有源光器件介绍

1、有源光器件的分类 在光通信系统中，一般把能够实现光电（O/E）转换或者电光（E/O）转换的器件叫做有源光电子器件，其种类非常繁多。根据不同的用途和封装形式，常用的光电子器件可以分为以下几类：光发送器件(LED、FP/DFB/DBR-LD、VCSEL-LD、EML)；光接收器件(PIN-PD、APD-PD)；光发送模块、光接收模块和光收发一体模块。 光发送器件一般是在封装管壳内部集成了激光二极管(LD Chip)、背光检测管(PIN Chip)、热敏电阻、TEC致冷器以及光学准直机构等元件。而实现电/光转换的功能，至少包含一个激光二极管。光发送模块则是在光发送器件的基础上增加了一些外围电路，如激光器驱动电路、自动功率控制电路等，比发光器件集成度更高，使用更方便。 光接收器件一般是在封装管壳内集成了探测器芯片(PIN Chip或APD Chip)、前置放大器(TIA)以及热敏电阻等元件。实现光/电转换的功能，至少包含一个光探测器芯片。光接收模块则是在光接收器件的基础上增加了放大电路、数据时钟恢复电路等外围电路，使用起来同样更加方便。 把光发送模块和光接收模块再进一步集成到同一个器件内便形成了光收发一体模块。它的集成度更高、使用也更加方便，目前广泛应用于数据通信和光传输等领域。2、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，尽管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（TO-CAN、带尾纤的封装）和蝶形封装，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、小封装（SFF）以及支持热插拔的SFP、SFP+、XFP、 GBIC等封装。

图2.1 光通信系统常用的两种封装类型的有源光器件

2.1光发送器件的封装结构 光发送器件的封装主要分为两种类型：同轴型封装（coaxial type package）和蝶形封装（butterfly type package）。同轴型封装一般不带制冷器，而蝶形封装根据需要可以带制冷器也可以不带制冷器。2.11TO-CAN类型光发送器件的封装结构 常见的光发送器件的封装结构为同轴TO-CAN的封装形式。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封的底座里面，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。FP/DFB/DBR-LD TO-CAN就是最常见的一种，如图2.2所示；VCSEL-LD TO-CAN也是最常见的一种，有类似的封装结构。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2.2 FP/DFB/DBR-LD TO-CAN封装外形和结构图