本發(fā)明屬于無源光網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，特別涉及光電器件的封裝方法。

背景技術(shù)：

基于波分復(fù)用技術(shù)的無源光網(wǎng)絡(luò)是一種具有大容量、網(wǎng)絡(luò)安全性高和便于升級的光接入網(wǎng)技術(shù)。無源光網(wǎng)絡(luò)又稱被動式光纖網(wǎng)絡(luò)，為光纖通信網(wǎng)絡(luò)的一種，其特點是不用電源就可以完成信號處理。無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一種純介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)。具有設(shè)備體積小、組網(wǎng)靈活多樣、設(shè)備簡單、安裝簡單、擴容較簡單、維護費用低的特點。

無源光網(wǎng)絡(luò)pon(passiveopticalnetwork：無源光纖網(wǎng)絡(luò))主要包括位于局端的光線路終端olt(opticallineterminal)、終端光網(wǎng)絡(luò)單元onu(opticalnetworkunit)、以及光配線網(wǎng)odn(opticaldistributionnetwork)三部分。pon“無源”是指odn全部由光分路器(splitter)等無源器件組成，不含有任何電子器件及電源。由于這種接入技術(shù)使得接入網(wǎng)的olt與onu之間只需光纖、光分路器等光無源器件，不需租用機房和配備電源，因此被稱為無源光網(wǎng)絡(luò)。在pon的架構(gòu)中，一個olt下可以有多個pon的單元。每一個單元均可形成一個獨立的pon網(wǎng)。“無源”是指該系統(tǒng)在服務(wù)提供商和客戶之間不需要電源和有源的電子組件。它僅由光纖、分路器、接頭和連接器組成。光通信的核心技術(shù)在于光電器件技術(shù)，許多系統(tǒng)技術(shù)的實現(xiàn)是建立在器件技術(shù)進步的基礎(chǔ)之上的。

光電器件是pon技術(shù)的核心部件。其作用是通過光電轉(zhuǎn)換按協(xié)議實現(xiàn)上下行的信息傳輸。無論是在olt還是onu光節(jié)點。光電器件的性能及成本對整個無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能及成本產(chǎn)生重大影響。無源光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也對光電器件提出新的要求。

在無源光網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)中，為節(jié)省光纖資源，光電器件都采用單纖雙向的結(jié)構(gòu)，即將發(fā)射元器件與接收元器件封裝在同一器件中。通常被稱為單纖雙向器件。在pon的早期規(guī)模應(yīng)用中，如以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)epon(ethernetpassiveopticalnetwork，epon)或gpon(gigabit-capablepon，gpon)等，光線路終端olt及onu側(cè)的光電器件基本都是收發(fā)合一的單纖雙向器件。在一些應(yīng)用中，光網(wǎng)絡(luò)單元onu側(cè)也集成了有線電視catv(cabletelevision,catv)接收單元，構(gòu)成一發(fā)二收的結(jié)構(gòu)，即所謂的單纖三向器件。盡管業(yè)內(nèi)曾經(jīng)開發(fā)過幾類集成技術(shù)，但是在實際規(guī)模應(yīng)用中的單纖雙向或單纖三向光電器件都是利用傳統(tǒng)的同軸激光焊接工藝，采用分立元件。有源元件采用to(transistoroutline)罐氣密密封技術(shù)以保證長期可靠性。

圖3所示的一個典型10gepon光線路終端olt單纖雙向三端口光電器件主要由發(fā)射端1—1577nmeml(electricalabsorptionmodulationlaser,eml)to、發(fā)射端2—1490nmdfb(distributedfeedbacklaser)to、光插針接口、接收端1310nmapd(avalanchephotodiode)to和三端口器件金屬本體等五個主要部分組成。采用了兩個波長1577nm及1490nm的發(fā)射，接收波長為1310nm。

圖4所示的另外一種10gepon光線路終端olt單纖雙向四端口光電器件主要由發(fā)射端1—1577nmemlto、發(fā)射端2—1490nmdfbto、接收端1—1310nmapdto、光插針接口、接收端2—1270nmapdto和四端口器件金屬本體及其內(nèi)部的透鏡，玻片等部分組成。它采用了四個波長，1577nm/1490nm/1310nm/1270nm。

這兩種多端口光電器件都采用了傳統(tǒng)的to結(jié)構(gòu)。每個端口的激光發(fā)射芯片或接收芯片都是獨立密封在to中以保證可靠性。實際光電模塊的設(shè)計表明，像這樣傳統(tǒng)的to型封裝四端口光電器件結(jié)構(gòu)，用在xfp(10gigabitsmallformfactorpluggable,xfp)的模塊中能夠預(yù)留出來給pcba的空間都比較緊張，更不用說用在更小型封裝的sfp+(smallformfactorpluggable,sfp)模塊中。

光接入帶寬需求的急增推動pon技術(shù)的發(fā)展。10g的以太無源光網(wǎng)絡(luò)10gepon，ngpon(nextgenerationpon,ngpon)等在近年逐步普及應(yīng)用，實現(xiàn)了早期pon網(wǎng)絡(luò)的帶寬升級。這些應(yīng)用對上述雙向光電器件不同要求，特別是在光線路終端olt端新增加了發(fā)射或接收的端口，光線路終端olt側(cè)的光電器件也變成單纖雙向三端口、四端口甚至更高端口的器件。如在10gepon應(yīng)用的光線路終端olt側(cè)，光電器件是兩個發(fā)射一個接收的單纖雙向三端口器件。在gpon向ngpon升級時，pon架構(gòu)需考慮重用現(xiàn)有資源及前后向兼容等問題而采用所謂的混合無源光網(wǎng)絡(luò)combopon方案。在combopon的光線路終端olt側(cè)需要兩個發(fā)射兩個接收的單纖雙向四端口器件。

另一方面，運營商/設(shè)備商為降低維護成本也在努力提升設(shè)備密度，特別是光線路終端olt局端設(shè)備。設(shè)備密度的提升要求光電模塊的尺寸更小型。如10gepon光線路終端olt等目前大量使用的xfp的模塊封裝形式將轉(zhuǎn)為更小型的sfp+封裝。設(shè)備的小型化意味著少占機房面積、少消耗能源，能有效地降低網(wǎng)絡(luò)的運行成本。

無源光網(wǎng)絡(luò)pon設(shè)備更高密度以及網(wǎng)絡(luò)升級更多端口數(shù)的要求對光線路終端olt所用光電器件的尺寸提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。實際設(shè)計表明，現(xiàn)有的傳統(tǒng)to結(jié)構(gòu)封裝的單纖雙向三端口或四端口器件幾乎已經(jīng)不能滿足sfp+模塊的尺寸要求，需要更小尺寸的平臺技術(shù)。為實現(xiàn)光電器件的小型化集成化，一系列集成技術(shù)如硅光平臺siob(silicononbench，siob)，光電混合集成的平面光回路plc(planarlightcircuit,plc)，小型化to內(nèi)置單纖光器件，以及徹底集成的單片集成等開發(fā)出來。這些集成技術(shù)的發(fā)展為光線路終端光電器件的小型化提供了多樣選擇，但從工藝復(fù)雜性及成本的角度并不一定適合于批量應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提出了一種多端口光電器件封裝方法，通過在無源光網(wǎng)絡(luò)pon的局端光線路終端olt側(cè)的多通道光電器件取消單個通道獨立氣密封裝，采用整個一體的盒型氣密封裝方法，使得封裝效率更高、元件尺寸更小，成本更低。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種多端口光電器件封裝方法，該多端口光電器件至少包括：金屬氣密盒、激光器芯片以及接收芯片；所述激光器芯片與接收芯片采用平面化結(jié)構(gòu)耦合封裝于金屬氣密盒中，所述金屬氣密盒一側(cè)設(shè)有與外部連接的接口；所述激光芯片與接收芯片各自的管腳分別與該接口電連接；所述金屬氣密盒采用平行縫焊工藝密封。

基于該封裝方法的三端口光電器件，包括：采用平行縫焊工藝密封的金屬氣密盒；以及沿同一光路依次分布第一激光器芯片、-45°透反射濾波片、+45°透反射濾波片；還包括：-45°透反射濾波片正上方設(shè)置的第二激光器芯片，以及+45°透反射濾波片正下方設(shè)置的接收芯片；

所述第一激光器芯片、-45°透反射濾波片、+45°透反射濾波片、第二激光器芯片以及接收芯片，采用平面化結(jié)構(gòu)耦合封裝于金屬氣密盒中，所述金屬氣密盒一側(cè)設(shè)有與外部連接的接口；所述第一激光器芯片、第二激光器芯片以及接收芯片各自的管腳分別與該接口電連接。

更進一步地，所述第一激光器芯片采用1577nmeml芯片。

更進一步地，所述第二激光器芯片采用1490nmdfb芯片。

更進一步地，所述接收芯片采用1310nmapd芯片。

基于該封裝方法的四端口光電器件，包括：采用平行縫焊工藝密封的金屬氣密盒；以及沿同一光路依次分布第一激光器芯片、第一-45°透反射濾波片、+45°透反射濾波片、第二-45°透反射濾波片；還包括：第一-45°透反射濾波片正上方設(shè)置的第二激光器芯片、+45°透反射濾波片正下方設(shè)置的第一接收芯片、以及第二-45°透反射濾波片正上方設(shè)置的第二接收芯片；

所述第一激光器芯片、第一-45°透反射濾波片、+45°透反射濾波片、第二-45°透反射濾波片、第二激光器芯片、第一接收芯片以及第二接收芯片，采用平面化結(jié)構(gòu)耦合封裝于金屬氣密盒中，所述金屬氣密盒一側(cè)設(shè)有與外部連接的接口；所述第一激光器芯片、第二激光器芯片、第一接收芯片以及第二接收芯片各自的管腳分別與該接口電連接。

更進一步地，所述第一激光器芯片采用1577nmeml芯片或1577nmdml芯片。

更進一步地，所述第二激光器芯片采用1490nmdfb芯片。

更進一步地，所述第一接收芯片與第二接收芯片采用1310nmapd芯片。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的多端口光電器件封裝方法，各個通道都不用傳統(tǒng)的to結(jié)構(gòu)密封而直接用激光二極管芯片或接收芯片，平面化結(jié)構(gòu)耦合封裝在一個金屬氣密盒子后，利用成熟的平行封焊技術(shù)將整個金屬氣密盒密封；可以大大縮小整個多端口光電器件的尺寸，滿足小型化要求，同時本申請采用的氣密封裝保證了器件的可靠性；并且本申請采用了整個一體的盒型氣密封裝，封裝效率更高、元件尺寸更小，成本更低、功能更為強大，更利于集成。

附圖說明

圖1為本申請實施例提供的三端口小型化結(jié)構(gòu)的光路原理示意圖；

其中，1為1577nmeml芯片；2為-45°透反射濾波片；3為1490nmdfb芯片；4為+45°透反射濾波片；5為光接口光插針；6為1310nmapd芯片；7為金屬氣密盒。

圖2為本申請實施例提供的四端口小型化結(jié)構(gòu)的光路原理示意圖；

其中，1為1577nmeml/dml芯片；2為透反射濾波片；3為1490nmdfb芯片；4為+45°透反射玻片b；5為反射玻片；6為接收端apd芯片；7為第二光接口光插針；8為接收端apd芯片；9為金屬氣密盒。

圖3是一個典型的10gepon光線路終端olt單纖雙向三端口光電器件原理示意圖；

其中，1為1577nmemlto；2為1490nmdfbto；3為光插針接口；4為接收端1310nmapdto；5為三端口器件金屬本體。

圖4是一個典型的10gepon光線路終端olt單纖雙向四端口光電器件原理示意圖；

其中，1為1577nmemlto；2為1490nmdfbto；3為1310nmapdto；4為光插針接口；5為1270nmapdto；6為四端口器件金屬本體。

具體實施方式

為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明內(nèi)容進一步闡釋。

本申請的技術(shù)方案為：一種多端口光電器件封裝方法，該多端口光電器件至少包括：金屬氣密盒、激光器芯片以及接收芯片；所述激光器芯片與接收芯片采用平面化結(jié)構(gòu)耦合封裝于金屬氣密盒中，所述金屬氣密盒采用平行縫焊工藝密封。為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本申請的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖對本申請的內(nèi)容做進一步的闡述。

如圖1所示，為本實施例提供的三端口小型化結(jié)構(gòu)的光路原理示意圖，該三端口小型化結(jié)構(gòu)，包括：采用平行縫焊工藝密封的金屬氣密盒；以及沿同一光路依次分布1577nmeml芯片1、-45°透反射濾波片2、+45°透反射濾波片4連通光插針接口5；還包括：-45°透反射濾波片2正上方設(shè)置的1490nmdfb芯片3，以及+45°透反射濾波片正下方設(shè)置的1310nmapd芯片6；

所述1577nmeml芯片1、-45°透反射濾波片2、+45°透反射濾波片4、1490nmdfb芯片3以及1310nmapd芯片6，采用平面化結(jié)構(gòu)耦合封裝于金屬氣密盒7中，金屬氣密盒7一側(cè)設(shè)有與外部連接的接口(見圖1左側(cè)齒狀排列的部分)；所述1577nmeml芯片1、1490nmdfb芯片3以及1310nmapd芯片6各自的管腳分別與該接口電連接，通過這樣的設(shè)計將激光芯片與接收芯片與光模塊電路板連接的接口進行統(tǒng)一布線，通過統(tǒng)一的接口與外部光模塊電路板連接，進一步降低了光電器件的尺寸。

如圖2所示，為本實施提供的四端口小型化結(jié)構(gòu)的光路原理示意圖，還四端口結(jié)構(gòu)，包括：采用平行縫焊工藝密封的金屬氣密盒；以及沿同一光路依次分布1577nmeml/dml芯片1、第一-45°透反射濾波片2、+45°透反射濾波片4、第二-45°透反射濾波片5連通光插針接口7；還包括：第一-45°透反射濾波片正上方設(shè)置的1490nmdfb芯片3、+45°透反射濾波片正下方設(shè)置的第一接收apd芯片6、以及第二-45°透反射濾波片正上方設(shè)置的第二接收apd芯片8；

所述第一-45°透反射濾波片2、第一-45°透反射濾波片4、+45°透反射濾波片4、第二-45°透反射濾波片5、1490nmdfb芯片3、第一接收apd芯片6以及第二接收apd芯片8，采用平面化結(jié)構(gòu)耦合封裝于金屬氣密盒9中，金屬氣密盒9一側(cè)設(shè)有與外部連接的接口(見圖2左側(cè)齒狀排列的部分)；所述1577nmeml/dml芯片1、1490nmdfb芯片3、第一接收apd芯片6以及第二接收apd芯片8各自的管腳與該接口電連接。

本申請中所述的沿同一光路依次分布的-45°透反射濾波片，指透反射濾波片在集成平面上與該條光路呈-45°或135°角設(shè)置，本申請中取-45°進行表示；同理沿同一光路依次分布的+45°透反射濾波片，指透反射濾波片在集成平面上與該條光路呈45°或-135°設(shè)置，本申請中取45°進行表示。

根據(jù)本申請的封裝方法，可以實現(xiàn)圖1與圖2所示的三端口與四端口的光電器件的小型化，同時本申請的封裝方法還可以擴展至更高端口光電器件，并能實現(xiàn)封裝效率高、元件尺寸更小，成本更低的效果。

如圖3和圖4所示的to型結(jié)構(gòu)，每一個端口與光模塊的電連接都采用獨立的、每個元件的管腳直接與光模塊電路板連接；如圖1和圖2所示的采用本申請的封裝方法實現(xiàn)的一體型平面封裝結(jié)構(gòu)三端口與四端口光電器件與光模塊，則采用設(shè)置于金屬氣密盒一側(cè)的接口，通過將接收芯片與激光芯片各自的管腳分別與該接口電連接，實現(xiàn)了統(tǒng)一的接口與外部光模塊電路板連接，降低了光電器件的整體布局尺寸，同時也有效減小了應(yīng)用本申請光電器件的光模塊的尺寸，進而可以提高光線路終端olt局端設(shè)備的密度，降低運營商/設(shè)備商的運營成本。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。