具有內部器件的模塊化電晶體外形罐的製作方法
2023-07-28 01:21:51
專利名稱：具有內部器件的模塊化電晶體外形罐的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及具有用於數據傳輸的光電器件的光學裝置，尤其是，本發
明涉及組成具有多種內部器件的電晶體外形(TO)罐的光學組件。
背景技術：
光學數據通信進步的近來趨勢導致了更小的器件和更快的數據傳輸率。雖 然發明者已經成功地生產更小和更快的光電發射器，但是更小發射器的可靠性 已經存在問題。部分地，這是由與生產功能可靠的微型發射器所需的複雜製造 技術關聯的固有問題產生的。從而，隨著尺寸的減小，不能工作的微型發射器 的百分比增加。
增加光電發射器不能工作的可能性的一個結果是製造成本的猛烈增長，其 必須由可工作的發射器來補償。這是因為一些光電發射器處於生產前期，或在 能夠執行例如預燒的功能測試之前基本完成。由於此，在做出關於是否按預期 運行的確定之前，不能工作的發射器可能有昂貴的器件被安裝。製造商為了避 免虧本運營，在定價功能光電發射器和利用其的光通信設備時，必須考慮到不 能工作器件的某一百分比。
對抗這種問題的一個方法已經採用放置光電發射器的某些器件遠離雷射 器裝置，尤其是在電晶體外形罐("TO-can")裝置內。簡要地，雷射器裝置，如 雷射器二極體，設置在TO-can的管座(header)內部。然而，TO-can的尺寸 限制已經使光學和/或電學器件放置在管座罐(header can)的外部成為必要。 反過來，這種設置引起其它的製造困難。例如，把這些器件放置在管座罐的外 部能引起電子阻抗和/或電阻匹配問題，由於與精確地驅動雷射器關聯的狹小 誤差幅度，其呈現了利害關係。由於實際光路徑被用於粘接光學器件到TO-can 的粘合劑或其他接合材料阻止，也會出現其它問題。
發明內容
通常，本發明的實施例涉及適用於諸如發射器光學組件("TOSA")和接 收器光學組件("ROSA")的光學組件("OSA")中的TO-can。 TO-can包括管
座裝置，其具有可以連接到基板的管座。管座可以包括多種器件。
在一個實施例中，管座裝置包括安裝到基板的雷射器，如雷射器二極體。 雷射器被確定方向能夠沿著與管座的光信號軸不對齊的第一光束路徑發射已 調製光信號。在這個例子中，光束控制裝置設置在基板上並且被確定方向使得 接收來自雷射器的已調製光信號和使所接收到的光束改變方向沿著與光信號 軸實質對齊的第二光束路徑。可選地，背反射抑制器可以包括在管座罐內並且 放置在第一光束路徑或第二光束路徑的其中一個路徑處的已調製光信號的路 徑中。背發射抑制器用於減少或防止已發射信號反射回到發射器。而且，多根 電子引線與雷射器，和設置在基板上的至少一個電學器件電通信。多根電子引 線包括第一套，其與第二套電隔離。第一套可以載送已調製電流到雷射器，並 且第二套可以載送偏置電流到雷射器。
在另一個實施例中，管座包括有透鏡的管座罐。管座罐與基座協作限定一 外殼，基板設置在該外殼內。基板有平坦表面，其被確定方向相對於管座的光 信號軸基本正交。雷射器設置在基板上並且在與光信號軸實質正交的第一路徑 中發射已調製光束。光學調諧器接收來自雷射器的已調製光束並且使已調製光 束改變方向到與光信號軸實質對齊的第二光束路徑。可選地，背反射抑制器可 以放置在第一光束路徑或第二光束路徑的其中一個路徑處的已調製光信號的 路徑中，以限制朝向雷射器的背反射。
在一個構造中，光學包裝可以包括通過管座罐延伸進入外殼的至少六根弓I 線。這些引線能與封裝內的電子器件和/或與雷射器電連接。而且，第一套引 線與第二套引線電隔離。第一套引線可以載送已調製電流到雷射器，並且第二
套引線可以載送偏置電流到雷射器。
在另一個實施例中，公開了緊縮光學封裝的製造方法。在一個例子中，方 法包括裝配基板，使得包括設置於其上的雷射器、其它多種器件和/或電路， 使得增加地建立TOSA。為了在製造的多個階段測試基板和在基板上組成的器 件的生存能力，可以在未完成TOSA的基板上執行預燒。即，在添加每個器件 之後，TOSA完成之前，適當時可以測試基板和器件。做為選擇地，所有器件 可以安裝到基板然後測試。在任何情形下，可以確定基板和組成的器件是否幸
存於預燒。在裝置倖存於預燒的情況下，基板可以安裝到管座基座上並且光電 器件可以與電子引線電連接。
本發明的示例性實施例的這些和其它方面從下面的描述和附加的權利要 求中將變得更加明顯。
為了進一步闡述本發明的上述和其它方面，本發明的更加詳細描述將通過 參考附圖闡明的其具體實施例呈現。容易理解，這些附圖只是描述本發明的典 型實施例，因此不被認為是對其範圍的限定。將通過利用附圖描述和解釋本發 明的附加特徵和細節，在附圖中-
圖1是闡明TOSA的實施例的橫截面圖2A是闡明用於TO-can的管座裝置的實施例的上視圖2B是圖1A中沿線A-A獲得的橫截面圖2C-2D是闡明管座裝置的替代實施例的上視圖2E是用於管座裝置的基板的實施例的示意圖3A-3B是驅動雷射器和操作監控器的電路的實施例的示意圖4A-4C是組成多種類型基板的管座裝置的示例性實施例的上視圖5A-5B是闡明包括熱控制裝置的OSA的實施例的方面的側視圖6A-6F是闡明可用於OSA中的光學器件方位的實施例的側視圖。
具體實施例方式
通常，本發明的實施例涉及光學封裝，其包括有多種器件的管座裝置，並 適用於TO -cans禾口相關的TOSA中。
另夕卜，本發明的實施例涉及.光電器件和裝置的製造方法，和在製造的多 種不連續階段的測試方法。從而，隨著光電組件、光電裝置和緊縮光學封裝被 裝配和製造，可以測試其可靠性和/或功能性，從而使得在許多昂貴器件被用 之前，不可靠或不工作的器件可以在製造工藝的相對早期被放棄或改裝。同時 進行的測試和製造降低了功能光電數據通信裝置的生產成本。 I.光學組件
光通信設備典型地包括把電學數據轉換成在例如雷射束的光信號上調製
的光學數據的光電發射器。發射器裝置經常與接收器裝置結合以形成收發器。 然而，發射器不是必需要和接收器結合。無論如何，發射器裝置包括在光通《言 設備的發射器部中，其中標準化設備已經具有預定尺寸限制。因此，為了可用 在標準化的光通訊設備中，發射器裝置應適合這樣的預定尺寸限制。然而，也 期望修改發射器裝置的尺寸、形狀和總體結構，從而使得如果在隨後時間可應 用或被開發，他們能用在其它的通信設備中。從而，當發射器裝置的實施例被
構造組成TO-can時，這樣的結構和那些後來開發的結構能夠適於用在發射器 的其它形式中是可行的並可預期的。
例如，SFF、 SFP、 XFP、 GBIC,和其它相似的收發器MSA限定了某些總 體尺寸限制和發射器裝置尺寸限制，連同改進性能的需要，其以減小的尺寸推 動發射器裝置的發展，從而使得它們可以適合更小的空間。部分地，減小一個 器件尺寸可以允許包括另外的或更加複雜的器件，以及更大的器件，成為有預 定尺寸限制的模塊。S卩，更小的發射器裝置允許另外的或更大的器件安裝在收 發器的特定類型內。由於此，依照本發明的示例性發射器裝置可以構造成工作 在前述的收發器中，並且減小的尺寸也可以適於安裝在所需的更小空間。
可以結合多種不同的協議和線速使用本發明的實施例。示例性協議包括， 但不限於，SONET、乙太網和10G乙太網。本發明的其實施例的示例性線速 可兼容地包括10Gb/s或更高的速度。
圖1是光學組件("OSA" ) 10的實施例的示意圖，光學組件("OSA") IO有連接到前端裝置(nose assembly) 14的光學封裝12。通常，前端裝置14 可以包括前端18和後端20。前端裝置14可以包括伸長外殼24，在伸長外殼 24中形成縱向通道26，縱向通道26在前端18處開口作為光纖插座16。外殼 24由相對硬的材料製成，例如416不鏽鋼。其它硬性材料可以使用，如金屬 或塑料。
前端裝置14被構造成在前端18處光纖插座16中接收光纖(未示出)的 端部。由於此，例如，前端裝置14可以構造成通過實現摩擦配合(friction fit) 保留光纖。而且，前端裝置14包括接收套圈28的襯圈27。反過來，光纖站 (fiber stop)30包括光通道32，在其中放置光纖。光通道32定位於沿著OSA10 的中心軸或其它光學軸。前端裝置14也包括套管22，其放置在套圈28周圍 並且與襯圈27和套圈28協作接收和保留前端裝置14中的光纖。在一個例子
中，套圈28和光纖站30可以與套管22 —起用於實現適於在通道26內保留光 纖(未示出)的摩擦配合。在申請號為10/832,699的美國專利中更加詳細地討 論製造前端裝置14的適當實施例和方法，在此引入其全部供於參考。
前端裝置14的後端20被構造成連接光學封裝12。後端20可以直接或間 接地連接到光學封裝的多種器件或部。值得注意的是，容易理解，為了連接到 前端裝置14，光學封裝12不是必須是任何特殊形狀或設置在任何特殊結構中。 由於此，光學封裝12可以構造成允許前端裝置14與光學封裝12連接的任何 形式。通過使用雷射焊接被焊接在界面36上，前端裝置14連接到外殼34或 光學封裝12的其它適當面。可以使用其它連接方法包括，但不限於，錫焊、 膠粘等等。另外，簡單的連接裝置消除了為了把管座罐連接到前端裝置所需的 另外器件。從而可以察覺到，本發明減少了光學組件的製造時間和成本。
另外，前端裝置14可以直接或間接地粘接到光學封裝12的封裝罐38。 正如所示出的，封裝罐38包括有不同直徑的各個部。g卩，封裝罐38有比第二 部42直徑更大的第一部40，其中第一部40形成與第二部42接觸。在一個實 施例中，第一部40和第二部42形成整體。在另一個實施例中，第一部40和 第二部42形成在不連續的部分，其使用適當的接合方法如，但不限於，焊接、 錫焊，膠粘等等接合在一起。另外，第一部40的末端包括步階環形緣44，其 有比第一部40稍微大些的直徑。
在一個實施例中，第一部40、第二部42和/或環形緣44每個都有實質圓 形的橫截面。然而，第一部40、第二部42和/或環形緣44可以有任何的多種 橫截面如，但不限於，橢圓、多邊形等等。在一個實施例中，基於封裝罐38 連接到的器件的形狀選擇第一部40和/或第二部42的橫截面。另外地，封裝 罐38保留了連接到基板48的管座罐58。
在一個實施例中，封裝罐和/或管座罐58是由不鏽鋼304L構成。使用已 知的加工工藝，可以容易處理不鏽鋼304L，以形成封裝罐38和/或管座罐58 的主體，從而允許封裝罐38和/或管座罐58容易地加工成理想形狀。另外， 不鏽鋼304L可以被雷射焊接，是無磁性的，並且抗腐蝕。此外，不鏽鋼304L 有助於形成接合窗口 46和管座結構48的密封玻璃焊劑。然而容易理解，封裝 罐38和/或管座罐58可以由任何其它適當的材料構成。
在一個實施例中，窗口 46位於第一部40和第二部42之間的封裝罐38
裡面。在另一個實施例中，窗口 46設置在所示的管座罐58內部。在又一個實 施例中，窗口設置在管座罐58內的孔徑64內。無論如何，窗口46大約設置 在封裝罐38和/或封裝罐58的中心處，以傳遞由雷射器50發射的光信號。激 光器50可以包括任何多種不同類型的雷射器，包括邊緣發射器，和垂直腔面 發射雷射器("VCSEL")。雷射器的更多具體實施例包括分布反饋式("DFB") 雷射器和法布裡-珀羅("FP")雷射器。
在一個實施例中，光學調諧器52是光束控制裝置。光束控制裝置接收沿 著第一光路徑傳播的入射光束，並且使光束改變方向沿著第二光路徑。光束控 制裝置有益於對齊光信號與光學軸。容易理解，可以調整封裝罐38和/或管座 罐58的部40和42的大小成更短或更長，使得放置窗口 46更近或更遠於光學 封裝12的管座結構48。例如，在發射器和外部光纖之間設計緊縮的、有效的 耦合光學系統時，放置雷射器50和/或光學調諧器52接近窗口 46可以提供更 大的靈活性。
在一個實施例中，雖然可以使用其它材料和幾何形狀，窗口46是由厚度 大約為0.008英寸的一片超平的薄玻璃組成。窗口 46被焊接或其它別的方式 接合到封裝罐38的內部、管座罐58的內部和/或管座罐58的孔徑64內部以 形成真空密封。在另一個例子中，Schott玻璃焊接工藝用於接合窗口46到封 裝罐38的內部、管座罐58的內部、或到管座罐58的孔徑64。在一個實施例 中，窗口46塗有抗反射塗層。做為選擇地，背反射抑制器62可以設置在窗口 46上或附近。
另外，雷射器50和光學調諧器52被設置使得由雷射器50產生的光信號 被光學旋轉器(optical turner) 52旋轉並且直接通過窗口 46並且最後進入光纖 (未示出)。由於此，為了使光學旋轉器能指引來自雷射器50的光信號通過 窗口46，雷射器50與光學調諧器一起設置在基板56上。這裡應該注意到， 雖然示例性實施例涉及基板56，本發明的範圍不是如此有限的，並且可選擇 使用包括多種其他材料的基板。在所闡明的實施例中，雷射器50和光學旋轉 器52設置在基板56上。因為相對於OSA10的縱向軸AA，基板正交設置或 不對齊，雷射器50放置在偏離中心處並且對準光學旋轉器52，在這個實施例 中，其大約位於管座罐58的中心軸處。從而，不管雷射器50的位置和/或方 向如何，光學旋轉器52可以用於指引雷射信號進入放置在前端裝置14內的光
纖。應該注意到，至少在一些例子中，OSA10的縱向軸AA與沿由OSA10輸 出的光信號行進的路徑實質上是一致的。
在光學封裝12的一個實施例中，透鏡54，如球透鏡，設置在封裝罐38 的第一部40和/或第二部42中。在這個例子中，透鏡54通過封裝罐38、管座 罐58和/或管座罐58中的孔徑64被放置在適當的位置。由於此，由雷射器50 發射並且被光學旋轉器52旋轉的光信號經過窗口 46然後經過透鏡54。透鏡 54可以用於調焦和/或校準由雷射器50產生的光信號，和/或實現多種其它光 學效應。當上面的實施例涉及包括窗口46和/或透鏡54的裝置時，本發明的 替代實施例可以使用窗口和/或透鏡，或其它光學器件的多種其它結合和類型。
在所闡明的示例性實施例中，光學封裝12進一步包括隔離器66，其可以 設置在光學封裝12的第二部42或任何其它適當的部內。通常，隔離器66可 以設置在封裝罐38內部以接收來自透鏡54的光信號。然而可以使用多種其它 隔離器位置。
現在進一步參考基板56，此外，管座結構48用於放置和保留基板56在 相對於OSA10的縱向軸AA基本正交的方向。由於此，由基板56上表面限定 的平面與縱向軸AA基本正交。管座結構48被構造成與管座罐58緊密配合， 從而使得基板56設置在管座罐58和管座結構48之間。在一個例子中，管座 罐58和管座結構48 —起形成光學封裝12的外殼。
通常，雷射器50與接收來自印刷電路板(未示出)的電子信號的電子引 線60電通信，因而引起雷射器50把電子信號轉換成從OSA 10發射的光信號。 在這個示例性實施例中，在與光學旋轉器52相互作用使得改變方向沿OSA 10 的縱向軸AA之前，由雷射器50發射的光信號沿第一光束路逕行進，該第一 光束路徑基本上與基板56的上表面平行。為了確保其發射的光信號適當地進 入光纖，下面公開的示例性有源對準過程可以在OSA 10的製作中使用。
根據一個實施例，管座罐58和管座結構48被構造使得促進各部分的有源 對準。為了生產其器件適當地對準的光學裝置，在兩者彼此粘接到一起之前， 管座結構48相對於管座管58有源對齊。然而，有源和/或無源對準過程也可 以結合其它OSA10器件的對準和放置一起使用。
如上面所提及的，理想的是，在管座罐58和/或管座結構48密封或連接 在一起之前，它們有源對準。有源對準有益於具有或者窗口46，或者透鏡54，
或兩者的光學封裝。通常，"有源"對準是指過程，通過該過程，功率傳輸到
光發射器器件，如雷射器50，並且因而發生的由雷射器50產生的光信號用於 將雷射器50和/或光學旋轉器52與窗口 46、透鏡54和/或其它器件對準。
在這個示例性實施例中，窗口 46和/或透鏡55與光學旋轉器52的對準是 重要的，這是因為精密對準導致雷射器50信號有效地耦合進入光纖。在這個 例子中，光學旋轉器與窗口 46和/或透鏡54的有源對準，和透鏡54的校準作 用的結合允許光信號適當地進入粘接到OSA 10的光纖。
在一個實施例中，光學旋轉器52、窗口46、透鏡54和/或光纖基本上在 直線上對準。例如，直線可以與OSA10的縱向軸AA基本上一致，雖然前述 的和/或其它器件可以選擇性地沿著另一直線設置。在一種情況下，其中來自 OSA的信號沿著與縱向軸AA基本一致的路逕行進，光學旋轉器52粘貼到基 板56上並且相對於雷射器50和/或窗口 46有源對齊，使得由雷射器產生的光 信號通過窗口發射，不是必需使用波導。
在一個實施例中，本發明可以允許構造不同尺寸的光學封裝12。根據光 學封裝12的一個特殊實施例，管座罐38的第二部42的直徑可以比大約0.295 英寸還小。封裝罐38和/或管座罐58的高度可以比約0.225英寸還要小。當封 裝罐38和/或管座罐58與管座結構48裝配時，因而發生的光學封裝12可以 有大約0.265英寸的高度，超過引線60。
在另一個實施例中，光學封裝12和傳統TO-封裝具有基本相同的尺寸。 做為選擇地，封裝罐38和/或管座罐58和用於雷射器二極體或光電二極體的 傳統TO-can的管座罐具有基本相同的尺寸。從而，光學封裝12的實施例可以 安裝在其根據標準波形因數需求構造的光電收發器或發射器模塊內。
尤其是，包括光學封裝罐的示例性實施例的接收器光學組件("ROSA") 或發射器光學組件("TOSA")具有下列尺寸寬度，大約3cm或更小；長 度，大約6.5cm或更小；和高度，大約1.2cm或更小。GBIC標準要求模塊化 外殼的尺寸大約為3cmx6.5cmxl.2cm。從而，這個示例性實施例的OSA 滿足GBIC標準的波形因數需求。
在另一個實施例中，包括示例性光學封裝的OSA的物理尺寸是寬度， 大約0.54英寸或更小；長度，大約2.24英寸或更小；和高度，大約0.105英 寸或更小。SFPMSA (即，小波形因數可插拔多源協議Small Form Factor
Pluggable Multisource Agreement)要求模塊外殼尺寸大約為0.54" x 2.24" x 0.105"。從而，該模塊也可以滿足SFPMSA的波形因數需求。更為普遍地， 本發明的實施例可以構造成符合多種MSA和其它需求。
注意本發明不僅限於上面描述的波形因數需求。得益於本發明的所屬領域 的技術人員可以理解，本發明適於多種存在的或還沒有確定的收發器或發射器 模塊波形因數，其中一些可以比這些當前實行的更小或更大。
n.管座裝置
依照本發明的OSA可以有多種構造和器件設置。雖然下列討論有關於包 括具有雷射器的TO-can的TOSA的示例性實施例，這樣的TOSA也可以構造 用於使用其它類型的發射器。從而，下列討論描寫和描述本發明的有關於具有 發射器的TO-can的示例性實施例。
圖2A-2B分別是依照本發明的包括管座基座112和基板120的管座裝置 llOa的實施例的上視圖和剖面側視圖。管座基座112被構造成粘接到密封設 置的管座罐140，如圖2B所示。
在所闡明的實施例中，管座裝置110a的管座基座112通常是圓形。然而， 可以使用多種其它形狀。例如，管座裝置110a的管座基座112可以有多邊形、 橢圓、圓形、曲線或圓齒的構造，或其結合等等。
管座基座112和/或管座罐140可以由包括塑料、陶瓷和金屬的廣泛材料 構成。由於幹擾管座裝置110a的操作或者因此產生的電磁輻射，管座基座112 和/或罐140的一些實施例包括諸如金屬的材料，其當作電磁幹擾(EMI)屏障。 然而，管座基座112和/或罐140也可以由陶瓷、聚合體和/或其它材料構成。
罐140包括光傳輸窗口 142，其允許已調製光信號通過，窗口 142由不過 度抑制或阻止光信號的任何透明材料組成。適當的窗口 142材料的例子包括玻 璃、玻璃-陶瓷、塑料、聚碳酸酯和其它眾所周知的傳輸性材料。在一些實施 例中，窗口 142基本上是圓形。然而，可以使用其它形狀。當罐140粘接至管 座基座112時，窗口 142被確定方向使得與如圖中所示的光信號軸136基本正 交。可選地，窗口 142和光信號軸B6與罐140的中心軸對準，或位於偏離中 心位置。
在所闡明的例子中，管座基座112包括埠 118a-f，其每個構造成接收各 自的電子引線114a-f。電子引線114被構造成提供電信號給管座裝置110a內
的光電器件。因此，埠 118的一個或更多個可以包括電介質材料，如玻璃， 例如，其設置在延伸通過那個埠的引線的周圍。在一些實施例中，溫度敏感
性也是重要的，對於埠 118的材料，包括熱絕緣材料或熱傳導材料是有益的。 然而埠 118和相應的引線114被圖示為在管座基座112四周均一地隔開，從 而使得每對鄰近引線114限定約60度的弧，不應該以限制的方式構造這種示 例性設置。更確切地說，這樣的埠 118和引線114可以以任何其它適當的設 置設置。埠 118具有和相應引線114的外徑相同尺寸的內徑也是可能的。下 面更詳細地討論電子引線114。
基板120，如基板120，可以設置在管座基座112上。確切地，基板120 位於最近於電子引線114a-f的位置，從而使得多種光電和/或電子器件和/或電 子電路122可以電連接到電子引線114。由於此，鍵合線116a-f，或其它的電 氣連接，用於從引線114a-f到電子電路122載送電子信號。在一個示例性實施 例中，鍵合線116是由約為2.54微米或更小直徑的黃金製成。然而，可以使 用其它的材料和線直徑。較佳地，鍵合線116的長度儘可能短，從而使得其可 以高速地傳輸電子信號數據。鍵合線116的阻抗和/或電阻基本與那些引線114 匹配，使得避免或減小信號反射。
基板120可以包括多種器件如雷射器130，至少在一些實施例中，其經由 基臺152安裝到基板。雷射器130經由電路122電連接到相應的電子引線114。 為了在電子引線114、電子器件和雷射器130其中兩者或三者之間提供適當的 連接，電路122被構造成包括走線和襯墊。確切地，電路122可以包括被構造 為驅動雷射器130的驅動電路(未示出)，從而使得數據能被調製成由雷射器 130發射的光信號。
因此，雷射器130被由電隔離的電子引線114提供的電流驅動。由於此， 相對於由不同電子引線114載送的不同電子信號，多個電子引線114可以分成 不同種類。作為例子，電隔離引線可以包括載送偏置電流，如直流電流的第一 套引線114，和載送已調製電流，如交流電流的第二套引線114。偏置電流提 供功率驅動電子電路122的器件，以及已調製電流可以提供控制或其它信號至 電子電路122的器件。而且第三套引線114用於載送驅動和/或操作除了雷射 器130的光電器件的電流。在一個構造中，使用六根電子引線114a-f，從而使 得每套引線114由兩根引線組成。然而，任何數目引線，如八根引線、十根引
線、或其它數目引線可以用於載送控制信號和驅動管座裝置110a內的光電器 件。在一個例子中，關於偏置電流使用兩根引線114a-b ("偏置引線")，關 於已調製電流使用兩根引線114e-f ("調製引線")，兩根引線114c-d ("器 件引線")用於其它器件。
雖然引線114被圖示為具有圓形的橫截面，但是可以使用任何形狀。而且， 引線可以由KovarTM組成，其是組合物，包括鐵、鎳、和鈷、和小數量(少於 1%)的錳、矽、鋁、鎂、鋯、鈦和碳、其它相似材料、和/或電子傳導材料。 可以選擇性地使用任何其它適當的材料。
在一個實施例中，偏置引線114a-b的至少其中一根電連接到電感器 124a-b，如0201電感器，螺旋形電感器等等。在一個實施例中，電感器124a-b 與偏置引線114a-b排成直線放置，並且相對於供給雷射器130功率的驅動電 路(未示出)以串聯方式設置。通過電連接偏置引線114a-b與電感器124a-b， 偏置引線114a-b與調製引線114e-f電隔離。即，偏置引線114a-b用於供給激 光器130功率而不幹擾經由調製引線114e-f提供的已調製信號。而且，至少在 一些情形下，使用另外的電感器124a-b使器件引線114c-d電隔離於調製引線 114e-f是有益的。
另外，調製引線114e-f的至少其中一根與匹配電阻器126或串聯電阻器 電連接。由於此，已調製電流可以適當地提供給具有適當的阻抗和/或電阻匹 配的驅動電路(未示出)。至少在一些實施例中，匹配電阻器126或串聯電阻 器與調製引線114e-f排成直線，並且相對於驅動電路以串聯方式被放置。
而且，調製引線114e-f的至少其中一根電連接到電容器128，其可以是調 諧電容器。電容器128與已調製引線114-e-f排成直線並且在已調製電子信號 到達驅動電路(未示出)之前被放置。通過電耦合已調製引線114e-f與電容器 128，偏置引線114a-b和調製引線114e-f可以電解耦。這也可以使器件引線 114c-d電隔離於調製引線114e-f。
無論如何，電隔離引線被構造用於驅動雷射器和調製由雷射器產生的光信 號上的信號。更普遍地，雷射器130可以由任何類型的可以產生用於數據通信 的已調製光信號的光信號發生器取代。雷射器130可以是被構造設置在具有相 應尺寸限制的基板112上的任何類型的雷射器，並且產生載送用在光學數據通 信中的數據的已調製光信號。例如，雷射器130可以是雷射器二極體，諸如法
布裡-珀羅("FP")、分布反饋式("DFB")、垂直腔表面發射雷射器(VCSEL) 等等。然而，也可以使用產生已調製光信號的其它的光信號發生器，或者已知 的或者後來開發的光信號發生器。
在一個實施例中，雷射器設置在基板120上，以沿著大體平行於基板的上 表面的路徑發射光信號。由於此，光信號沿著相對於光信號軸136大體上非平 行的第一光束路徑144被發射。相對於諸如光信號軸136的軸，基板120和激 光器130的水平定位對於增加光電器件的管座空間141內或基板120上的空間 是有用的。做為選擇地，相對於諸如光信號軸136的軸，在管座空間141中不 包括另外的光電器件的情況下，基板120和雷射器130的水平定位可以允許管 座空間141的尺寸減小。
通常，光學旋轉器132用於指引光信號到理想的位置和方向。在一個實施 例中，光學旋轉器132與第一光束路徑144對齊，使得光學旋轉器132可以指 引光信號到第二光束路徑146。在一些實例中，光信號的第二光束路徑146與 光信號軸136基本上是一致的。此外，可以使用光學旋轉器132，使得來自激 光器130的光信號最後被指引通過窗口 142。
光學旋轉器132的例子包括鏡子、發射鏡、稜鏡、彎曲光纖等等。 一些光 學旋轉器132，如鏡子和一些稜鏡，可以相對於雷射器130被構造和/或確定方 向，以在幾乎任何角度旋轉光信號。在另一方面， 一些光學旋轉器132，如以 旋轉稜鏡為例說明的直角旋轉器，使光信號改變方向在相對於入射路徑大約 90度處。由於此，光學旋轉器132用於對準不對齊的光信號。在入射光束與 光信號軸136正交的情況下，相對於入射路徑，光學旋轉器132可以旋轉光信 號大約90度，從而使得光束與光信號軸136基本上一致。
在一個示例性實施例中，管座裝置110a包括與雷射器130通信的背反射 抑制器134。可選地，背反射抑制器143可以設置在管座腔141內。做為選擇 地，背反射抑制器134可以設置在管座腔141外面，以及窗口 142的外面。通 常，背發射抑制器134減小已發射的光信號發射回雷射器130的傾向。通過將 背反射抑制器134放置在光束路徑144或146中的基板120上來處理這種潛在 的問題。做為選擇地，背反射抑制器134可以位於管座罐140外面並且位於封 裝罐38 (圖l)內。例如，背反射抑制器134包括光學衰減器、1/4波片和可 比功能的其它器件。而且，在一些實施例中，背反射抑制器134用作l/4波片。
在下面詳細描述背反射抑制器134相對於雷射器130和/或光學旋轉器132的 定位的實施例。
在一個實施例中，為了確保光信號有足夠的功率和/或被正確地調製，監 控器138設置在基板120上。確切地，監控器138被放置使得與雷射器130 光通信，並被確定方向使得監控器138獲得己調製光信號的至少一部分。監控 器138是可以監控雷射器130功能的任何類型器件，如監控光電二極體 ("MPD")。通常，監控器138放置在基板120上，從而使得其可以接收 由雷射器發射的光信號的一部分。在許多情況下，雷射器130的特性是由雷射 器產生的光信號的一部分被指引朝向監控器138，該方向與光信號第一方向 144相反。
在一個實施例中，雷射器130是在例如第一方向144的正向和背向上發射 光信號的邊緣發射雷射器。正向是指在其中光信號有最強的強度的方向，而背 向是指相反的方向。在背向的雷射強度和在正向的雷射強度是成比例的。從而， 通過測量在背向由雷射器130發射的信號的強度，並且知道在正向和背向發射 的信號之間的關係，在正向的光信號的功率可以容易地確定。
在一些實施例中，管座裝置110a包括在基板120上管座腔141內部的放 大器14S，其中基板120可以由陶瓷和/或其它材料組成。這樣的放大器148 可以包括選擇放大器、驅動器晶片等等。在管座裝置110a中不包括放大器148 的這些情況下，雷射器可以用作短波發射器。在另一方面，在管座裝置110a 中包括放大器148可以允許雷射器用作長波發射器。任何適當尺寸、類型和性 能的放大器都可以被使用並且包括在管座空間141內和/或設置在基板120上。
多種器件，諸如雷射器130、監控器138等等，可以通過直接連接或用基 臺(submoimt) 152間接連接或粘接安裝到基板120。在一些實施例中，基臺 152由氮化鋁或矽組成，並且可以包括一個或更多個集成無源器件，如電路、 電阻器、電容器、和電感器，以提供增強的阻抗匹配、電阻匹配和信號調節。
在一個實施例中，管座裝置110a包括熱敏電阻器154和有源熱控制裝置 150，如熱電致冷器("TEC")。可用於測量雷射器130和/或監控器138的 溫度的熱敏電阻器154與雷射器130和/或監控器138熱耦合。這種熱耦合可 以通過把熱敏電阻器154放置在基板120上相對鄰近雷射器130和/或監控器 138的位置處來完成。來自熱敏電阻器154的溫度測量通過電路122、鍵合線116和引線114傳送到可以位於或可以不位於光學封裝12的外面的溫度控制 電路。反過來，溫度控制電路使用溫度測量作為基礎用於調整控制信號到有源 熱控制裝置150。至少在一些實施例中，管座裝置110a的構造允許溫度控制 電路(未示出)設置在內部基板120上的管座空間141內。在一個例子中，溫 度控制電路被包括在基板120上電路122中。基於雷射器130和/或監控器138 的溫度，為了控制雷射器130和/或監控器138的溫度，溫度控制電路發送適 當的控制信號給熱控制裝置150。特別提到使用TEC的情況下，控制信號使 得電功率的適當數量被指引到有源熱控制裝置150，從而調整了由有源熱控制 裝置實現的致冷效率。
現在參考圖2C，公開了管座裝置110a的另一個實施例的方面。結合圖 2A-2B中公開的示例性實施例，圖2C中闡明的管座裝置110b的實施例可以 包括所公開的任何器件。另外，管座裝置110b包括被設置用於與一個或更多 個器件熱通信的加熱電阻器160。例如，當管座裝置110b在冷的環境中或啟 動階段期間操作時，加熱電阻器160用於維持雷射器130和/或監控器138的 溫度。更為普遍地，加熱電阻器是諸如可以用於影響例如雷射器130的光學發 射器的溫度的加熱器的一個實例。繼續參考附圖，加熱電阻器160由電路122 驅動，並且響應由熱敏電阻器154產生的信號而被控制。由熱敏電阻器154 產生的信號符合由熱敏電阻器154感應的溫度。
另夕卜，圖2C示出了管座裝置110b的實施例，其中偏置引線114g和相應 的埠 118g的尺寸不同於調製引線114h和相應的埠 118h的尺寸。特別是， 調製引線114h和埠 118h被構造使得它們各自的尺寸允許通過引線114h的 電流與電路正確地匹配。例如，按照需求確定調製引線114h和/或埠 118h 的尺寸，以提供所需要的電阻，如25歐姆、50歐姆或其它值。
在一個實施例中，引線U4，如已調製引線114h，電連接到信號調節器 162，其在電子信號進入電路122之前處理這些信號。在一些實施例中，信號 調節器162由包括金屬帶164的陶瓷塊組成。在一些實施例中，信號調節器 162被構造實現減小與經由引線114h接收到的信號相關的感應係數，但是其 它的信號調節功能和相關的電路和器件可以另外地或可選擇地實現。
現在參考圖2D，公開了管座裝置110c的示範性實施例。結合圖2A-2C 中公開的示例性實施例，管座裝置110c可以包括所描述和描寫的任何器件。
在所闡明的實施例中，管座裝置110c包括具有多個埠 118的基板112。通 常，埠 118可以以圍繞圓基本上等間隔放置，如圖2D所示，由相鄰的埠 118描繪的弧隨著不同套埠 118而不同，從而使得關口 118不是圍繞圓基本 上等間隔放置。因此，本發明的範圍不僅限於任何特特定的埠 118和/或引 線114設置。
在所闡明的實施例中，不同尺寸的埠 118鄰近於基板120，其中基板120 可以由陶瓷和/或其它材料組成。在這個例子中，埠 118i的直徑比埠 118j 相對大。多個埠 118中的每個與相應的引線114相關聯。在其它示例性實施 例的情況下，例如，調製引線114i可以具有與偏置引線114j不同的直徑和/ 或其他尺寸。而且，埠 118的尺寸不是必需反映引線114的尺寸。例如，特 定埠 118的內徑與相應的引線114的外徑可以不同，或甚至基本上相同。也 可以使用多種其它的埠和引線尺寸和構造。
通常，調製引線114i和/或相應的埠 118i可以根據需要構造成能將具有 特定特性的信號傳輸到電路122。在一個實施例中，調製引線114i的直徑比偏 置引線114j相對小，並且埠 118i的直徑比埠 118j相對大。在這個例子中， 調製引線114i和調製埠 118i被構造提供50歐姆的連接，而在一些實例中， 圖2C中的調製引線114h和埠 118h提供25歐姆的連接，通常，經由一根 或多根引線114提供的信號的特性可以根據引線114的一根或更多根的幾何形 狀的變化而調整。
繼續參考圖2D，弓|線114被構造用於與多種OSA的多種電路、裝置和器 件電通信。在所闡明的例子，弓l線114被構造用於與設置在基板120上的電路 122和多種其它器件電通信。此外，該器件可以包括驅動晶片180、電容器128、 雷射二極體130、諸如鐵氧體磁珠的124、和諸如稜鏡的光學旋轉器132。更 為普遍地，包括在管座裝置110c中的器件和電路122可以包括適合實現所需 功能的任何器件和/或電路。弓l線114經由鍵合線116與電路122通信。在一 些實施例中， 一根或更多根引線114，如引線114i，包括多於一根的與電路122 耦合的鍵合線116g/h。基板120上的多種器件也用鍵合線116i連接在一起。
現在關注圖2E，提供了可以使用在本發明實施例中的其它示例性電路122 的細節。在這個例子裡，電路122設置在基板120上並且包括用作的螺旋金屬 線170。然而，關於本發明的實施例，可以使用多種其它類型的電感器。金屬
線170的多種方面，諸如長度、寬度、厚度、幾何形狀、位置和材料，可以根 據需要不同而達到所需的感應作用。 III.電子引線
正如這裡所公開的，關於OSA和相關的管座裝置，可以以不同的數目、 構造和設置來實現依照本發明的電子引線和引線設置。此外，在管座裝置內， 本發明的實施例提供了相對高的引線密度，例如六根或更多根引線。另外，這 裡公開的示例性引線構造包括多套引線，其中至少一些套與其它一套或多套電 隔離，並且其中每套引線與特定功能或功能組相關聯。在這點上，引線的一根 或更多根的操作特性可以因特定引線幾何形狀、材料和設置的選擇而不同。
下列討論有關於在如OSA10的裝置中有用的電子電路和相關的電子引線 的實施例，本發明的範圍並不限於此，並且這樣的電子引線和/或電路也可以 使用在其它系統和裝置中。
圖3A是電路210a的例子的示意圖，電路210a包括引線214a-f和多種相 關器件，結合圖2B，其例子被公開。通常，電路210a包括用作負向偏置管腳 的第一電子引線214a，和用作正向偏置管腳的第二電子引線214b。在這個示 例性實施例中，第一電子引線214a和第二電子引線214b協作提供直流("DC") 偏置信號。特別是，第一電子引線214a和第二電子引線214b協作利用DC偏 執信號來驅動監控器238，其可以由MPD組成。
所闡明的實施例包括協作驅動雷射器230和調製雷射器230的光信號的另 外四根電子引線214c-f。因此，第三電子引線214c是正向偏置管腳，並且第 四電子引線214d是相應的負向偏置管腳。第三電子引線214c和第四電子引 線214d協作提供直流偏置信號以供給雷射器230功率。第五電子引線214e是 第一調製信號管腳，並且第六電子引線214f是相應的第二調製信號管腳。第 五和第六電子引線214e和214f協作提供調製數據信號給雷射器230，雷射器 230用於產生已調製的光信號。
現在更具體地參考圖3A的示例性實施例，電路210a包括與引線214a-f 通信的多種電子器件。在這個例子中，六根不同的引線用於提供電子連接。正 如這裡其它處所公開的，相關管座的這種相對高密度的引線或管腳使能夠在管 座內實現相對高標準的功能。
正如圖3A中所公開的，示例性電路210a包括用於促進偏置和調製功能
的多種器件。尤其是，示例性電路210a包括下列器件在第三電子引線214c 和雷射器230之間排成直線的電感器224a;在第四電子引線214d和雷射器230 之間排成直線的電感器224b;在第五電子引線214e與雷射器230之間排成直 線的匹配電阻器226a;在第六電子引線214f和雷射器230之間排成直線的匹 配電阻器226b;和第五電子引線214e和第六電子引線214f之間的電容器228。 在圖3B中公開了可選擇的電子電路210b的方面。此外，電路210b包括 引線214和多種管座裝置器件之間的電氣連接，其例子公開在圖2B中。特別 是，示例性電路210b包括第一電子引線214g，其是負向偏置管腳，和第二電 子引線214h，其是地腳並且對於第一電子引線214g作為相應的正向偏置。在 這個例子中，第一電子引線214g和第二電子引線214h協作提供直流偏置信號 給雷射器230。第一電子引線214g和第二電子引線214h協作使用直流偏置信 號驅動監控器238，如MPD。另外，第三電子引線214i也是正向偏置管腳， 其和第二電子引線214h電通信，第二電子引線214h用作相應的負向偏置管腳。 從而，第一電子引線214g和第三電子引線214i都與作為地的第二電子引線 214h電通信。正如在一些其它的示例性實施例中，加熱電阻器260交叉連接 引線214i和214h以有助於控制雷射器230的溫度，從而控制雷射器230的性 能。
繼續參考圖3B的示例性實施例，提供另外三個電子引線214j、 k和m以 協作驅動和調製雷射器230。在這個例子中，第四電子引線214j是正向偏置管 腳，並且相應的負向偏置管腳是第二電子引線214h。這種設置的結果是，第 二電子引線214h是下列器件的相應的偏置管腳對於第一電子引線214g,是 正向偏置管腳，第一電子引線214g是對於監控器238的負向偏置管腳；對於 第三電子引線214i，是負向偏置管腳，第三電子引線214i是對於加熱電阻器 260的正向偏置管腳；對於第四電子引線214j，是負向偏置管腳，第四電子引 線214j是對於雷射器230的正向偏置管腳。這種示例性構造允許第五電子引 線214k用作第一調製信號管腳，並且第六電子引線用作相應的第二調製信號 管腳。從而，第五電子引線214k和第六電子引線214m協作提供調製數據信 號給雷射器230，雷射器230用於產生已調製光信號。
正如圖3B中所公開的，示例性電路210b包括實現偏置、調製和其它功 能的多種電子器件。因此，電路210b包括下列器件在第二電子引線214h
和雷射器230之間排成直線的電感器224c;在第四電子引線214J和雷射器230 之間排成直線的電感器224d;在第五電子引線214k和雷射器230之間排成直 線的匹配電阻器226c;在第六電子引線214m和雷射器230之間排成直線的匹 配電阻器226d;和跨接第五電子引線214k和第六電子引線214m的電容器228。 雖然已經公開了電子引線和引線構造的多種實施例，在本發明的範圍內可 以使用電子引線構造的其它實施例。另外地，所公開的電子引線構造的實施例 可以修改成包括其它器件或器件設置。從而，本發明的範圍不僅限於所公開的 例子。
IV.管座基板
OSA管座裝置的基板可以以多種不同方式實現。例如，結合圖2a-2d的 討論，在這裡已經公開了基板120的一些示例性實現方式的方面。下面的討論 通常涉及適合用在管座裝置中的基板的多種示例性實施例的更進一步的方面。
此外，這裡所公開的示例性基板構造允許使用相對短的鍵合線，因為，至 少在一些實施例中，基板被定形成符合電子引線的形狀。g卩，基板可以包括緊
固安裝地，或通常接近，或最近設置於引線的埠，從而使得鍵合線有最小的 長度。在一些構造中，基板的邊緣也包括與電子引線耦合的接觸墊，因而減小 或消除使用鍵合線的必要。基板的定形提供了可以用於供給基板上和管座腔內 另外器件的另外空間。同樣，管座的定形也能更有效地使用管座空間。下面更 詳細地公開管座的示例性實施例的方面，本發明的範圍不僅限於這裡所公開的 例子。
圖4A-4C是分別地闡明不同的示例性管座裝置310a-c的上視圖，管座裝 置310a-c包括多種構造的基板。管座裝置310的所闡明的實施例分別具有如 320a-c所示的基板。應該注意到，所公開的基板320隻是例子，並且本發明的 範圍不僅限於所公開的例子。而且，多種基板的一個或多個特徵可以與另一個 基板的一個或多個其它特徵結合以產生更多的基板構造。
在這些示例性實施例中，基板320，可以由陶瓷和/或其它材料組成，其 設置在管座基座312上。多種器件可以安裝在基板320上，包括，但不限於， 雷射器330或其它光學發射器、光學旋轉器332、背反射抑制器334、監控器 338和/或其它光電器件，這裡將其例子公開在其他處。
具體參考圖4A，管座裝置310a的實施例包括限定多個斷路器(cutout)362的基板320a，至少在一些實施例中，每個斷路器基本上限定一圓弧。在所 闡明的實施例中，斷路器沿邊緣364設置，每個被定形使得基本上符合相應的 電子引線314的形狀。這種構造和設置的結果是，斷路器允許基板320a包括 延伸到引線314之間的延伸部368。由於此，在延伸部368上，基板320a可 以包括一個或多個器件360。從而，延伸部368可以在管座裝置310a內提供 另外的使用空間。雖然闡明了具有足夠的曲線特徵362符合四根引線314，在 其它構造中，基板320a可以包括具有所需幾何形狀的任何數目的斷路器。在 一個示例性實施例中，基板320a包括六個斷路器362，其每個和相關的引線 314—致。然而更為普遍地， 一個或多個斷路器362的方面如數目、尺寸、幾 何形狀、位置和方向可以根據需要不同。
圖4B公開了包括基板320b的管座裝置310b的替代實施例的方面。在所 闡明的例子中，基板320b包括延伸通過基板320b的埠 318，並被構造和設 置成接收相應的電子引線314。應該注意到，正如這裡所預期的，埠318包 括斷路器的一個例子。基板320b中包括埠 318允許基板320b的橫截面的相 當大部分，如果不是全部，以用於放置器件和電路。基板320b空間的有效使 用是由器件360不僅可以設置在不同引線314之間，而且也可以放置在引線 M4的基板320b的邊緣364之間的事實產生的。例如，器件366，其可以包括 任何OSA器件，可以照這樣放置。那麼此外，有埠的基板320b允許管座裝 置310b內空間的有效使用。
圖4C公開了包括基板320c的管座裝置310c的替代實施例的方面。基板 320c包括一個或更多個斷路器370，其定形成包括一個或更多個實質直邊和拐 角。然而，斷路器370也可以包括一個或更多曲邊。無論如何，基板320c也 允許外圍器件360沿著邊緣364和/或在引線314之間放置。這種構造也允許 另外的器件設置在封裝罐內優於放置在外面。斷路器370的方面如尺寸、數目， 方向，位置和幾何形狀可以是多樣的。
雖然基板的多種實施例已經在這裡公開，本發明的範圍不僅限於所公開的 示例性實施例。另外地，所公開的示例性基板實施例不受使用任何特定器件和 系統的約束。 V.有源熱控制裝置
這裡正如在其它處所公開的，本發明的至少一些實施例包括熱控制裝置，
其用於調整多種器件的溫度，如雷射器，其放置在光學封裝12中(見圖l)。
至少在一些實施例中，可以以諸如TEC的有源熱控制裝置實現的熱控制裝置 位於TO-can內的管座裝置內。在一個方面中，由基板上光電器件的構造節省 的空間可以被熱控制裝置使用。無論如何，可以使用多種類型的熱控制裝置。
現在關注圖5A-5B，其是公開了 OSA400的一部分的示例性實施例的多 個方面的側視圖，該部分包括熱控制裝置，在這個例子中是TEC 402。 TEC 402 可以是適合調整TOSA 400的諸如光電器件的一個或更多個器件的溫度的任何 有源熱控制裝置。正如所描述的，TEC402包括底部404和與基板420熱通信 的頂部406。至少在一些實施例中，頂部採用TEC 402上分隔帽408 (如圖5B 中所示)的形式，底部404採用TEC基座404 (如圖3A-3B所示)的形式。 至少在一些實施例中，TEC 402設置在基板420和管座基座412之間。
在所闡明的例子中，TEC 402包括設置在TEC基座404和頂部406之間 的多個熱電元件422。頂部也可以包括如圖5B中所示的帽408。雖然闡明了 幾個熱電元件422，可以使用任何數量的熱電元件。熱電元件422的尺寸和形 狀也可以是多樣的。通常，如可適用的，熱電元件422用於傳輸熱從頂部406 或帽408到TEC基座404，或反之亦然，這取決於提供到這些光電元件422 的電流的方向。尤其是，熱電元件422電連接到溫度控制電路(未示出)，從 而使得可以控制TEC 402的操作。電子引線414促進將控制信號和功率傳輸 至[JTEC 402。
根據一個實施例，雷射器430和監控器438安裝在基板420上，並且另外 地與TEC402熱通信。從而，在由監控器438測量的光強度中與溫度有關的 波動，和/或由雷射器430產生的光信號中溫度引起的波動基本上通過使用TEC 402來控制，以控制基板420上的光電器件的溫度。
在一個實施例中，頂部406或帽408，如可適用的，和/或TEC基座404 是由諸如陶瓷的材料製成的無源散熱片，該材料其可以包括氧化鈹(BeO)和 具有相似特性的材料。在一些情況下，熱電元件422包括碲化鉍(Bi2Te3)和 其它材料。在所闡明的示例性實施例中，熱電元件422由一個或更多個間隔區 424分隔開，間隔區424包括氣體、熱傳導材料、熱絕緣材料、電傳導材料或 電絕緣材料中的一個或多個。在一個實施例中，間隔區424限定了一基本上是 真空的空間。
在一個實施例中，TEC 402的操作由熱敏電阻器452提供的信號來控審lJ。 在所闡明的例子中，熱敏電阻器452安裝到基板420或有源TEC402，其操作 用於測量雷射器430的溫度。然而更為普遍地，熱敏電阻器452與雷射器430 熱通信。來自熱敏電阻器452的溫度測量通過鍵合線416和引線414被傳送到 外部的控制電路(未示出)，基於所接收到的溫度測量，其輪流調整控制信號 到TEC 402。確切地，根據雷射器430的溫度，控制電路發送適當的控制信號 以驅動適當的電流量通過有源TEC 402，使得控制關於雷射器430的熱流的方 向和數量。可以結合雷射器溫度的控制來使用的控制電路的例子公開在美國早 期公開號為2003/0152390，題目為"Control Circuit for Opto-Electronic Module With Integrated Temperature Control"中，在此將其併入本文作為參考。有源熱 控制裝置的一個可能的替代實施例公開在美國專利號為6,868,104，題目為 "Compact header assembly With Integrated Temperature Control"中，在lt匕)l每其
全部內容併入本文作為參考。 VI.光學背反射抑制器
正如所陳述的， 一些OSA構造使用背反射抑制器，諸如光學衰減器和1/4 波片，例如設置在TO-can的窗口外面。背反射抑制器的尺寸和形狀可以是多 樣的，並且通常是薄膜。本發明的至少一些實施例被構造使得背反射抑制器設 置在管座腔內。雖然背反射抑制器可以以不幹涉光信號的完整性的方式設置在 管座腔外面或在窗口上，背反射抑制器放置在管座腔內可以避免需要環氧樹脂 和/或粘合劑，其會幹涉由雷射器產生的光信號。
圖6A-6D是闡明包括的多種構造500的側視圖，這裡背反射抑制器集體 指534，被設置接收光信號。在這些例子中，背反射抑制器534放置在管座罐 內，儘管本發明的範圍不僅限於這樣的設置。
在圖6A-6D的例子中公開的背反射抑制器是可以結合本發明的實施例使 用的背反射抑制器534的一個例子，並且背反射抑制器的多種其它尺寸、形狀 和/或方向也可以使用。例如，在一些實例中背反射抑制器534放置在路徑544 中，使得在光學旋轉器532接收光信號之前接收來自雷射器530的光信號。在 其它實例中，背反射抑制器534放置在路徑546中，使得在光學旋轉器532 已經接收來自雷射器530的光信號之後接收來自光學旋轉器532的光信號。
圖6A示出了背反射抑制器534a設置在光學旋轉器532上的示例性構造
500a。確切地，背反射抑制器534a設置在光學旋轉器532的上表面560上， 從而使得在路徑546中的光信號經過背反射抑制器534a。在這個示例性構造 中，背反射抑制器534a被定形使得允許背反射抑制器534a通過粘合劑或環氧 樹脂接合到基板520。在一個替代實施例中，窗口 (未示出)放置在背反射抑 制器534a的上部，但不和其接合。然而在另一個例子中，背反射抑制器534a 和光學旋轉器532的外邊緣是連接的，從而使得在光路徑中沒有粘合劑和環氧 樹脂。在另一實施例中，背反射抑制器534a是和上表面560連接的薄膜。
圖6B示出了背反射抑制器534b粘接到雷射器530的發射表面562的構 造500b。在另一個示例性實施例中，背反射抑制器534b放置最接近於發射表 面562，但不和其接觸。
在任何情況下，背反射抑制器534b被設置使得來自雷射器530的光信號 沿著路徑544經過背反射抑制器534b。在這個例子中，背反射抑制器534b可 以是允許這樣放置的任何尺寸或構造。在一個可選的設置中，雷射器530和/ 或背反射抑制器534 b經由基臺552連接到基板。構造500b允許背反射抑制 器534b通過粘合劑或環氧樹脂接合到基板520和/或基臺552，因而避免了在 路徑544中放置粘合劑和環氧樹脂的必要。
圖6C示出了背反射抑制器534c設置在雷射器530和光學旋轉器532之 間的構造500c。確切地，背反射抑制器534c和基板520連接，從而使得在路 徑544中的光信號經過背反射抑制器534c。
圖6D示出了背反射抑制器534d連接到雷射器530的上表面564的構造 500d。在這個示例性實施例中，背反射抑制器534d被構造和設置成延伸到路 徑546中，從而使得在路徑546中的光信號經過背反射抑制器534d。
圖6E示出了沒有使用背反射抑制器的構造500e的例子。作為圖6A到圖 6E的示例性實施例的變異，圖6F示出了背反射抑制器534f設置在管座罐540 的外面的構造，如設置在窗口 542上。背反射抑制器534f可以選擇性地位於 管座罐540外面的其它區域。
雖然多種構造500a-f已經被闡明示出了背反射抑制器534設置在TO-can 內，其它相似的構造可以使用。從而，光學旋轉器532和/或背反射抑制器534 的各個構造和/或設置可以根據需要修改以適合特定應用。 VII.模塊
這裡正如其它處所公開的，本發明的實施例可以使用在多種環境中。示例 性實施例包括諸如光電收發器的模塊。這樣的收發器可以構造成符合多種標準
如用於SFF、 SFP或XFP的多源協議(MSA)。當然，多種其它標準和協議 可以用於指導模塊的構造。這裡正如其它處所注意的，模塊可以構造成工作在 多種線速或群線速，其包括但不限於，1/2/4Gb/s和10Gb/s,或更高。因此，本 發明的範圍不僅限於任何特定的波形因數、線速、或協議的模型。
在一個示例性實施例中，光電模塊包括印刷電路板至少部分地設置在其內 的外殼。 一個或更多個光學組件也至少部分地設置在外殼內，並且與印刷電路 板的電路電通信。在這個例子中，光學組件的至少一個包括具有相對於光學組 件的縱向軸基本正交的第一表面的基板。雷射器由基板的第一表面支撐，並且 被設置使得由雷射器發射的光信號沿著基本正交於縱向軸的路徑傳播。最後， 光學旋轉器也被包括，其由基板的第一表面支撐，並且被確定方向使得沿著第 一路徑接收來自雷射器的光信號。光束控制裝置也被構造使得光信號沿著與縱 向軸基本正交的第二路徑從光束控制裝置輸出。
當然，前述的僅僅是模塊的一個例子。應該注意到，多種其它模塊可以組 成多種這裡所公開的器件、裝置和電路的不同組合。因此，本發明的範圍不僅 限於任何特定的模塊實施例。
vin.製造和測試
結合本發明的實施例，可以使用多種製造方法。在一個例子中，光學封裝 的製造方法包括裝配包括多種電子和/或光電器件的基板。這樣的器件的例子
包括，但不限於(a)雷射器；(b)監控器；(C)電子電路；(d)驅動電 路；(e)電感器；(f)匹配電阻器；(g)放大器；和/或(h)調諧電容器。 在前述的任何器件、其組合、或其它器件安裝在基板上之後，可以通過預燒程 序來測試這樣的器件，其中該器件經受多種操作和環境條件。
艮P，可以在裝配的多個階段測試OSA或其它裝置的器件，從而使得導致 裝置失敗的缺陷能在儘可能早的製造階段被辨別出來。在製造方法的一個實施 例中，在雷射器經由基臺直接或間接安裝在基板上之後，雷射器經受預燒。激 光器的安裝和後來的預燒也可以包括雷射器和電路或其它電子器件，如電阻 器、電感器、旋轉電容器等等連接。在一些例子中，在雷射器安裝在基板上之 後，雷射器和相應的電路經受預燒。在另一個例子中，預燒在監控器安裝在基
板上之後執行。在這個例子中，在監控器與電路和電子器件連接之後執行預燒。 至少在一些情況下，在雷射器和監控器都安裝之後執行預燒。
在一個實施例中，在放大器或驅動晶片安裝在基板上之後執行預燒。然而 更為普遍地，可以在器件安裝在基板上期間的任何點執行預燒。也可以在器件 安裝在基板上完成之後，但是基板粘接到基座和/或熱控制裝置之前執行預燒。
這樣，在基板粘接到基座和/或設置在TO-can的管座裝置內之前，基本完成的 基板可以經受預燒並分析預燒的結果。
正如前述所建議的，可以在製造OSA的任何的多種不同階段執行預燒。 例如，可以在下列接合點執行預燒工藝(a)電路安裝在基板上之後；(b) 雷射器安裝在基板上之後；(c)雷射器電連接到電路之後；(d)雷射器電連 接到驅動電路之後；(e)電路電連接電阻器和/或電感器之後；(f)電路電連 接到旋轉電容器之後；(g)熱控制裝置連接到基板之後；(h)監控器設置鄰 近於雷射器之後；(i)監控器連接到電路之後；(j)旋轉稜鏡設置在基板上 使得與第一方向的光信號光耦合；(k)在背反射抑制器被放置與第一或第二 方向的其中一個方向中的光信號光通信之後；和/或(1)在放大器或驅動晶片 連接到電路之後。也可以在多於一個階段執行預燒。
當任何預燒完結時，可以分析有關器件和/或電路，以有助於確定關於這 些器件和/或電路是否倖存於預燒。也可以作出關於是否需要另外的或更長的 預燒的決定。無論如何，在預燒完成之後，倖存的器件和/或電路可以進行另 一工藝，而沒有在預燒中倖存的器件和/或電路可以被丟棄或改裝。
不脫離本發明的精神或實質特點下，本發明可以以其他具體形式實現。在 所有方面考慮的所描述的實施例僅僅是作為示例性的而不作為限制性的。因 此，本發明的範圍由附加的權利要求顯示，而不是通過前述的描述。在權利要 求的含義和等價範圍內做出的所有改變包含在其範圍內。
權利要求
1、一種光學封裝，所述光學封裝包括基板；雷射器，由所述基板支撐並且被構造用於與設置在所述基板上的電路電通信，並且所述雷射器被設置為沿著第一路徑發射光信號；光束控制裝置，由所述基板支撐並且被設置為使得沿著所述第一路徑接收來自所述雷射器的所述光信號，並且所述光束控制裝置被構造使得所述光信號沿著第二路徑從所述光束控制裝置輸出；以及多根電子引線，與所述基板上的所述電路通信，所述多根電子引線包括與所述雷射器電通信的一套調製引線。
2、 根據權利要求1所述的光學封裝，其特徵在於，所述多根電子引線進 一步包括與所述雷射器電通信的一套偏置引線，所述套偏置引線與所述套調製 引線電隔離。
3、 根據權利要求1所述的光學封裝，其特徵在於，所述光學封裝被構造 實現在電晶體外形罐中。
4、 根據權利要求1所述的光學封裝，其特徵在於，所述光束控制裝置包 括旋轉稜鏡。
5、 根據權利要求1所述的光學封裝，其特徵在於，所述第一路徑相對於 所述第二路徑基本上正交。
6、 根據權利要求1所述的光學封裝，其特徵在於，進一步包括放置在已 調製光信號的路徑上的背反射抑制器，從而使得在所述第一光束路徑或所述第 二光束路徑中的所述光信號經過所述背反射抑制器。
7、 根據權利要求6所述的光學封裝，其特徵在於，所述背反射抑制器包 括l/4波片。
8、 根據權利要求1所述的光學封裝，其特徵在於，進一步包括由所述基 板支撐的至少一個其它器件，所述至少一個其它器件包括以下器件中的一個或 多個監控光電二極體；放大器；驅動晶片；加熱電阻器；熱控制裝置；熱敏 電阻器；監控器；匹配電阻器；電感器；電容器；以及鐵氧體磁珠。
9、 根據權利要求8所述的光學封裝，其特徵在於，所述多根電子引線進 一步包括被構造成和設置成提供電流給所述至少一個其它器件的一套弓I線。
10、 根據權利要求9所述的光學封裝，其特徵在於，被構造成和設置提供 電流給所述至少一個其它器件的所述套弓I線包括至少六根弓I線。
11、 根據權利要求1所述的光學封裝，其特徵在於 括六根電子引線。
12、 根據權利要求1所述的光學封裝，其特徵在於 一個與匹配電阻器和調諧電容器中的至少一個電通信。
13、 根據權利要求1所述的光學封裝，其特徵在於一個與下列器件的其中一個電通信電感器以及至少一個鐵氧體磁珠，使得與所述偏置引線結合的偏置電流電性絕緣於與所述調製引線結合的調製電流。
14、 根據權利要求1所述的光學封裝，其特徵在於，所述多根電子引線包括至少一根地線，所述至少一根地線與下列器件的其中一個電通信電感器以 及至少一個鐵氧體磁珠。
15、 根據權利要求1所述的光學封裝，其特徵在於，所述基板限定多個斷路器，所述引線的每個至少部分地接到相應的斷路器內。
16、 一種光學封裝，包括基板，有相對於所述光學封裝的縱向軸基本上正交的第一表面；雷射器，由所述基板的所述第一表面支撐，所述雷射器被設置為使得由所述雷射器發射的光信號沿著基本上正交於所述縱向軸的路徑傳播；以及光學旋轉器，由所述基板的所述第一表面支撐並且被確定方向使得沿所述第一路徑接收來自所述雷射器的所述光信號，所述光束控制裝置被構造使得所述光信號沿著與所述光學封裝的所述縱向軸基本上一致的第二路徑從所述光束控制裝置輸出。
17、 根據權利要求16所述的光學封裝，其特徵在於，進一步包括 與所述雷射器電通信的一套調製引線；以及與所述雷射器電通信的一套偏置引線，所述套偏置引線與所述套調製引線 電隔離。
18、 根據權利要求16所述的光學封裝，其特徵在於，進一步包括 被設置為與所述封裝內的電子器件電通信的兩根電子引線；以及 與所述雷射器電通信的四根電子引線。，所述多根電子引線包 ，所述調製引線的至少 ，所述偏置引線的至少
19、 根據權利要求18所述的光學封裝，其特徵在於，所述基板限定多個 斷路器，所述斷路器的每個被構造成至少部分地接收相應的電子引線。
20、 根據權利要求16所述的光學封裝，其特徵在於，所述雷射器包括法 布裡-珀羅(FP)雷射器或分布反饋式(DFB)雷射器的其中一個。
21、 根據權利要求16所述的光學封裝，其特徵在於，進一步包括放置在 所述第一路徑或所述第二路徑的其中一個路徑中的背反射抑制器。
22、 根據權利要求21所述的光學封裝，其特徵在於，所述背反射抑制器 包括1/4波片。
23、 根據權利要求16所述的光學封裝，其特徵在於，所述光學旋轉器包 括旋轉稜鏡。
24、 根據權利要求16所述的光學封裝，其特徵在於，進一步包括與所述 雷射器熱通信的熱控制裝置。
25、 一種光電模塊，包括 外殼；印刷電路板，至少部分地設置在所述外殼內；至少一個光學組件，至少部分地設置在所述外殼內部並且與所述印刷電路板的電路電通信，所述至少一個光學組件包括基板，有相對於所述光學組件的縱向軸基本上正交的第一表面； 雷射器，由所述基板的所述第一表面支撐，所述雷射器被設置為使得由雷射器發射的光信號沿著基本上正交於所述縱向軸的路徑傳播；以及光學旋轉器，由所述基板的所述第一表面支撐並且被確定方向使得接收沿著所述第一路徑接收來自所述雷射器的所述光信號，光束控制裝置被構造使得所述光信號沿著與所述縱向軸基本上一致的第二路徑從所述光束控制裝置輸出。
26、 根據權利要求25所述的光電模塊，其特徵在於，所述光電收發器基 本上遵守下列多源協議(MSA)的其中一個SFF， SFP或XFP。
27、 根據權利要求25所述的光電模塊，其特徵在於，進一步包括與所述 印刷電路板的電路電通信的接收器光學組件(ROSA)。
28、 根據權利要求25所述的光電模塊，其特徵在於，所述光電收發器適 合以至少約10Gb/s的線速操作。
29、 根據權利要求25所述的光電模塊，其特徵在於，進一步包括被設置為與所述光學組件內的電子器件電通信的兩根電子引線；以及 與所述雷射器電通信的四根電子引線。
30、 根據權利要求25所述的光電模塊，其特徵在於，進一步包括 與所述雷射器電通信的一套調製引線；以及與所述雷射器電通信的一套偏置引線，所述套偏置引線與所述套調製弓I線 電隔離。
全文摘要
本發明涉及一種具有內部器件的模塊化電晶體外形罐。在一個示例性構造中，光學封裝包括支撐雷射器的基板。所述雷射器被構造用於與設置在所述基板上的電路電通信，並且所述雷射器被排列沿著第一路徑發射光信號。所述光學封裝也包括由所述基板支撐並且被排列使得沿著所述第一路徑接收來自所述雷射器的所述光信號的光束控制裝置。所述光束控制裝置被構造使得所述光信號沿著第二路徑從所述光束控制裝置輸出。一組電子引線被提供與所述基板上的所述電路電通信。在這個例子中，所述組包括與所述雷射器電通信的一套調製引線，和與所述雷射器電通信的一套偏置引線。所述套偏置引線與所述套調製引線電隔離。
文檔編號H01S3/13GK101341636SQ200680048426
公開日2009年1月7日 申請日期2006年12月12日 優先權日2005年12月20日
發明者路易斯·B·阿朗森, 達裡·J·度瑪, 鄧宏煜 申請人:菲尼薩公司