本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C.§119(e)要求于2014年7月11日提交的題為“MULTICHANNEL COHERENT ASIC AND PIC INTEGRATION”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列第62/023,505號(hào)的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及多通道相干收發(fā)器及相關(guān)裝置和方法。

相關(guān)技術(shù)

相干收發(fā)器包括各種部件。往往包括激光器、發(fā)送和接收電路以及一個(gè)或更多個(gè)專用集成電路(ASIC)。發(fā)送電路往往形成為光子集成電路(PIC)，接收電路也是如此。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種多通道相干收發(fā)器，該多通道相干收發(fā)器包括：第一封裝件；布置在第一封裝件內(nèi)的多核專用集成電路(ASIC)；布置在第一封裝件內(nèi)并且耦合至多核ASIC的多通道發(fā)送器或接收器光子集成電路(PIC)；以及包括可調(diào)諧激光器陣列的第二封裝件。多通道相干收發(fā)器還包括光纖陣列，所述光纖陣列包括將第一封裝件與第二封裝件耦合的多個(gè)光纖。

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種裝置，該裝置包括：封裝件；布置在封裝件內(nèi)的第一半導(dǎo)體芯片上的專用集成電路(ASIC)，第一半導(dǎo)體芯片具有第一邊緣、第二邊緣和第三邊緣；以及布置在封裝件內(nèi)并且耦合至ASIC的第二半導(dǎo)體芯片上的發(fā)送器或接收器光子集成電路(PIC)。ASIC包括接收電路或發(fā)送電路，所述接收電路或發(fā)送電路電耦合至第二半導(dǎo)體芯片并且與第一半導(dǎo)體芯片的第一邊緣、第二邊緣和第三邊緣中的至少兩個(gè)邊緣相鄰。

附圖說(shuō)明

將參照以下附圖描述本申請(qǐng)的各個(gè)方面和實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解，附圖不一定按比例繪制。出現(xiàn)在多個(gè)圖中的項(xiàng)在所有它們出現(xiàn)的圖中由同一附圖標(biāo)記表示。

圖1示出了根據(jù)本申請(qǐng)的非限制性實(shí)施方式的多封裝件多通道相干收發(fā)器。

圖2示出了圖1的多封裝件多通道相干收發(fā)器的實(shí)施方案的示例。

圖3示出了根據(jù)本申請(qǐng)的非限制性實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)成角度的信號(hào)路徑以允許ASIC與PIC連接的電路。

圖4是根據(jù)本申請(qǐng)的非限制性實(shí)施方式的用于共同封裝ASIC和PIC的配置的示例的截面圖。

圖5是根據(jù)本申請(qǐng)的非限制性實(shí)施方式的共同封裝的ASIC和PIC連同散熱器的截面圖。

圖6A示出了根據(jù)本申請(qǐng)的非限制性實(shí)施方式的圖2中所示的其中驅(qū)動(dòng)器電路設(shè)置在單獨(dú)的芯片上的共同封裝的ASIC和PIC的替代方案。

圖6B是圖6A的包括散熱器的裝置的截面圖。

圖7示出了根據(jù)本申請(qǐng)的非限制性實(shí)施方式的圖2所示的包括熱電冷卻器的共同封裝的激光器陣列和半導(dǎo)體光放大器(SOA)陣列的替代方案。

圖8是示出了根據(jù)本申請(qǐng)的非限制性實(shí)施方式的一個(gè)芯片上的SOA陣列相對(duì)于另一芯片上的激光器陣列的角度調(diào)整的俯視圖。

圖9A至圖9C描繪了根據(jù)本申請(qǐng)的非限制性實(shí)施方式的其中SOA陣列可形成在第一基板或半導(dǎo)體芯片上并且耦合至具有可調(diào)諧激光器陣列的第二半導(dǎo)體芯片的實(shí)施方式。

具體實(shí)施方式

本申請(qǐng)的各方面涉及用于共同封裝多通道相干收發(fā)器的各種部件的配置。根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種多封裝件配置，其中，可調(diào)諧激光器陣列在一個(gè)封裝件中并且具有發(fā)送和/或接收電路的PIC被單獨(dú)地封裝。包括PIC的封裝件還可以包括ASIC，并且在一些實(shí)施方式中，包括放大器芯片(例如，包含跨阻放大器(TIA)或驅(qū)動(dòng)器放大器的芯片)。封裝件可以通過(guò)光纖(或“光導(dǎo)纖維”)陣列互連，在一些實(shí)施方式中，光纖陣列能夠從接納PIC和/或ASIC的封裝件拆卸。

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，具有發(fā)送和/或接收電路的ASIC和PIC可以封裝在一起作為相干收發(fā)器的一部分，并且與相干收發(fā)器的激光器陣列分離。ASIC和PIC可以在各自單獨(dú)的芯片上。ASIC可以包括發(fā)送電路(如高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC))和接收電路(如高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC))。兩種類型的電路中之一——接收電路或發(fā)送電路可以沿著ASIC的與PIC的邊緣相鄰的邊緣布置。其他類型的電路可以沿著ASIC的兩個(gè)邊緣布置，在一些實(shí)施方式中，這兩個(gè)邊緣基本上垂直于ASIC的與PIC相鄰的邊緣。在一些這樣的實(shí)施方式中，ASIC的接收電路可以是沿著兩個(gè)(或更多個(gè))邊緣布置的電路。

下面進(jìn)一步描述了上述各方面和實(shí)施方式以及另外的方面和實(shí)施方式。這些方面和/或?qū)嵤┓绞娇梢詥为?dú)地使用、全部一起使用或者以兩個(gè)或更多個(gè)的任意組合使用，原因是本申請(qǐng)不限于此方面。

如上所述，本申請(qǐng)的一個(gè)方面提供了多通道相干收發(fā)器的多封裝件配置，其中，激光器陣列在一個(gè)封裝件中并且具有發(fā)送和/或接收電路的PIC被單獨(dú)地封裝。圖1示出了這樣的配置的非限制性示例。如所示的，收發(fā)器100包括其中封裝有發(fā)送和/或接收電路104的第一封裝件102。收發(fā)器100還包括其中封裝有激光器陣列108的第二封裝件106。第一封裝件102和第二封裝件106由長(zhǎng)度為L(zhǎng)的光耦合器(或連接器)110連接。

發(fā)送和/或接收電路104可以包括光電路(如硅光子發(fā)送和/或接收電路)。因此，在一些實(shí)施方式中，發(fā)送和/或接收電路104可以實(shí)現(xiàn)為PIC。如下面結(jié)合圖2進(jìn)一步描述的，在一些實(shí)施方式中，發(fā)送和/或接收電路104可以包括單芯片多通道PIC發(fā)送器和接收器。

發(fā)送和/或接收電路104還可以包括ASIC。在一些實(shí)施方式中，ASIC包含用于處理發(fā)送和接收的信號(hào)的實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。ASIC可以包含用于產(chǎn)生和接收高級(jí)傳輸格式(如正交相移鍵控(QPSK)或正交幅度調(diào)制(QAM))的電路。ASIC可以包括高速ADC和/或DAC。在一些實(shí)施方式中，ASIC可以是CMOS ASIC。ASIC可以在與任何光發(fā)送或接收電路分離的芯片上，這樣的配置的示例在圖2中示出。

用于封裝發(fā)送和/或接收電路104的第一封裝件102可以是塑料封裝件，或者可以由任意其他合適的材料制成，并且可以具有任意合適的形狀。雖然第一封裝件102不必是氣密的，但是在一些實(shí)施方式中第一封裝件102可以是氣密的。

由第二封裝件106封裝的激光器陣列108可以是具有與收發(fā)器100的不同通道對(duì)應(yīng)的多個(gè)可調(diào)諧激光器的可調(diào)諧激光器陣列。例如，收發(fā)器100可以是四通道相干收發(fā)器，激光器陣列108可以包括四個(gè)可調(diào)諧激光器，每個(gè)可調(diào)諧激光器與收發(fā)器的相應(yīng)通道對(duì)應(yīng)。可以提供其他數(shù)目的通道，而四表示非限制性示例，并且本文中描述的各方面適用于更小和更大數(shù)目的通道。激光器陣列108可以是硅光子激光器陣列。在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體光放大器(SOA)可以連同激光器陣列一起設(shè)置。在一些這樣的實(shí)施方式中，SOA陣列可以設(shè)置在與第二封裝件106內(nèi)的激光器的其他部件分離的芯片上。結(jié)合圖2描述了非限制性示例。

在至少一些實(shí)施方式中，封裝激光器陣列108的第二封裝件106可以是氣密的。第二封裝件106可以由金(例如，氣密金盒)或提供密封的其他合適材料制成。

因?yàn)楦鶕?jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面激光器陣列108與發(fā)送和/或接收電路104被分開封裝，所以設(shè)置用于在兩者之間傳送光信號(hào)的合適的光耦合器110。例如，光耦合器110可以是光纖陣列耦合器，該光纖陣列耦合器具有被配置成在激光器陣列108與發(fā)送和/或接收電路104之間傳送光信號(hào)的多個(gè)光纖。在一些實(shí)施方式中，光耦合器可以包括用于收發(fā)器的每個(gè)通道的一個(gè)光纖。光耦合器110的長(zhǎng)度L可以具有介于約3cm與50cm之間的值、介于約5cm與10cm之間的值，或者具有這樣的范圍的值的范圍內(nèi)的任何值。其他值也是可以的。在一些實(shí)施方式中，可能期望使長(zhǎng)度L最小化，以便于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)封裝件102與106之間的高質(zhì)量的光信號(hào)傳輸并且使封裝件尺寸最小化。

如將在下面結(jié)合圖2進(jìn)一步描述的，在一些實(shí)施方式中，光耦合器110可以是可拆卸的。例如，光耦合器110能夠從第一封裝件102拆卸。光耦合器110的可拆卸性質(zhì)可以便于收發(fā)器100的制造。例如，收發(fā)器100的某些部件(如第一封裝件102)可以經(jīng)歷高溫處理。光耦合器110可以與第一封裝件102不耦合，以允許執(zhí)行高溫處理而不破壞光耦合器110和光纖，并且可以在高溫處理完成之后被耦合至封裝件102。

圖2示出了圖1的多封裝件多通道相干收發(fā)器的實(shí)現(xiàn)的示例。多通道相干收發(fā)器200包括：第一封裝件202、第二封裝件206、以及將第一封裝件與第二封裝件耦合的光纖陣列耦合器210。第一封裝件可以是先前結(jié)合圖1的第一封裝件102所描述的類型的封裝件，第二封裝件206可以是先前結(jié)合圖1的第二封裝件106描述的類型的封裝件。多封裝件多通道相干收發(fā)器200可以支持任何數(shù)據(jù)速率，如在一些實(shí)施方式中是1Tb/第二收發(fā)器。

第一封裝件202對(duì)發(fā)送和接收電路進(jìn)行封裝。如所示的，硅光子發(fā)送器和接收器PIC 222被設(shè)置為第一封裝件202內(nèi)的第一芯片。作為非限制性示例，PIC 222可以是多通道PIC，例如提供四個(gè)發(fā)送通道和四個(gè)接收通道。PIC 222可以提供任何合適的調(diào)制速率，例如40G波特PIC。

ASIC 224也被設(shè)置在第一封裝件202內(nèi)作為與PIC 222分離的芯片。在一些實(shí)施方式中，其上形成有ASIC的芯片可以是半導(dǎo)體芯片。ASIC 224可以是多核相干ASIC或用于提供多通道相干收發(fā)器200的期望功能的任何合適類型的ASIC。作為非限制性示例，ASIC 224可以是16QAM CMOS ASIC。在一些實(shí)施方式中，單個(gè)ASIC 224包括所有ASIC通道，而不是在多個(gè)ASIC之間劃分ASIC通道。ASIC 224可以包括各種電路部件，所述各種電路部件包括發(fā)送電路(如DAC)、接收電路(如ADC)以及格式化電路。如所示的，ASIC 224包括ADC 226a和226b以及DAC 228。在圖2的非限制性示例中，ADC 226a包括八個(gè)ADC，ADC 226b包括八個(gè)ADC，DAC 228包括十六個(gè)DAC。ASIC 224還包括格式化電路230如串行化/解串行化(串化器/并化器)電路。用于驅(qū)動(dòng)PIC 222的驅(qū)動(dòng)器(或驅(qū)動(dòng)器電路)可以在ASIC 224內(nèi)部。

如所示的，在發(fā)送器和接收器PIC與ASIC設(shè)置在同一封裝件內(nèi)的一些實(shí)施方式中，ASIC可以具有與發(fā)送器/接收器PIC的邊緣相鄰的邊緣(或側(cè))。為了說(shuō)明這一點(diǎn)，可以看出，ASIC 224包括四個(gè)邊緣232a、232b、232c和232d。PIC 222包括邊緣234。PIC 222和ASIC 224可以被設(shè)置成使得邊緣232a與234相鄰。可以這樣做以例如提供從PIC 222至ASIC 224的短信號(hào)路徑長(zhǎng)度。

從圖2應(yīng)進(jìn)一步理解的是，ASIC 224的接收電路(如ADC 226a和226b)可以在其上形成有ASIC 224的芯片的兩個(gè)或更多個(gè)邊緣之間分開。例如，ADC 226a與ASIC的邊緣232b相鄰，而ADC 226b與邊緣232d相鄰。在這種配置中，從ASIC 224的接收電路至PIC 222的信號(hào)路徑大于發(fā)送電路(例如，DAC 228)至PIC 222的信號(hào)路徑。更一般地說(shuō)，將ASIC 224的發(fā)送電路或接收電路設(shè)置在ASIC芯片的與PIC 222不鄰接的邊緣上將導(dǎo)致至該電路的信號(hào)路徑比至設(shè)置在ASIC芯片的與該P(yáng)IC 222鄰接的邊緣上的電路的信號(hào)路徑長(zhǎng)。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，在至少一些實(shí)施方式中，可能優(yōu)選的是，如圖2的配置中那樣，將ASIC 224的發(fā)送電路設(shè)置成更靠近PIC 222，從而導(dǎo)致ASIC 224的接收電路被設(shè)置成離PIC 222更遠(yuǎn)。與發(fā)送信號(hào)路徑中的信號(hào)誤差相比，ASIC 224可以更好地適于校正接收信號(hào)路徑中的信號(hào)誤差。如果發(fā)送器中存在帶寬限制，則可能難以在接收器中使其均衡，原因是線路中的光放大器可能已經(jīng)將光學(xué)噪聲添加至系統(tǒng)中。相反，如果接收器中存在帶寬限制，則可以在接收器中使其均衡，原因是幾乎沒(méi)有附加噪聲被添加在接收器電子設(shè)備與DSP之間。因此，在一些實(shí)施方式中，優(yōu)選的是，避免由發(fā)送器中的電路徑比接收器中的電路徑長(zhǎng)而引起的任何帶寬限制。由于信號(hào)路徑長(zhǎng)度越短，這樣的信號(hào)誤差趨于越不嚴(yán)重，因此對(duì)于發(fā)送電路而言，優(yōu)選地保持信號(hào)路徑長(zhǎng)度盡可能短。因此，DAC 228可以設(shè)置成與ASIC 224的靠近PIC 222的邊緣232a相鄰。同樣地，ASIC 224的驅(qū)動(dòng)器可以設(shè)置在與PIC 222鄰接的ASIC的邊緣上，以保持驅(qū)動(dòng)器與PIC 222之間的短距離。

ASIC 224可以可選地包括放大電路(如一個(gè)或更多個(gè)TIA)。然而，在一些實(shí)施方式中，可能期望用與ASIC 224不同的材料制造TIA，例如以提供比如果改為使用ASIC的材料則可以實(shí)現(xiàn)的TIA的性能更好的性能。例如，可能期望以硅鍺(SiGe)制造TIA。因此，TIA或其他放大電路可以在與ASIC 224分離的芯片上制造。因此，如所示的，TIA 236a和236b與ASIC分開設(shè)置(在單獨(dú)的芯片上)，并且可以由與用于制造ASIC的材料不同的材料形成。如所示的那樣設(shè)置TIA可以避免為了連接至TIA而需要下面進(jìn)一步描述的中介層203中的射頻(RF)傳輸線。

如圖2所示，對(duì)放大器(如TIA236a和236b)進(jìn)行定位的結(jié)果是從PIC 222至ASIC 224的信號(hào)路徑中的至少一些信號(hào)路徑必須通過(guò)轉(zhuǎn)彎。在一些實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)彎是90度轉(zhuǎn)彎或直角。因此，作為本申請(qǐng)的一個(gè)方面提供了用于在多通道相干收發(fā)器的PIC與ASIC之間實(shí)現(xiàn)信號(hào)路徑轉(zhuǎn)彎的電路。圖3示出了在TIA的情況下的示例。

如所示的，集成電路器件300包括具有第一端口304和第二端口306的半導(dǎo)體芯片302。第一端口304可以是集成電路器件300的輸入端，其被配置成靠近PIC(例如，圖2的PIC 222)設(shè)置，而第二端口306可以是集成電路器件的輸出端，其被配置成靠近ASIC(例如，ASIC 224)設(shè)置。然而，在其他實(shí)施方式中，端口可以顛倒。放大器308可以在芯片302上例如以SiGe技術(shù)形成。假設(shè)第一端口304表示輸入端口并且在第二端口306的遠(yuǎn)端，則放大器308可以靠近第一端口304設(shè)置。以這種方式，放大器308可以靠近并且在一些實(shí)施方式中盡可能靠近放大器308從其接收信號(hào)的PIC。對(duì)于TIA而言可能優(yōu)選的是，與ASIC相比更靠近PIC。信號(hào)線310(如金屬走線)可以從放大器308的輸出端延伸至集成電路器件300的第二端口306。在一些實(shí)施方式中，信號(hào)線310可以是50歐姆的線。如所示的，信號(hào)線310可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎312(如90度轉(zhuǎn)彎)。以這種方式，集成電路器件300可以以針對(duì)TIA 236a或236b示出的方式設(shè)置，從而提供PIC 222與ASIC 224之間的互連。

應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管圖3提供了實(shí)現(xiàn)90度信號(hào)路徑轉(zhuǎn)彎的TIA的示例，但是可以替代地使用其他電路部件來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的特征。此外，雖然圖3示出了芯片302上的單個(gè)放大器，但應(yīng)當(dāng)理解的是，可以并行地設(shè)置不止一個(gè)放大器。例如，當(dāng)實(shí)現(xiàn)TIA 236b時(shí)，可以在芯片302上實(shí)現(xiàn)八個(gè)放大器。

第一封裝件202內(nèi)的部件可以通過(guò)圖2所示的中介層203來(lái)耦合，該中介層可以是硅中介層。圖4示出了非限制性示例，作為沿著沿圖2的左右方向定向的線的第一封裝件202的截面圖。PIC 222和ASIC 224可以安裝在中介層203上。中介層203可以連接至具有釬料球(或凸塊)406的球柵陣列(BGA)404。應(yīng)當(dāng)理解的是，并非本文中描述的所有方面都受限于圖4所示的將PIC 222與ASIC 224互連的方式。

在一些實(shí)施方式中，第一封裝件202可以設(shè)置有冷卻機(jī)構(gòu)。ASIC 224會(huì)消耗大量功率，因此產(chǎn)生熱。盡管硅光子可以用于PIC 222以提供一定程度的熱不敏感性，但是仍然期望在封裝件內(nèi)對(duì)部件進(jìn)行冷卻?？梢允褂酶鞣N冷卻機(jī)構(gòu)(如散熱器或熱電冷卻器)。在一些實(shí)施方式中，可能期望使用散熱器，與其他冷卻技術(shù)相比，散熱器在降低成本和復(fù)雜性方面可能是有益的?？梢酝ㄟ^(guò)使下面進(jìn)一步描述的激光器陣列238在單獨(dú)的封裝件中來(lái)便于使用散熱器來(lái)冷卻PIC 222和ASIC 224。相反，如果PIC 222、ASIC 224和激光器陣列238被封裝在一起，則可能需要熱電冷卻器來(lái)提供合適的冷卻。

圖5示出了耦合至散熱器的封裝的ASIC以及發(fā)送器和接收器PIC的示例。在圖5中，PIC 222和ASIC 224如圖4中那樣安裝在BGA404上。散熱器502可以熱耦合至PIC 222和ASIC 224，并且被設(shè)置成至少部分地覆蓋PIC 222和ASIC 224?？蛇x地，可以在PIC 222與散熱器502之間以及ASIC 224與散熱器502之間設(shè)置熱墊、膏或其他合適的材料以確保良好的熱耦合。這種情況同樣適用于TIA和驅(qū)動(dòng)放大器芯片。

如先前結(jié)合圖2所描述的，在一些實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)器電路(或“驅(qū)動(dòng)器”)直接包括在ASIC 224上。驅(qū)動(dòng)器用于放大和/或緩沖來(lái)自DAC的信號(hào)。然而，并非所有實(shí)施方式在這方面都受到限制。例如，在一些實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)器可以包括在單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)器芯片上。當(dāng)這被完成時(shí)，驅(qū)動(dòng)器芯片可以被設(shè)置成靠近PIC 222，并且在一些情況下盡可能靠近PIC 222，以允許PIC 222與驅(qū)動(dòng)器之間的短路徑長(zhǎng)度。圖6A示出了示例。

所示的裝置600包括先前關(guān)于圖2示出和描述的各種部件。在此不再詳細(xì)描述那些部件。裝置600與圖2的不同之處在于設(shè)置了單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)器芯片602。驅(qū)動(dòng)器芯片602可以包括用于驅(qū)動(dòng)PIC 222的部件的驅(qū)動(dòng)器。為了使裝置600的傳輸信號(hào)路徑中的誤差最小化，可能期望將驅(qū)動(dòng)器設(shè)置成靠近PIC 222，從而提供驅(qū)動(dòng)器與PIC 222這兩者之間的短距離。因此，如所示的，驅(qū)動(dòng)器芯片602可以設(shè)置在ASIC 224與PIC 222之間，并且可以具有與PIC 222緊靠的邊緣。因?yàn)楸疚闹忻枋龅母鱾€(gè)方面不限于使用任何特定類型的驅(qū)動(dòng)器電路，因此驅(qū)動(dòng)器芯片602可以包括任何合適的驅(qū)動(dòng)器電路。

圖6B示出了圖6A的裝置600沿著線6B-6B截取的橫截面。應(yīng)當(dāng)理解的是，圖6B類似于先前描述的圖5，不同之處在于圖6B的裝置包括PIC 222與ASIC 224之間的驅(qū)動(dòng)器芯片602。包括散熱器502以冷卻部件，并且如所示的，散熱器502可以至少部分地覆蓋所示的部件。盡管未示出，但是可以在PIC 222與散熱器502之間、ASIC 224與散熱器502之間以及驅(qū)動(dòng)器芯片602與散熱器502之間設(shè)置導(dǎo)熱墊、膏或其他合適的材料以確保良好的熱耦合。

如圖2所示，第二封裝件206可以包括激光器陣列238，在一些實(shí)施方式中，激光器陣列238可以是可調(diào)諧激光器陣列。在該非限制性示例中，激光器陣列238可以包括集成在單個(gè)半導(dǎo)體(例如，硅)芯片上的四個(gè)可調(diào)諧激光器，并且可以實(shí)現(xiàn)為硅光子可調(diào)諧激光器陣列。激光器陣列238可以包括波長(zhǎng)鎖定器，以確保激光器波長(zhǎng)的精確性和穩(wěn)定性。

還可以設(shè)置SOA陣列240。在一些實(shí)施方式中，可能期望由與用于激光器陣列的材料不同的材料(如磷化銦(InP))形成SOA。因此，SOA陣列240可以在與激光器陣列分離的芯片上實(shí)現(xiàn)。所示的配置可以被視為外部腔可調(diào)諧激光器陣列，原因是激光器部件中的一些激光器部件在一個(gè)芯片上，而激光器腔的一部分在另一芯片上。并非所有實(shí)施方式在這方面都受到限制。此外，為了描述的簡(jiǎn)單性，雖然SOA陣列240與激光器陣列238的組合可以被視為構(gòu)成激光器陣列，但是在本文中將SOA陣列240與激光器陣列238分開標(biāo)識(shí)。

盡管圖2沒(méi)有示出第二封裝件206中的冷卻機(jī)構(gòu)，但是可以為該圖的激光器陣列238提供冷卻。例如，可以設(shè)置熱電冷卻器來(lái)冷卻激光器陣列238和SOA陣列240。圖7示出了示例。

如所示的，裝置700與圖2所示的裝置的不同之處在于第二封裝件206中包括熱電冷卻器702。在該實(shí)施方式中，單個(gè)熱電冷卻器可以由激光器陣列238中的激光器共享，因此與每個(gè)激光器具有相應(yīng)的熱電冷卻器的情況相比，降低了成本和復(fù)雜性。此外，由于ASIC 224和PIC 222與激光器陣列238分開封裝，因此與其他情況相比，用于冷卻激光器的熱電冷卻器702可以更小，從而成本更低。

根據(jù)圖2、圖5、圖6B和圖7的描述，應(yīng)當(dāng)理解的是，在一些實(shí)施方式中，多通道相干收發(fā)器可以包括由熱電冷卻器冷卻的激光器陣列以及由散熱器冷卻的ASIC以及發(fā)送器和接收器PIC。也就是說(shuō)，在一些實(shí)施方式中，共同封裝的ASIC以及發(fā)送器和接收器PIC可能缺少熱電冷卻器。與需要熱電冷卻器來(lái)冷卻與ASIC一起封裝的激光器陣列的情境相比，這樣的配置可以提供降低的成本和復(fù)雜性。

再參照?qǐng)D2，激光器陣列238中的激光器和SOA陣列240可以對(duì)準(zhǔn)，以在兩個(gè)芯片之間提供合適的信號(hào)傳輸。在一些實(shí)施方式中，SOA陣列的放大器可以相對(duì)于激光器成一定角度以減小返回至激光器中的光信號(hào)的反射或者使返回至激光器中的光信號(hào)的反射最小化。圖8示出了非限制示例。

圖8是激光器陣列238和SOA陣列240的一部分的俯視圖。激光器陣列238可以包括圖8中以簡(jiǎn)化形式示出的四個(gè)激光器802。SOA陣列240可以包括也以簡(jiǎn)化形式示出的四個(gè)SOA 804。如所示的，SOA 804可以與激光器802對(duì)準(zhǔn)，但是相對(duì)于激光器802成一定角度。

激光器陣列238和SOA陣列240可以以各種方式相對(duì)于彼此對(duì)準(zhǔn)。圖9A至圖9C示出了非限制示例。在一些實(shí)施方案中，SOA陣列240可形成于芯片的“處理側(cè)”或“裝置側(cè)”902上。如圖9A所示，其上制造SOA陣列的芯片可以倒裝并接合至第一副安裝座904。這樣的倒裝芯片接合可以改善來(lái)自SOA的散熱。例如，副安裝座可以包括與其上形成SOA陣列240的芯片的材料(例如，磷化銦)相比具有較高的熱導(dǎo)率的材料(例如，氮化鋁)。第一副安裝座904可以接合至基底安裝座906。然后可以將形成有激光器陣列238的芯片對(duì)準(zhǔn)并接合至基底安裝座906。在一些實(shí)施方式中，可調(diào)諧激光器陣列部件形成在處理側(cè)903上。在一些實(shí)施方式中，其上形成可調(diào)諧激光器陣列238的芯片可以用定位裝置來(lái)操縱，以實(shí)現(xiàn)與其上形成SOA陣列240的芯片的適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)?？梢酝ㄟ^(guò)監(jiān)測(cè)從一個(gè)芯片傳遞至另一芯片的光功率來(lái)檢測(cè)恰當(dāng)?shù)膶?duì)準(zhǔn)。一旦對(duì)準(zhǔn)，環(huán)氧樹脂或UV可固化粘合劑905可以固化以固定可調(diào)諧激光器陣列芯片并保持對(duì)準(zhǔn)?？商娲?，可以使用釬料。在一些實(shí)施方式中，UV可固化粘合劑或光學(xué)粘合劑可以附加地定位在支承SOA陣列240的芯片與支承激光器陣列238的芯片之間，以在每個(gè)芯片上的任何光學(xué)路徑(例如，波導(dǎo))之間提供粘附和折射率匹配。

如圖9B描繪的，根據(jù)一些實(shí)施方式，其上形成SOA陣列240的芯片以及其上形成激光陣列238的芯片可以倒裝芯片接合至基底安裝座906。在一些情況下，芯片中的一個(gè)或兩個(gè)芯片可以釬焊接合或熱壓接合(例如，使用凸塊接合)至基底安裝座906。例如，在接合之前可以加熱釬料，使芯片對(duì)準(zhǔn)，然后釬料可以被冷卻以使芯片接合并保持對(duì)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方式中，可以在芯片之間和/或芯片與基底安裝座906之間附加地使用UV可固化粘合劑或光學(xué)粘合劑，以幫助在實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)之后永久地固定芯片。

如圖9C所描繪的，根據(jù)一些實(shí)施方案，其上形成SOA陣列240的芯片可以倒裝芯片接合至其上形成激光器陣列238的芯片。根據(jù)這種實(shí)施方式，其上形成激光器陣列238的芯片可以包括溝槽908或其他接納特征，以接納其上形成SOA陣列240的芯片。例如，溝槽可以具有約500nm至約10微米的深度，使得兩個(gè)芯片上的光路(例如，波導(dǎo))當(dāng)芯片接合在一起時(shí)變得基本上共面。芯片可以使用如上所述的釬料接合和/或粘合劑接合來(lái)對(duì)準(zhǔn)和接合。

再參照?qǐng)D2，光纖陣列耦合器210將第一封裝件202耦合至第二封裝件206。更具體地，在一些實(shí)施方式中，光纖陣列耦合器210將第一封裝件202內(nèi)的PIC 222耦合至第二封裝件206內(nèi)的可調(diào)諧激光器陣列238。因此，光纖陣列耦合器210可以在那些部件之間傳送光信號(hào)。

如所示的，光纖陣列耦合器210可以包括多個(gè)單獨(dú)的光纖212。在所示的實(shí)施方式中，為激光器陣列238中的每個(gè)激光器設(shè)置一個(gè)光纖212，給出總共四個(gè)光纖212。于是，在本實(shí)施方式中，為多通道相干收發(fā)器200中的每個(gè)通道設(shè)置一個(gè)光纖212。這與將PIC 222與激光器陣列238集成的設(shè)計(jì)形成對(duì)比，在所述設(shè)計(jì)中，不需要為每個(gè)通道設(shè)置光纖以將發(fā)送/接收電路與激光器耦合。

多通道相干收發(fā)器200附加地包括接收輸入至收發(fā)器的光信號(hào)的接收光纖216以及提供收發(fā)器200的輸出信號(hào)的發(fā)送光纖218。因此，在一些實(shí)施方式中，多通道相干收發(fā)器可以包括多個(gè)光纖，所述多個(gè)光纖包括：共享接收光纖(或輸入光纖)、共享發(fā)送光纖(或輸出光纖)以及用于多通道相干收發(fā)器的每個(gè)激光器通道的光纖(激光器用作發(fā)送器輸入端和接收器本地振蕩器)。在一些實(shí)施方式中，接收光纖可以不被共享，在這種情況下，將存在多個(gè)接收光纖。同樣地，在一些實(shí)施方式中，發(fā)送光纖可以不被共享，在這種情況下，將存在多個(gè)發(fā)送光纖。于是，在一些實(shí)施方式中，收發(fā)器的光纖的數(shù)目可以為三至十五，或者可以是該范圍內(nèi)的任何值。可以為更多數(shù)目的通道設(shè)置更多的光纖。

盡管未示出，但是在將激光器陣列連接至PIC 222的每個(gè)光纖中可以存在光隔離器。光隔離器可以防止背反射進(jìn)入激光器并導(dǎo)致不穩(wěn)定性。

光纖陣列耦合器210可以是從第一封裝件202可拆卸或不可插拔的。在一些實(shí)施方式中，光纖陣列耦合器210也可以是從第二封裝件206可拆卸的。如所示的，光纖陣列耦合器210可以包括可拆卸地耦合至第一封裝件202的適配器(可替代地，在本文中稱為插頭或連接器)214。這樣的配置可以允許將第一封裝件202與第二封裝件206連接及不連接。這種能力可能是有幫助的，例如以允許使用各種制造工藝而不損壞光纖陣列耦合器210。

例如，如前所述，第一封裝件202可以包括安裝在BGA上的部件。因此，可以在制造第一封裝件202中執(zhí)行釬料回流步驟。這種工藝通常涉及高溫度，所述高溫度超過(guò)光纖應(yīng)該暴露的溫度。通過(guò)設(shè)置可拆卸的光纖陣列耦合器210，光纖陣列耦合器210可以在釬料回流工藝期間與第一封裝件202不連接，并且在釬料回流工藝完成之后與第一封裝件202連接。

如圖2應(yīng)當(dāng)理解的是，接收光纖216和發(fā)送光纖218可以與激光器光纖212共享適配器214。因此，在一些實(shí)施方式中，接收光纖216和發(fā)送光纖218可以被視為光纖陣列210的一部分。

本申請(qǐng)的各方面可以提供一個(gè)或更多個(gè)益處，其中一些已經(jīng)在前面描述過(guò)?，F(xiàn)在描述的是這樣的益處中的一些非限制示例。應(yīng)當(dāng)理解的是，并非所有方面和實(shí)施方式都必須提供現(xiàn)在描述的所有益處。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，本申請(qǐng)的各方面可以為現(xiàn)在描述的那些提供附加的益處。

根據(jù)本申請(qǐng)的各方面，提供了可縮放多通道相干收發(fā)器。通過(guò)將ASIC與發(fā)送器/接收器PIC一起封裝，與ASIC和PIC被各自單獨(dú)地封裝的情境相比，射頻(RF)連接的數(shù)目減少。因此，封裝件之間的RF保真度不會(huì)作為問(wèn)題出現(xiàn)。另外，本申請(qǐng)的實(shí)施方式提供了適用于光纖通信系統(tǒng)(例如，光纖網(wǎng)絡(luò))并且具有單一ASIC以及單一的發(fā)送器和接收器PIC的多通道相干收發(fā)器。與具有ASIC和PIC各自單獨(dú)封裝的裝置相比，本文中描述的收發(fā)器可以更容易地被縮放到更大數(shù)目的通道。

本申請(qǐng)的各方面在冷卻多通道相干收發(fā)器中提供了簡(jiǎn)單性和降低的成本。將ASIC和發(fā)送器/接收器PIC封裝在一個(gè)封裝件中并且將激光器陣列封裝在單獨(dú)的封裝件中可以允許使用相對(duì)便宜和簡(jiǎn)單的散熱器來(lái)冷卻ASIC和PIC封裝件。熱電冷卻器可以用于冷卻激光器陣列，但是與如果激光器陣列與ASIC被共同封裝相比，熱電冷卻器可以更小，從而成本更低。

因此已經(jīng)描述了本申請(qǐng)的技術(shù)的若干方面和實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解的是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易想到各種變更、修改和改進(jìn)。這樣的變更、修改和改進(jìn)旨在在本申請(qǐng)中描述的技術(shù)的精神和范圍內(nèi)。因此，應(yīng)當(dāng)理解，前述實(shí)施方式僅以示例的方式給出，并且在所附權(quán)利要求及其等同內(nèi)容的范圍內(nèi)，本發(fā)明實(shí)施方式可以以不同于具體描述的方式來(lái)實(shí)施。另外，本文中描述的兩種或更多種這樣的特征、系統(tǒng)、制品、材料和/或方法如果并非互不一致，則它們的任何組合包括在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。

此外，如所描述的，一些方面可以被實(shí)施為一個(gè)或更多個(gè)方法。作為方法的一部分執(zhí)行的動(dòng)作可以以任何合適的方式排序。因此，可以構(gòu)造其中以不同于所示的順序執(zhí)行動(dòng)作的實(shí)施方式，其可以包括同時(shí)執(zhí)行一些動(dòng)作，即使在說(shuō)明性實(shí)施方式中被示出為順序動(dòng)作也是如此。

如本文中定義和使用的所有定義應(yīng)被理解為支配字典定義、通過(guò)引用并入的文獻(xiàn)中的定義和/或所定義的術(shù)語(yǔ)的普通含義。

除非清楚地相反指出，否則如本文在說(shuō)明書和權(quán)利要求書中使用的不定冠詞“一個(gè)/一種”應(yīng)被理解為表示“至少一個(gè)/一種”。

如本文在說(shuō)明書和權(quán)利要求書中使用的短語(yǔ)“和/或”應(yīng)當(dāng)被理解為表示這樣結(jié)合的元素中的“任一個(gè)或兩個(gè)”，即在一些情況下結(jié)合地存在的元素，而在其他情況下分離地存在的元素。

如本文在說(shuō)明書和權(quán)利要求書中使用的，短語(yǔ)“至少一個(gè)”在提及一個(gè)或更多個(gè)元素的列表時(shí)應(yīng)當(dāng)被理解為表示選自元素列表中任意一個(gè)或更多個(gè)元素中的至少一個(gè)元素，但是不一定包括元素列表中具體列出的每個(gè)元素中的至少一個(gè)，也不排除元素列表中的元素的任何組合。這個(gè)定義也允許除了在短語(yǔ)“至少一個(gè)”所提及的元素列表中具體標(biāo)識(shí)的元素以外的元素，無(wú)論與具體標(biāo)識(shí)的那些元素相關(guān)還是不相關(guān)，都可以可選地存在。

在權(quán)利要求以及上面的說(shuō)明書中，所有過(guò)渡短語(yǔ)如“包括”、“包含”、“攜帶”、“具有”、“含有”、“涉及”、“保持”、“由……構(gòu)成”等要被理解為開放式的，即，表示包括但不限于。過(guò)渡短語(yǔ)“由......組成”和“基本上由……組成”分別應(yīng)該是封閉式的或半封閉式的過(guò)渡短語(yǔ)。