Page 29 - 网络电信2023年9月刊

光 通 信

一种并行多路数字光模块的设计与实现

杨鹏毅 汪梦瑶 姚宗影 曹狄峰
中国电子科技集团公司第四十三研究所微系统安徽省重点实验室 中国电子科技集团公司第四十三研究所

摘 要：并行多路数字光模块在短距离光通
信中有广泛应用，并行多路数字光模块的电芯
片、光芯片大都采用裸芯片，针对非气密封装
会使裸芯片暴露在空气中导致氧化、可靠性不
高的问题，本文提出了一种全气密封并行多路
数字光模块的设计方法，采用LTCC基板四周设
置焊环及管壳设计环框的新型结构，实现了数
字光模块基板与管壳的直接焊接，从而实现了
并行多路数字光模块的全气密性设计，解决了
数字光模块非气密封设计难题。以12路收发一
体数字光模块为例，本文不仅介绍了并行多路
数字光模块的设计原理、并行多路光路耦合的
设计方法，而且给出了全气密封并行多路数字
光模块的完整结构和实现方法，试验表明，气
密性(最大漏率)为5×10-9P•m3•s-1。本文
提出的设计结构对并行多路数字光模块的全气
密性设计具有重要的参考价值。
关键词：并行多路;数字光模块;气密封装;
气密性;光通信;

一、引 言 的基础上，给出了全气密封并行多路数字光模块的完整结构和
光纤通信具有宽带大容量的优势，构成了我国通信网络 实现方法，解决了现有数字光模块非气密封设计难题。
的骨干网，随着云计算、云存储和5G万物互联技术的发展，光
通信的基础构成单元—光模块呈现逐年递增、需求旺盛的趋势 二、总体设计原理
[1,2]
,市场研究和咨询公司Yole于2021年发布的光模块研究报告 以12路收发一体并行数字光模块为例，介绍并行多路数字
显示，2020～2026年光模块市场预计年均增长率为14 %,并且市 光模块的设计原理，整体上包括12路数字光发射和12路数字光
场收入将从2020年的96亿美元增长到2026年预计将达到209亿美 接收两部分，如图1所示。
元，2020年我国光模块产量为2.74亿只，在全球光模块市场上
的占比达到40 %[3]。光模块是光通信网络的核心，其性能指标 图1 并行多路数字光模块设计原理
决定了光通信网络的质量和可靠性[4],面对不同的应用场景，
光模块在速率、传输距离和宽温度工作范围等呈现出了差异化
要求[5,6]。然而，现有并行多路数字光模块采用非气密封结
构，光芯片、电芯片裸露在空气中，会因氧化而降低性能，甚
至无法正常通信，在一些高可靠应用领域同样要求产品需具备
全气密性，本文提出了一种全气密封并行多路数字光模块的设
计方法，用于解决现有并行多路数字光模块非气密性的技术难
题，采用LTCC基板四周设置焊环、管壳设计环框的新型结构，
在图1中，12路数字光发射单元的原理是12路高速差分数
实现了数字光模块基板与管壳的气密焊接，从而实现了并行多
字信号通过接口电路实现外部数字信号的输入，阻抗匹配的功
路数字光模块的全气密性设计。以12路收发一体数字光模块为
能是实现100 Ω信号匹配，电光调制将阻抗匹配后的12路并行
例，在介绍并行多路数字光模块设计原理、并行多路光路耦合
数字信号调制为光信号，然后通过12路光纤阵列(Fiber Array,
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