详解有源光器件的封装结构

广义的光通信器件按照物理形态的不同，可分为：芯片、有源光器件、无源光器 件、光模块与子系统这四大类。其中，有源光收发模块在光通信器件中占据蕞大 份额，约 65%。有源光器件主要用于光电信号转换，包括激光器、调制器、探测器和集成器件等。

有源光器件

有源光器件的封装结构

前面提到，有源光器件的种类繁多且其封装形式也是多种多样，这样到目前为止，对于光发送和接收器件的封装， 业界还没有统一的标准，各个厂家使用的封装形式、 管壳外形尺寸等相差较大，但大体上可以分为同轴型 和蝶形封装两种，如图 2.1所示。而对于光收发一体模块，其封装形式则较为规范，主要有 1×9和2×9大封装、 2×5和2×10小封装（ SFF）以及支持热插拔的 SFP和GBIC 等封装。

光器件与一般的半导体器件不同，它除了含有电学部分外，还有光学准直机构，因此其封装结构比较复杂，并且通常由一些不同的子部件构成。其子部件一般有两种结构，一种是激光二极管、光电探测器等有源部分都安装在密闭型的封装里面，同一封装里面可以只含有一个有源光器件，也可以与其它的元部件集成在一起。TO-CAN 就是蕞常见的一种，如图 2.2所示，它管帽上有透镜或玻璃窗，管脚一般采用“金属－玻璃”密封。这种以 TO-CAN 形式封装的部件一般用于更高一级的装配，例如可以加上适当的光路准直机构和外围驱动电路构成光发送或接收模块以及收发一体模块。

图 2.2TO-CAN封装外形和结构

另一种结构就是将激光器或者探测器管芯直接安装在一个子装配上（ submount），然后再粘接到一个更大的基底上面以提供热沉，上面可能还有热敏电阻、透镜等元件，这样的单元一般称为光学子装配（ OSA：optical subassembly）。光学子装配一般又分为两种：发送光学子装配（ TOSA ）和接收光学子装配（ ROSA），图 2.3就是一个典型的蝶形封装用发送实物图。光学子装配通常安装在 TEC制冷器上或者直接安装在封装壳体的底座上。

图 2.3光学子装配（OSA）

有源光器件激光焊接

有源光器件是光通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的关键器件，是光传输系统的心脏，在光通讯领域具有重要的地位。目前，连续脉冲激光锡焊技术广泛应用于有源光器件的封装，它具有焦点小、功率密度高、热影响区小等特性。

而采用激光焊接这种新型的焊接技术，具备焊接牢固，变形极小，精度高，易实现自动控制等优点，使之成为光通讯器件封装的重要手段之一。光通讯器件封装对焊接机能量分配及能量稳定性有非常高的要求，对于环境的要求和能量偏差值≤0.03J,为了满足需求，紫宸激光专门研发针对光通讯器件的一款激光焊锡机。

设备采用旋转式工作台，6个工位焊接，正反面焊接交替完成，上下焊接互不耽误时间，工作效率高。焊接完后，功率偏差在5%以内的直通率要求90%以上，老化测试后的直通率要求不变化；CCD智能相机视觉定位系统，分辨率高，响应时间快，编程简单，可以完成任意复杂图形的高精度重复精密焊接；AOI焊后检测系统，可高清快速检测出每个焊点是否达到要求，同时具有补焊的功能，即检测到焊接是不良可直接补焊，保障产品焊接良率不断接近100%。

审核编辑：汤梓红