[发明专利]多端口光电器件封装方法及基于该方法的多端口光电器件

说明书

技术领域

本发明属于无源光网络领域，特别涉及光电器件的封装方法。

背景技术

基于波分复用技术的无源光网络是一种具有大容量、网络安全性高和便于升级的光接入网技术。无源光网络又称被动式光纤网络，为光纤通信网络的一种，其特点是不用电源就可以完成信号处理。无源光网络系统是一种纯介质的网络。具有设备体积小、组网灵活多样、设备简单、安装简单、扩容较简单、维护费用低的特点。

无源光网络PON(Passive Optical Network：无源光纤网络)主要包括位于局端的光线路终端OLT(Optical Line Terminal)、终端光网络单元ONU(Optical Network Unit)、以及光配线网ODN(Optical Distribution Network)三部分。PON“无源”是指ODN全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成，不含有任何电子器件及电源。由于这种接入技术使得接入网的OLT与ONU之间只需光纤、光分路器等光无源器件，不需租用机房和配备电源，因此被称为无源光网络。在PON的架构中，一个OLT下可以有多个PON的单元。每一个单元均可形成一个独立的PON网。“无源”是指该系统在服务提供商和客户之间不需要电源和有源的电子组件。它仅由光纤、分路器、接头和连接器组成。光通信的核心技术在于光电器件技术，许多系统技术的实现是建立在器件技术进步的基础之上的。

光电器件是PON技术的核心部件。其作用是通过光电转换按协议实现上下行的信息传输。无论是在OLT还是ONU光节点。光电器件的性能及成本对整个无源光网络系统的性能及成本产生重大影响。无源光网络的发展也对光电器件提出新的要求。

在无源光网络的架构中，为节省光纤资源，光电器件都采用单纤双向的结构，即将发射元器件与接收元器件封装在同一器件中。通常被称为单纤双向器件。在PON的早期规模应用中，如以太网无源光网络EPON(Ethernet Passive Optical Network，EPON)或GPON(Gigabit-Capable PON，GPON)等，光线路终端OLT及ONU侧的光电器件基本都是收发合一的单纤双向器件。在一些应用中，光网络单元ONU侧也集成了有线电视CATV(Cable Television,CATV)接收单元，构成一发二收的结构，即所谓的单纤三向器件。尽管业内曾经开发过几类集成技术，但是在实际规模应用中的单纤双向或单纤三向光电器件都是利用传统的同轴激光焊接工艺，采用分立元件。有源元件采用TO(Transistor Outline)罐气密密封技术以保证长期可靠性。

图3所示的一个典型10G EPON光线路终端OLT单纤双向三端口光电器件主要由发射端1—1577nm EML(Electrical absorption Modulation Laser,EML)TO、发射端2—1490nm DFB(Distributed Feedback Laser)TO、光插针接口、接收端1310nm APD(Avalanche Photo Diode)TO和三端口器件金属本体等五个主要部分组成。采用了两个波长1577nm及1490nm的发射，接收波长为1310nm。

图4所示的另外一种10G EPON光线路终端OLT单纤双向四端口光电器件主要由发射端1—1577nm EML TO、发射端2—1490nm DFB TO、接收端1—1310nm APD To、光插针接口、接收端2—1270nm APD TO和四端口器件金属本体及其内部的透镜，玻片等部分组成。它采用了四个波长，1577nm/1490nm/1310nm/1270nm。

这两种多端口光电器件都采用了传统的TO结构。每个端口的激光发射芯片或接收芯片都是独立密封在TO中以保证可靠性。实际光电模块的设计表明，像这样传统的TO型封装四端口光电器件结构，用在XFP(10Gigabit Small Form Factor Pluggable,XFP)的模块中能够预留出来给PCBA的空间都比较紧张，更不用说用在更小型封装的SFP+(Small Form Factor Pluggable,SFP)模块中。