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关于24通道并行光收发模块的组成

更新时间:2024-06-06
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并行光模块按照功能划分为光发射模块和光接收模块。光发送模块包括激光器阵列及其驱动单元,光接收模块包括光探测器阵列及其放大电路、光电互连接口则由光纤阵列和 MEG-Array 组成

MEG-Array 连接器是一种标准的电接口。这种 BGA  夹层连接器的出现主要为了满足对于表面可安装连接器的高密度、高针数、优良的电气特性等的需求。

一,维阵列耦合方案

一种光耦合方案采用的是柔性电路板。将电路板弯折成 90°,在竖起的电路板上贴装 VCSEL 阵列,使得 VCSEL 出射光变为平行于光纤的光束,从而与光纤耦合。这种方案的缺点在于:制造过程中,柔性电路板弯折角度难以做到理中的 90°,弯折角度的误差会影响 VCSEL 阵列与光纤阵列的对准,进而使光耦合效率降低。且垂直装配不利于集成,PCB 成本较高,所以实际中较少采用。 VCSEL 发出垂直向上的光束,经直角三棱镜的 45°斜面反射后,沿水平方向在光纤中传输。由于光纤端面至光探测器端面有一定距离,为了..耦合效率,在直角三棱镜的射直角面上贴装一个微透镜阵列,进行光束的匹配耦合,以上为发射模块中的光路。接收模块结构与发射模块一致,5 则替换成光探测器阵列,来自光纤阵列的水平方向光束,在棱镜的 45°斜面发生反射转变为竖直向下传输的光束,从而被 PD 接收,为了模块的轻小化以及成本的考虑,此种方案透镜一般由树脂材料或玻璃材料制成。对于塑料透镜,要求材料的透光性较好,具有长期可靠性,因为塑料较易老化,长期使用会使并行光模块的性能下降。同时,要实现此类透镜的高合格率大批量生产并非易事。另外,由图 3-4 可见,各部件之间是分离的且棱镜、光纤的通光面都暴露在空气中,长期使用就可能导致灰尘进入其中,导致光耦合效率下降,模块的性能变差。而完全的真空封装则费用较高,对于在短距离通信中大量使用的光模块来说,无疑增加了大量成本。

二,维阵列耦合技术

考虑到网络设备数据通道不断增加,对并行光模块的通道数需求也不断增长,但是限制于光纤连接器的 IEC61754-7 标准,一维阵列光纤连接器一般是12 芯,对于更多数据传输通道(如 24 通道、48 通道),并行光模块一般采用二维阵列耦合的方式。使用微透镜阵列耦合的方式无疑增加了模块的体积,不利于封装微小化的现。

针对上述问题,一种解决方案是二维的聚合物波导阵列进行光的耦合,如图 3-5所示。波导内置激光烧蚀的 45°全内反射镜,VCSEL 阵列出射光经过微透镜阵列进入聚合物波导实现耦合。聚合物波导层放置在光印刷电路板上,VCSEL 阵列以及 PD 阵列一起封装为光电子芯片置于有机载体上,载体与光印刷电路板通过 BGA 进行连接。

此方案缺点在于:聚合物波导的要求较高,制作过程复杂;在波导内烧蚀全内反射镜不易,对工艺要求较高,增加了成本。

另一种方案由韩国科学家提出,利用二维光纤阵列和微透镜阵列实现光耦合。首先在硅基基片上正反对称开槽,再将 2×N 的光纤阵列置于硅基 V 型槽内,光纤和 V型槽的端面均研磨为 45°斜面,光纤阵列下表面贴装有微透镜阵列。

此方案中经过仿真可知若光耦合效率大于百分之九十,则 H2-H1=0.25mm 即二维光纤阵列两层光纤纤芯距离为 0.25mm,一般多模光纤直径为 0.125mm,由于采用正反对称刻槽的方式,硅基基片薄处至多为 0.125mm,在实际制作工艺中难以实现。此外,0.25mm也是两列 VCSEL 阵列枢纽的间距,而已知 VCSEL 芯片宽一般为 0.25mm,且外形尺寸存在误差,在实际制造中不可能..两列 VCSEL 阵列芯片的严密间距。因此实际生产过程中,此方案仍需改进。

以上就是小编给大家总结的关于并行光模块的行业知识,想要了解更多有关于并行光模块的相关信息,欢迎随时致电公司热线进行咨询。



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