摘 要：本文介紹了10gb／s光收發(fā)模塊的封裝技術(shù)。準平面封裝技術(shù)非常適合于大規(guī)模制造的老器件，已廣泛應(yīng)用于各類激光器和接收器中。
關(guān)鍵詞：光收發(fā)模塊，準平面，封裝技術(shù),封裝 中圖分類號：tn305.94文獻標(biāo)識碼：a文章編號：1681-1070(2005)07-10-04 1 10gb／s光收發(fā)模塊 眾所周知，光通信市場連續(xù)增長的關(guān)鍵是低成本光器件技術(shù)的發(fā)展。光通信應(yīng)用標(biāo)準的開發(fā)和光收發(fā)器應(yīng)用的增長，為發(fā)展10gb／s速率光通信應(yīng)用的低成本技術(shù)提供了機遇。為了充分利用這個機遇，光器件制造商們需要開發(fā)一種靈活的器件級封裝方法。 10gb／s光通信標(biāo)準與主要應(yīng)用如表1所示。目前，在l0gb／s光通信數(shù)據(jù)率中有三個重要工業(yè)標(biāo)準：telcordia gr-253-core(oc-192)(及相關(guān)的itu-t.g.691sdh『stm一64』和itu-tg.709光傳輸網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準)；ieee802.3ae 10gigabit以太網(wǎng)標(biāo)準和10gb／s變型的光纖信道標(biāo)準。這些光通信標(biāo)準也驅(qū)動了對新型封裝技術(shù)的需求。雖然每種光通信標(biāo)準的數(shù)據(jù)率和格式稍有不同，但是采用這些標(biāo)準的光器件技術(shù)已可以滿足實際應(yīng)用需求。 10gb／s光器件發(fā)展的一個重要趨勢是將光發(fā)射和接收器件與高速電子學(xué)集成的模塊。這種器件也稱為收發(fā)器，常用于1gb以太網(wǎng)和l～2gb／s光纖信道中。近年來，已由分市立器件和高速電子元器件組合構(gòu)成了0c-48(2.5gb／s)和oc-192(10gb／s)sonet線路卡。特別是在最近兩年，國際上已成立了幾個有關(guān)10gb／s光收發(fā)器的多源協(xié)議(msas)組織，發(fā)展趨勢是采用這些msa的10gb／s光收發(fā)模塊(見圖1)逐漸替代分立器件。 微型模塊可形成具有非致冷激光器和高性能pin或apd基接收器的小管腳收發(fā)器。這些激光器和接收器模塊與各種高速電子芯片集成，以便構(gòu)成基于300針msa或xenpak模塊msa規(guī)范的光收發(fā)器。圖2為intel 公司開發(fā)的300針msa sff光收發(fā)器照片。 2 10gb／s光收發(fā)模塊的構(gòu)成 10gb／s光收發(fā)模塊主要由激光器和接收器組成。為滿足光纖鏈路的距離要求，通常在不同的光通信應(yīng)用中要求不同的光功率預(yù)算和色散參數(shù)。為了獲得實際應(yīng)用中所要求的綜合配置，則需要幾種不同類型的激光器和接收器。表2為通用10gb／s系列的應(yīng)用和光器件技術(shù)。 2.1 激光器 在850nm波長工作的垂直腔表面發(fā)射激光器(vcsel)可用于企事業(yè)單位的甚短距離(vsr)多模光纖應(yīng)用收發(fā)器。長波長(1 310nm)vcsel還在發(fā)展之中，在解決了器件的關(guān)鍵特性參數(shù)之后可獲得低成本器件，并日．將取代側(cè)面發(fā)射的激光器。 工作在1 310nm波長的法布里-珀羅(fp)或分布反饋(dfb)激光器一般用于接入網(wǎng)和交接箱與交接箱之問互連的vsr和短距離(600m～20km)單模光纖應(yīng)用。為滿足10gb／s fp和dfb激光器性能和壽命要求，要求激光器保持在適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟?35℃或35℃以下)，這就需要采用熱電致冷器(tec)。但是，采用tec既增加了成本，又常常不可靠，而且在高溫工作時還消耗了有效功率。如今已有無制冷器工作并仍可滿足性能和壽命要求的dfb激光器。雖然它還有封裝和控制的問題，并且還不夠緊湊，但由于非致冷激光器在高溫工作時有較低的消耗功率，所以與有制冷激光器相比還是有顯著的優(yōu)勢。 一般是采用直接調(diào)制激光器，即通過接通和斷開激光器進行調(diào)制。在1550nm波長工作的電吸收調(diào)制激光器(eml)一般用于中距離(25～40km)光通信。這種激光器由與外調(diào)制器的電吸收(ea)部分單片集成的dfb激光器構(gòu)成。為了滿足更多的應(yīng)用和更長距離，可將ea作為一個分離的芯片單獨制作，然后再與激光器芯片共封裝，那么該器件的ea部分則可達到最佳化。雖然這種激光器成本降低，但其調(diào)制器光譜較窄，并且又由于通過ea部分有較高的損耗，所以限制了光輸出功率。因此，對于dwdm系統(tǒng)和長距離(80km)光
(中國電子科技集團公司第四十四研究所，重慶400060) |
摘 要：本文介紹了10gb／s光收發(fā)模塊的封裝技術(shù)。準平面封裝技術(shù)非常適合于大規(guī)模制造的老器件，已廣泛應(yīng)用于各類激光器和接收器中。
關(guān)鍵詞：光收發(fā)模塊，準平面，封裝技術(shù),封裝 中圖分類號：tn305.94文獻標(biāo)識碼：a文章編號：1681-1070(2005)07-10-04 1 10gb／s光收發(fā)模塊 眾所周知，光通信市場連續(xù)增長的關(guān)鍵是低成本光器件技術(shù)的發(fā)展。光通信應(yīng)用標(biāo)準的開發(fā)和光收發(fā)器應(yīng)用的增長，為發(fā)展10gb／s速率光通信應(yīng)用的低成本技術(shù)提供了機遇。為了充分利用這個機遇，光器件制造商們需要開發(fā)一種靈活的器件級封裝方法。 10gb／s光通信標(biāo)準與主要應(yīng)用如表1所示。目前，在l0gb／s光通信數(shù)據(jù)率中有三個重要工業(yè)標(biāo)準：telcordia gr-253-core(oc-192)(及相關(guān)的itu-t.g.691sdh『stm一64』和itu-tg.709光傳輸網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準)；ieee802.3ae 10gigabit以太網(wǎng)標(biāo)準和10gb／s變型的光纖信道標(biāo)準。這些光通信標(biāo)準也驅(qū)動了對新型封裝技術(shù)的需求。雖然每種光通信標(biāo)準的數(shù)據(jù)率和格式稍有不同，但是采用這些標(biāo)準的光器件技術(shù)已可以滿足實際應(yīng)用需求。 10gb／s光器件發(fā)展的一個重要趨勢是將光發(fā)射和接收器件與高速電子學(xué)集成的模塊。這種器件也稱為收發(fā)器，常用于1gb以太網(wǎng)和l～2gb／s光纖信道中。近年來，已由分市立器件和高速電子元器件組合構(gòu)成了0c-48(2.5gb／s)和oc-192(10gb／s)sonet線路卡。特別是在最近兩年，國際上已成立了幾個有關(guān)10gb／s光收發(fā)器的多源協(xié)議(msas)組織，發(fā)展趨勢是采用這些msa的10gb／s光收發(fā)模塊(見圖1)逐漸替代分立器件。 微型模塊可形成具有非致冷激光器和高性能pin或apd基接收器的小管腳收發(fā)器。這些激光器和接收器模塊與各種高速電子芯片集成，以便構(gòu)成基于300針msa或xenpak模塊msa規(guī)范的光收發(fā)器。圖2為intel 公司開發(fā)的300針msa sff光收發(fā)器照片。 2 10gb／s光收發(fā)模塊的構(gòu)成 10gb／s光收發(fā)模塊主要由激光器和接收器組成。為滿足光纖鏈路的距離要求，通常在不同的光通信應(yīng)用中要求不同的光功率預(yù)算和色散參數(shù)。為了獲得實際應(yīng)用中所要求的綜合配置，則需要幾種不同類型的激光器和接收器。表2為通用10gb／s系列的應(yīng)用和光器件技術(shù)。 2.1 激光器 在850nm波長工作的垂直腔表面發(fā)射激光器(vcsel)可用于企事業(yè)單位的甚短距離(vsr)多模光纖應(yīng)用收發(fā)器。長波長(1 310nm)vcsel還在發(fā)展之中，在解決了器件的關(guān)鍵特性參數(shù)之后可獲得低成本器件，并日．將取代側(cè)面發(fā)射的激光器。 工作在1 310nm波長的法布里-珀羅(fp)或分布反饋(dfb)激光器一般用于接入網(wǎng)和交接箱與交接箱之問互連的vsr和短距離(600m～20km)單模光纖應(yīng)用。為滿足10gb／s fp和dfb激光器性能和壽命要求，要求激光器保持在適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟?35℃或35℃以下)，這就需要采用熱電致冷器(tec)。但是，采用tec既增加了成本，又常常不可靠，而且在高溫工作時還消耗了有效功率。如今已有無制冷器工作并仍可滿足性能和壽命要求的dfb激光器。雖然它還有封裝和控制的問題，并且還不夠緊湊，但由于非致冷激光器在高溫工作時有較低的消耗功率，所以與有制冷激光器相比還是有顯著的優(yōu)勢。 一般是采用直接調(diào)制激光器，即通過接通和斷開激光器進行調(diào)制。在1550nm波長工作的電吸收調(diào)制激光器(eml)一般用于中距離(25～40km)光通信。這種激光器由與外調(diào)制器的電吸收(ea)部分單片集成的dfb激光器構(gòu)成。為了滿足更多的應(yīng)用和更長距離，可將ea作為一個分離的芯片單獨制作，然后再與激光器芯片共封裝，那么該器件的ea部分則可達到最佳化。雖然這種激光器成本降低，但其調(diào)制器光譜較窄，并且又由于通過ea部分有較高的損耗，所以限制了光輸出功率。因此，對于dwdm系統(tǒng)和長距離(80km)光
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