專利名稱：To封裝的vcsel二維圓形陣列模塊的驅(qū)動轉(zhuǎn)接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光通信器件領(lǐng)域，更具體的說是同軸封裝即TO封裝(Transistor outline或Through-hole)的波長為1. 55微米的垂直腔面發(fā)射激光器VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 二維圓形陣列及驅(qū)動轉(zhuǎn)接裝置構(gòu)成的光模塊，該光模塊可以進行中短距離范圍內(nèi)的高速信號傳輸。
背景技術(shù)：
近年來，垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)作為有發(fā)展前途和使用價值的低成本光發(fā)射器件之一，可作長波長光纖通信中的光源，一直處于研究的熱潮中。以前的光源采用的大多是傳統(tǒng)的邊發(fā)射激光器，邊發(fā)射激光器的特點是閾值電流高，輸出光垂直于解理面，光束發(fā)散角較大，而且在芯片解理前，不能進行單個器件的基本性能測試，不易于實現(xiàn)大規(guī)模集成，制造成本高。VCSEL能在垂直于半導(dǎo)體基板的方向上形成諧振腔，并在此垂直方向上發(fā)射光。相比較于邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器，VCSEL優(yōu)勢明顯，例如，閾值電流低，光束發(fā)散角小， 單縱模工作，易于集成，便于測量篩選，可使用廉價驅(qū)動源，成本低。850nm波長VCSEL的研究已經(jīng)相對成熟，目前研究的熱點主要集中高速率1550nm波長的VCSEL，其傳輸速率已達到10(ibit/S。多個VCSEL作為能夠高度集成地排列成一維或二維陣列的光源而受到更多關(guān)注，VCSEL 二維陣列常見的多是矩形結(jié)構(gòu)。普通一維或二維陣列的光源需要經(jīng)過線陣或面陣的光學系統(tǒng)才能進入單模光纖的纖芯中，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高。為了讓二維圓形 VCSEL陣列簡單高效地耦合到大孔徑多模光纖，需要對VCSEL陣列進行封裝。常見的封裝類型主要有TO (Transistor Outline)封裝和蝶形封裝，其中TO封裝體積小、串擾小、可靠性高、密封性好，寄生參數(shù)小、工藝簡單、成本低，適合大批量生產(chǎn)，使用靈活方便。為了采用低成本的TO封裝技術(shù)，需要對TO封裝技術(shù)做一定改進，將二維圓形 VCSEL陣列的出射光直接耦合到多模光纖，實現(xiàn)高效率低成本的光耦合和電極連接。本發(fā)明滿足了這一要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了避免使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的線陣及面陣光學系統(tǒng)將VCSEL陣列的出射光耦合到光纖，降低光源的封裝成本。本發(fā)明提供一種TO封裝的VCSEL 二維圓形陣列模塊的驅(qū)動轉(zhuǎn)接裝置。本發(fā)明不需要使用復(fù)雜的線陣及面陣光學系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，只需使用低成本的TO封裝和簡易的驅(qū)動轉(zhuǎn)接裝置。為達到上述目的，本發(fā)明提供一種TO封裝的VCSEL 二維圓形陣列模塊的驅(qū)動轉(zhuǎn)接裝置，包括一 TO 管座；一 TO管殼，該TO管殼扣置于TO管座上，該TO管殼用于放置TO管殼封裝的VCSEL 陣列；三個交流的信號輸入端，該每一信號輸入端與TO管座對應(yīng)的管腳之間通過一電容連接，該交流的信號輸入端為VCSEL提供交流驅(qū)動；三個直流的信號輸入端，該每一信號接收端與TO管座對應(yīng)的管腳之間通過一電感連接，該直流的信號輸入端為TO管殼封裝的VCSEL提供直流偏置。其中三個交流的信號輸入端為同軸SMA接頭。其中三個直流的信號輸入端為接線柱。其中電容是貼片電容，該電容值與交流的頻率范圍匹配。其中電感是貼片電感，該電感值與交流的頻率范圍匹配。其中所述的TO管座包含四個管腳，其中一個管腳接地。其中TO管殼包括三個連接管腳，該三個連接管腳與TO管座上的管腳插接；一 VCSEL陣列芯片，該VCSEL陣列芯片上有五組焊盤及VCSEL芯片，所述焊盤通過引線與連接管腳連接；所述焊盤與VCSEL芯片通過電極連接。本發(fā)明的有益效果是通過驅(qū)動裝置對TO封裝的VCSEL 二維圓形陣列模塊進行驅(qū)動，該TO封裝的VCSEL陣列的出射光場與直徑為62. 5微米的多模光纖芯徑正好匹配，因此 VCSEL陣列出射光能夠直接耦合到多模光纖中。本發(fā)明為VCSEL陣列提供直流偏置和交流驅(qū)動，可作為高速光源使用，調(diào)制速率可達2. 5(ib/S，結(jié)構(gòu)較為簡單，可大批量生產(chǎn)，從而降低了光通信系統(tǒng)的成本。


為進一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明，其中圖1是TO封裝的VCSEL陣列的驅(qū)動裝置示意圖。圖2是VCSEL陣列與TO管座焊接示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1及圖2所示，本發(fā)明提供一種TO封裝的VCSEL 二維圓形陣列模塊的驅(qū)動轉(zhuǎn)接裝置，包括一 TO管座6 ；所述的TO管座6包含四個管腳61，其中一個管腳61接地；一 TO管殼8(圖2中)，該TO管殼8扣置于TO管座6上，該TO管殼8用于放置 TO管殼封裝的VCSEL陣列7 ；三個交流的信號輸入端2，該每一信號輸入端2與TO管座6對應(yīng)的管腳61之間通過一電容3連接，該交流的信號輸入端2為VCSEL提供交流驅(qū)動；所述的三個交流的信號輸入端2為同軸SMA接頭；所述的電容3是貼片電容，該電容值與交流的頻率范圍匹配；三個直流的信號輸入端5，該每一信號接收端5與TO管座6對應(yīng)的管腳61之間通過一電感4連接，該直流的信號輸入端5為TO管殼封裝的VCSEL提供直流偏置；所述的三個直流的信號輸入端5為接線柱；所述的電感4是貼片電感，該電感值與交流的頻率范圍匹配。以上三組電容和電感組成三組偏置網(wǎng)絡(luò)，其中電容的作用是通交流而隔直流，電感的作用是通直流而隔交流。高頻交流驅(qū)動信號通過交流信號輸入端2進入該偏置網(wǎng)絡(luò)， 直流偏置信號通過直流信號輸入端5進入該偏置網(wǎng)絡(luò)，該三組偏置網(wǎng)絡(luò)的輸出分別通過TO管座6上相應(yīng)的管腳61與TO管殼8里VCSEL陣列芯片82中的三個VCSEL芯片相連，該偏置網(wǎng)絡(luò)分別作為這三個VCSEL芯片的負極，TO管座6上接地的一個管腳61作為這三個 VCSEL芯片共用的正極，從而可以驅(qū)動這三個VCSEL芯片。請參閱圖2所示，其中所述的TO管殼8包括三個連接管腳81，該三個連接管腳81與TO管座6上的管腳61插接；該三個連接管腳81分別位于TO管殼8的左、上、右方向，分別與VCSEL陣列芯片82中的左、上、右三個 VCSEL芯片相連。一 VCSEL陣列芯片82，該VCSEL陣列芯片82上有五組焊盤84及VCSEL芯片87， 所述焊盤84通過引線85與連接管腳81連接；所述焊盤84與VCSEL芯片87通過電極86 連接。 該VCSEL陣列芯片82中含有五個VCSEL芯片，呈圓形分布，覆蓋所有VCSEL芯片出光面的最小圓形區(qū)域的直徑為62. 5微米，與多模光纖芯徑大小一致，便于通過透鏡將 VCSEL陣列的出射光直接耦合到多模光纖中；該VCSEL陣列芯片左、上、右方向的三個VCSEL 芯片通過偏置網(wǎng)絡(luò)被外接驅(qū)動裝置所驅(qū)動，位于陣列芯片正中間和下方向的兩個VCSEL芯片不工作。該TO封裝的VCSEL 二維圓形陣列模塊的驅(qū)動轉(zhuǎn)接裝置于一高頻印制電路板上，該高頻印制電路板上焊接有一 TO管座6，三個用作交流的信號輸入端2的同軸SMA接頭，三個用作直流的信號輸入端5的接線柱，三個貼片電容，三個貼片電感。由于三個VCSEL芯片共用了同一個地電極，為了減少信號間的串擾，該高頻印制電路板采用四層電路板的結(jié)構(gòu)，其中表層和底層為走線層，表層和底層用于安放同軸SMA 接頭、接線柱、電容、電感、TO管座，以及走線連接，中間兩層為接地層，驅(qū)動三個VCSEL芯片的三條信號線都分別有相應(yīng)的參考地平面，因此能將它們間的串擾降到最低。本發(fā)明使用轉(zhuǎn)接電路通過TO管座的管腳為VCSEL陣列提供偏置電流和調(diào)制信號， VCSEL陣列的出射光直接耦合到多模光纖中，可作高速光源使用，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種TO封裝的VCSEL 二維圓形陣列模塊的驅(qū)動轉(zhuǎn)接裝置，包括 一 TO管座；一 TO管殼，該TO管殼扣置于TO管座上，該TO管殼用于放置TO管殼封裝的VCSEL陣列；三個交流的信號輸入端，該每一信號輸入端與TO管座對應(yīng)的管腳之間通過一電容連接，該交流的信號輸入端為VCSEL提供交流驅(qū)動；三個直流的信號輸入端，該每一信號接收端與TO管座對應(yīng)的管腳之間通過一電感連接，該直流的信號輸入端為TO管殼封裝的VCSEL提供直流偏置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TO封裝的VCSEL二維圓形陣列模塊的驅(qū)動轉(zhuǎn)接裝置，其中三個交流的信號輸入端為同軸SMA接頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TO封裝的VCSEL二維圓形陣列模塊的驅(qū)動轉(zhuǎn)接裝置，其中三個直流的信號輸入端為接線柱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TO封裝的VCSEL二維圓形陣列模塊的驅(qū)動轉(zhuǎn)接裝置，其中電容是貼片電容，該電容值與交流的頻率范圍匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TO封裝的VCSEL二維圓形陣列模塊的驅(qū)動轉(zhuǎn)接裝置，其中電感是貼片電感，該電感值與交流的頻率范圍匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TO封裝的VCSEL二維圓形陣列模塊的驅(qū)動轉(zhuǎn)接裝置，其中所述的TO管座包含四個管腳，其中一個管腳接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TO封裝的VCSEL二維圓形陣列模塊的驅(qū)動轉(zhuǎn)接裝置，其中 TO管殼包括三個連接管腳，該三個連接管腳與TO管座上的管腳插接；一 VCSEL陣列芯片，該VCSEL陣列芯片上有五組焊盤及VCSEL芯片，所述焊盤通過引線與連接管腳連接；所述焊盤與VCSEL芯片通過電極連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種TO封裝的VCSEL二維圓形陣列模塊的驅(qū)動轉(zhuǎn)接裝置，包括一TO管座；一TO管殼，該TO管殼扣置于TO管座上，該TO管殼用于放置TO管殼封裝的VCSEL陣列；三個交流的信號輸入端，該每一信號輸入端與TO管座對應(yīng)的管腳之間通過一電容連接，該交流的信號輸入端為VCSEL提供交流驅(qū)動；三個直流的信號輸入端，該每一信號接收端與TO管座對應(yīng)的管腳之間通過一電感連接，該直流的信號輸入端為TO管殼封裝的VCSEL提供直流偏置。
文檔編號H01S5/042GK102176607SQ20111005448
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者劉宇, 李亮, 王欣, 祝寧華, 袁海慶, 謝亮, 陳碩夫 申請人:中國科學院半導(dǎo)體研究所