低成本QSFP28 SR4 COB工艺光模块

摘要

本发明公开了一种低成本QSFP28 SR4 COB工艺光模块，包括：驱动激光器发光的激光器驱动LDD；对电流信号进行放大的跨阻放大器TIA；其中，在空间上通过与LDD相连接的4个单通道第一光芯片构成垂直腔面激光器阵列VCSEL Array；在空间上通过与TIA相连接的4个单通道第二光芯片构成光电探测器阵列PD Array。本发明提供一种低成本QSFP28 SR4 COB工艺光模块，采用COB(chip on board)工艺，用4个单颗25G VCSEL(垂直腔面激光器)和4个单颗25G PD(光电探测器)分别代替传统的1个4通道25G VCSEL Array(垂直腔面激光器阵)和1个4通道PD Array(光电探测器阵列)，应用电路相同，可降低15％左右物料成本，另外还可降低返修成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种光通信领域。更具体地说，本发明涉及一种低成本QSFP28 SR4COB工艺光模块。

背景技术

随着市场对数据传输速率的要求越来越高，更高速率的光模块也随之诞生。目前高速率光模块市场中，100G光模块作为光通信市场的主流产品，在超大规模的数据中心已随处可见25G服务器和100G交换机的踪影，它们逐渐取代了早前10G服务器和40G交换机，25G/100G的升级模式已然成为了数据中心的重要路径，QSFP28 SR4光模块已成为数据中心的主角，需求量将大幅增长，目前光模块行业竞争激烈，成本优势能很大程度提高行业竞争力。

如图2，QSFP28 SR4是包含并行4个通道发射端和并行4个通道接收端的光模块，主要包含：LDD(激光器驱动芯片)、TIA(跨阻放大器)、VCSEL Array(垂直腔面激光器阵列)和PD Array(光电探测器阵列)这四大部分。

LDD(激光器驱动)主要作用是驱动激光器发光，时钟数据恢复等；TIA(跨阻放大器)主要作用是放大电流信号，将模拟电流信号转化为数字信号，时钟数据恢复等；VCSELArray(垂直腔面激光器阵列)是用来将电信号转化为光信号；PD Array(光电探测器阵列)是用来将光信号转化为电信号。这四部分裸带芯片主要是采用高精度贴片机，通过导电银胶固化在PCB(印刷电路板)上。传统的QSFP28 SR4光模块中，VCSEL Array(垂直腔面激光器阵列)和PD Array(光电探测器阵列)这两颗光芯片占整个光模块成本50％左右。这使得光模块的生产成本和不良品的维修成本显著增加。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种低成本QSFP28 SR4 COB工艺光模块，包括：

驱动激光器发光的激光器驱动LDD；

对电流信号进行放大的跨阻放大器TIA；

其中，在空间上通过与LDD相连接的4个单通道第一光芯片构成垂直腔面激光器阵列VCSEL；

在空间上通过与TIA相连接的4个单通道第二光芯片构成光电探测器阵列PD。

优选的是，相邻的第一光芯片之间以及相邻的第二光芯片之间的间距均被控制在500um，第一光芯片与相邻的第二光芯片之间的间距被控制在1000um；

其中，所述VCSEL Array、PD Array分别通过相配合的透镜模块与光模块的对应的光口进行连接，且透镜模块被配置为采用16通道，所述VCSEL Array、PD Array与透镜模块采用光耦合的方式进行连接；

透镜模块的接口与光口通过相配合的MT跳线实现连接，且相邻跳线之间分别间隔至少一个通道。

本发明至少包括以下有益效果：本发明采用COB(chip on board)工艺，用4个单颗25G VCSEL(垂直腔面激光器)和4个单颗25G PD(光电探测器)分别代替传统的1个4通道25GVCSEL Array(垂直腔面激光器阵)和1个4通道PD Array(光电探测器阵列)，应用电路相同，可降低15％左右物料成本，另外还可降低返修成本。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中低成本QSFP28 SR4 COB工艺光模块中4个通道发射端和并行4个通道接收端的连接示意图；

图2为现在技术中一QSFP28 SR4 COB工艺光模块中部件结构以及连接示意图；

图3为本发明光模块中4个通道发射端和并行4个通道接收端与光口配合的连接示意图；

图4为现在技术中8通道的透镜模块通过MT跳线与光口配合的连接示意图；

图5为本发明中16通道的透镜模块通过MT跳线与光口配合的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了根据本发明的一种低成本QSFP28 SR4 COB工艺光模块的实现形式，其中包括：

驱动激光器发光的激光器驱动LDD 1；

对电流信号进行放大的跨阻放大器TIA 2；

其中，在空间上通过与LDD相连接的4个单通道第一光芯片3构成垂直腔面激光器阵列VCSEL 4；

在空间上通过与TIA相连接的4个单通道第二光芯片5构成光电探测器阵列PD 6，在这种结构中，由于4通道的VCSEL Array和4通道的PD Array(光电探测器阵列)比单颗VCSEL(垂直腔面激光器)和PD(光电探测器)的生产良率低，因此使用4个单通道的光芯片会比1个4通道光芯片价格低，而通过使用4个单颗25G VCSEL(垂直腔面激光器)和4个单颗25GPD(光电探测器)分别代替1个4通道25G VCSEL Array(垂直腔面激光器阵)和1个4通道PDArray(光电探测器阵列)，这样可以使整个光模块的物料成本能降低15％左右，同时如果其中一个芯片出现失效问题时，可只对其中一个光芯片进行更换，而不需要更换4个通道，可降低返修成本，使得维修成本的可控性好。

如图1、3，在另一种实例中，相邻的第一光芯片之间以及相邻的第二光芯片之间的间距均被控制在500um，第一光芯片与相邻的第二光芯片之间的间距被控制在1000um；

其中，所述VCSEL Array、PD Array分别通过相配合的透镜模块7与光模块的对应的光口8进行连接，且透镜模块被配置为采用16通道，所述VCSEL Array、PD Array与透镜模块采用光耦合的方式进行连接，在空间上透镜模块通过90度垂直和/或45度夹角的配合，完成光模块中光输出或光输入的传递；

透镜模块的接口9与光口通过相配合的MT跳线10实现连接，且相邻跳线之间分别间隔至少一个通道。如图4，原始采用4通道的VCSEL Array(垂直腔面激光器阵列)和PDArray(光电探测器阵列)中，每个通道之间VCSEL(垂直腔面激光器阵列)和PD芯片间距250um，而在本发明中更换为单颗VCSEL(垂直腔面激光器)和PD(光电探测器)后，VCSEL(垂直腔面激光器)和PD(光电探测器)芯片间距控制在500um，因目前一般贴片机的精度是5um，如图5，需要将之前的8通道Lens(透镜)更换为16通道Lens(透镜)，与光芯片进行光耦合的透镜端通过MT跳线进行连接，被配置为错开一个通道，因此其连接不会影响模块性能，模块电路上可以不做任何改变。本发明使用单颗的芯片代替阵列芯片，需要解决的就是贴片精度问题，芯片需要在同一直线上，这样才能方便光耦合，而这种结构配置，能保证贴片在同一直线上，保证其连接的有效性。

以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。