光器可W 是在子基座上，諸如陶瓷。
[0045] 在本文公開的另一個示例性實施方式中，該創(chuàng)造性光學(xué)通信設(shè)備還可W具有形成 氣密密封組件的一部分的窗口，用于在激光器和位于所述氣密密封組件外部的光輸入之間 進行通信。光學(xué)輸入和/或多個輸入可W被禪合到光調(diào)制器(包括娃光子），通過光調(diào)制器可 W在來自激光器的信號上執(zhí)行信號處理。引導(dǎo)激光的隔離器可W是在密封組件外部或內(nèi) 部。光學(xué)通信設(shè)備還可W具有用于與光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)通信的光學(xué)輸出。也可W使用從光學(xué)輸 出接收光學(xué)信號和接入光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)的各種類型的光學(xué)連接器。
[0046] 可W用于光學(xué)通信設(shè)備的TEC能夠在氣密密封組件內(nèi)被垂直地或水平地定向。如 果被垂直定向，激光器的高度容差調(diào)整可W通過垂直地調(diào)整激光器在TEC的位置被進行。如 果被水平地定向，激光器和光學(xué)輸入之間的高度調(diào)整可W通過改變氣密密封組件的底蓋或 光調(diào)制器的深度或機關(guān)器安裝的深