一種光功率可調(diào)合波器的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種光功率可調(diào)合波器的封裝結(jié)構(gòu)，包括由上蓋和下底組成的封裝盒，所述下底上固定有控制電路板，所述控制電路板上還固定有硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器和陣列波導(dǎo)光柵；所述硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器的光纖通道和陣列波導(dǎo)光柵的光纖通道通過光纖對(duì)應(yīng)連接。本實(shí)用新型采用基于光電吸收效應(yīng)的硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器制作光功率可調(diào)合波器，可靠性好，響應(yīng)速度快，響應(yīng)時(shí)間為微秒級(jí)，并且無需加熱，功耗更低。
【專利說明】一種光功率可調(diào)合波器的封裝結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光纖【技術(shù)領(lǐng)域】中的光功率可調(diào)合波器，特別是涉及一種基于硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器制作光功率可調(diào)合波器的封裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光纖通信向高速率、大容量方向發(fā)展,摻鉺光纖放大器(Erbium-DopedFiberAmplifier,簡(jiǎn)稱 “EDFA” )與密集波分復(fù)用(DenseWaveIengthDivisionMultipIexing,簡(jiǎn)“DWDM”)技術(shù)相結(jié)合已成為這一系統(tǒng)中的主要技術(shù)手段。光功率可調(diào)合波器(簡(jiǎn)稱“VMUX”)是DWDM系統(tǒng)中的核心器件，具有廣闊的市場(chǎng)前景，可以解決由于使用光纖放大器帶來的增益不平性和通道增減時(shí)帶來的功率跳變，通過對(duì)系統(tǒng)每個(gè)通道光功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整以達(dá)到均衡，從而實(shí)現(xiàn)光信號(hào)在DWDM系統(tǒng)的長(zhǎng)距離高速無誤碼傳輸。
[0003]光功率可調(diào)合波器主要由陣列波導(dǎo)光柵和陣列可調(diào)光衰減器兩個(gè)光器件及控制電路組裝而成。傳統(tǒng)的光功率可調(diào)合波器里用到的陣列可調(diào)光衰減器是采用氧化硅波導(dǎo)結(jié)構(gòu)或者Polymer波導(dǎo)結(jié)構(gòu)制作而成，其原理是利用波導(dǎo)材料的折射率隨溫度改變的熱光效應(yīng)，通過改變波導(dǎo)溫度，改變光在波導(dǎo)中的通過率(衰減量)。兩者制作的可調(diào)光衰減器都需要加熱才能進(jìn)行工作，因此功耗較高；另外，氧化硅波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和Polymer結(jié)構(gòu)制作的可調(diào)光衰減器衰減響應(yīng)慢，一般為毫秒級(jí)；特別是，Polymer結(jié)構(gòu)制作的可調(diào)光衰減器的長(zhǎng)期可靠性差，顯然這種工藝方式制作出來的可調(diào)光衰減器不能適應(yīng)光功率可調(diào)合波器產(chǎn)品長(zhǎng)期使用性能的需要，整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量和性能難以達(dá)到最優(yōu)，產(chǎn)品存在的潛在隱患不能排除，一旦產(chǎn)品因可靠性不好導(dǎo)致失效，造成網(wǎng)絡(luò)問題的影響大，給客戶端使用以及售后問題處理帶來很大的麻煩。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種光功率可調(diào)合波器的封裝結(jié)構(gòu)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化產(chǎn)品性能，保障產(chǎn)品的長(zhǎng)期可靠使用。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種光功率可調(diào)合波器的封裝結(jié)構(gòu)，包括由上蓋和下底組成的封裝盒，所述下底上固定有控制電路板，所述控制電路板上還固定有硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器和陣列波導(dǎo)光柵；所述硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器的光纖通道和陣列波導(dǎo)光柵的光纖通道通過光纖對(duì)應(yīng)連接。
[0006]所述硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器包括硅波導(dǎo)型的陣列可調(diào)光衰減器芯片、輸入光纖陣列、輸出光纖陣列；所述陣列可調(diào)光衰減器芯片的輸入端與所述輸入光纖陣列相連，輸出端與所述輸出光纖陣列相連；所述輸入光纖陣列與所述陣列波導(dǎo)光柵的光纖通道相連；所述輸出光纖陣列與光功率可調(diào)合波器的輸出光纖相連。
[0007]所述輸入光纖陣列和輸出光纖陣列的結(jié)構(gòu)為V型槽結(jié)構(gòu)、U型槽結(jié)構(gòu)，平板結(jié)構(gòu)或毛細(xì)管結(jié)構(gòu)。
[0008]所述硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器通過中間凸起的支撐板固定在所述控制電路板上。
[0009]所述陣列波導(dǎo)光柵為獨(dú)立封裝的陣列波導(dǎo)光柵；所述陣列可調(diào)光衰減器為獨(dú)立封裝的陣列可調(diào)光衰減器。
[0010]所述的硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器的通道數(shù)為MXN，其中，1≤M≤96，1 ≤ N ≤ 96 ;所述的陣列波導(dǎo)光柵為多通道的陣列波導(dǎo)光柵，其通道數(shù)為16、32、40、48、80或96個(gè)。
[0011]有益效果
[0012]由于采用了上述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:本實(shí)用新型采用基于光電吸收效應(yīng)的硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器制作光功率可調(diào)合波器，響應(yīng)速度快，可達(dá)到微秒級(jí)；并且采用硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器無需加熱，功耗低；本實(shí)用新型中的光功率可調(diào)合波器其可靠性好，整個(gè)工藝過程質(zhì)量容易控制，適宜批量生產(chǎn)，能夠保障產(chǎn)品的長(zhǎng)期可靠使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的光功率可調(diào)合波器外形示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型中硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型中硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器安裝示意圖；
[0016]圖4是本實(shí)用新型的光功率可調(diào)合波器封裝盒下底結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5是本實(shí)用新型的光功率可調(diào)合波器中硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器和陣列波導(dǎo)光柵的連接示意圖；
[0018]圖6是本實(shí)用新型的光功率可調(diào)合波器整體封裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖7是本實(shí)用新型中硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器響應(yīng)時(shí)間的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0021]本實(shí)用新型的實(shí)施方式涉及一種光功率可調(diào)合波器的封裝結(jié)構(gòu)，如圖1、圖4和圖5所示，包括由上蓋4和下底5組成的封裝盒，所述下底5上固定有控制電路板3，所述控制電路板3上還固定有硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器I和陣列波導(dǎo)光柵2 ;所述硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器I的光纖通道和陣列波導(dǎo)光柵2的光纖通道通過光纖對(duì)應(yīng)連接。
[0022]如圖2所示，所述硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器I包括硅波導(dǎo)型的陣列可調(diào)光衰減器芯片6、輸入光纖陣列7、輸出光纖陣列8 ;所述陣列可調(diào)光衰減器芯片6的輸入端與所述輸入光纖陣列7相連,輸出端與所述輸出光纖陣列8相連；所述輸入光纖陣列7與所述陣列波導(dǎo)光柵2的光纖通道相連；所述輸出光纖陣列8與光功率可調(diào)合波器的輸出光纖相連。其中，所述輸入光纖陣列7和輸出光纖陣列8的結(jié)構(gòu)為V型槽結(jié)構(gòu)、U型槽結(jié)構(gòu)，平板結(jié)構(gòu)、毛細(xì)管結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)。
[0023]如圖3所示，硅波導(dǎo)型的陣列可調(diào)光衰減器芯片6、輸入光纖陣列7和輸出光纖陣列8組成拱形結(jié)構(gòu)，通過中間凸起的支撐板9 (例如PCB板)將硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器I安裝在控制電路板3上。其中，支撐板9的中間凸起部分與陣列可調(diào)光衰減器芯片6的大小相互匹配。在保證散熱的前提下，本實(shí)用新型還從模塊裝配位置上解決了硅波導(dǎo)折射率與SiO2光纖折射率差異造成的元器件拱形構(gòu)造帶來的封裝難題。
[0024]采用氧化娃波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的可調(diào)衰減器是基于馬赫-曾德爾(Mach-Zehnder)干涉原理制作，需要通過給芯片加電后加熱改變其中一傳導(dǎo)臂的折射率，從而改變?cè)撌獾南辔缓凸獬獭＜訜嵋院螽a(chǎn)品功耗較大。而本實(shí)用新型采用的硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器的工作原理是基于固體吸收光中自由載流子的吸收效應(yīng)，因此無需加熱。以15dB衰減為例，采用硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器的光功率可調(diào)合波器的功耗為每通道120?150mW，而采用氧化硅波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的可調(diào)衰減器的光功率可調(diào)合波器的功耗為200?250mW。由此可見，相比于采用氧化硅波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光功率可調(diào)合波器，本實(shí)用新型采用硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器無需加熱，并且功耗更低。
[0025]下面以一個(gè)1X40光功率可調(diào)合波器制作來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
[0026]步驟一:如圖2，將硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器芯片6 (該硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器芯片為4x4通道)和輸入光纖陣列7 (該輸入光纖陣列為4通道)及輸出光纖陣列8 (該輸出光纖陣列為4通道)進(jìn)行封裝，制作出硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器1，以上述同樣方式制作出10個(gè)陣列可調(diào)光衰減器，可以將每2?3個(gè)進(jìn)行獨(dú)立封裝，并測(cè)試出其每一光纖通道的光學(xué)性能。
[0027]步驟二:將陣列波導(dǎo)光柵2 (該陣列波導(dǎo)光柵為40通道)進(jìn)行獨(dú)立封裝，并測(cè)試出其每一光纖通道的光學(xué)性能。
[0028]步驟三:如圖4，將陣列波導(dǎo)光柵2和硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器I固定在控制電路板3上，將控制電路板3固定于光功率可調(diào)合波器封裝盒下底5上，根據(jù)所設(shè)計(jì)模塊位置進(jìn)行裝配，40通道的陣列波導(dǎo)光柵需要10個(gè)4x4通道的硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器I與其匹配。其中，硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器I通過中間凸起的支撐板固定在所述控制電路板上。
[0029]步驟四:如圖5，將陣列波導(dǎo)光柵2對(duì)應(yīng)通道的光纖和硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器I對(duì)應(yīng)通道的光纖進(jìn)行熔接連接，并用熱縮管保護(hù)熔接點(diǎn)，將連接好的光纖合理的盤繞在封裝盒內(nèi)。
[0030]步驟五:將輸入端光纖和輸出端光纖分別固定于輸入光端橡膠帽和輸出光端橡膠帽內(nèi)，并將橡膠帽安裝封裝盒下底5側(cè)的對(duì)應(yīng)孔上。
[0031]步驟六:如圖6，將封裝盒上蓋4和下底5按照設(shè)計(jì)好的方式對(duì)接裝配，完成光功率可調(diào)合波器的最終裝配，形成如圖1所示的結(jié)構(gòu)。
[0032]步驟七:與傳統(tǒng)方法一樣，對(duì)裝配完成的產(chǎn)品依次進(jìn)行測(cè)試，確保產(chǎn)品的整個(gè)性能滿足要求。
[0033]為了使基于光電吸收效應(yīng)的硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器芯片能夠更加優(yōu)化的用于VMUX，可以通過數(shù)據(jù)匹配工藝來提高芯片利用率(具體見專利號(hào):201210077137.8)。還可以通過使用功耗和成本很低的中央處理器而非TEC (半導(dǎo)體制冷器)來實(shí)時(shí)地刷新芯片的工作溫度并根據(jù)溫度的變化修正控制電壓/電流，從而保證衰減的高度穩(wěn)定(具體內(nèi)容見另案申請(qǐng))。[0034]如圖7所示，在27攝氏度下對(duì)本實(shí)用新型中的硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器進(jìn)行測(cè)試，從無衰減到設(shè)定的衰減值(0dB->-15dB)的最小響應(yīng)時(shí)間(90%->10%)不到I微秒，而常見的氧化硅波導(dǎo)的馬赫-曾德爾干涉型可調(diào)光衰減器的響應(yīng)時(shí)間為I?10毫秒。
[0035]不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)用新型采用基于光電吸收效應(yīng)的硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器制作光功率可調(diào)合波器，響應(yīng)速度快，可達(dá)到微秒級(jí)，并且采用硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器無需加熱，功耗更低；采用本實(shí)用新型制作的光功率可調(diào)合波器其可靠性好，適宜批量生產(chǎn)，能夠保障產(chǎn)品的長(zhǎng)期可靠使用。
【權(quán)利要求】
1.一種光功率可調(diào)合波器的封裝結(jié)構(gòu)，包括由上蓋(4)和下底(5)組成的封裝盒，所述下底(5)上固定有控制電路板(3)，其特征在于，所述控制電路板(3)上還固定有硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器(I)和陣列波導(dǎo)光柵(2);所述硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器(I)的光纖通道和陣列波導(dǎo)光柵(2)的光纖通道通過光纖對(duì)應(yīng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光功率可調(diào)合波器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器(I)包括硅波導(dǎo)型的陣列可調(diào)光衰減器芯片(6)、輸入光纖陣列(7)、輸出光纖陣列(8);所述陣列可調(diào)光衰減器芯片(6)的輸入端與所述輸入光纖陣列(7)相連，輸出端與所述輸出光纖陣列(8)相連；所述輸入光纖陣列(7)與所述陣列波導(dǎo)光柵(2)的光纖通道相連；所述輸出光纖陣列(8)與光功率可調(diào)合波器的輸出光纖相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光功率可調(diào)合波器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輸入光纖陣列(7)和輸出光纖陣列(8)的結(jié)構(gòu)為V型槽結(jié)構(gòu)、U型槽結(jié)構(gòu)，平板結(jié)構(gòu)或毛細(xì)管結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光功率可調(diào)合波器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器(I)通過中間凸起的支撐板(9 )固定在所述控制電路板(3 )上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光功率可調(diào)合波器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述陣列波導(dǎo)光柵(2)為獨(dú)立封裝的陣列波導(dǎo)光柵；所述陣列可調(diào)光衰減器(I)為獨(dú)立封裝的陣列可調(diào)光衰減器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光功率可調(diào)合波器的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的硅波導(dǎo)型陣列可調(diào)光衰減器(I)的通道數(shù)為MXN，其中，I < M < 96，I < N < 96 ;所述的陣列波導(dǎo)光柵(2)為多通道的陣列波導(dǎo)光柵，其通道數(shù)為16、32、40、48、80或96個(gè)。
【文檔編號(hào)】G02B6/34GK203720406SQ201420018977
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】閆超 申請(qǐng)人:博創(chuàng)科技股份有限公司