[实用新型]用于高速光信号传输的半导体激光器芯片组件

说明书

本实用新型公开了一种用于高速光信号传输的半导体激光器芯片组件，包括：一激光器芯片；至少两根引线，用于连接外部驱动电信号；一电容；所述电容的背面与所述激光器芯片共地；所述电容的正面连接其中一所述引线；一电阻；所述电阻位于所述激光器芯片与所述电容之间；所述电阻与所述电容并联；以及一金线；所述金线的一端连接所述激光器芯片，金线的另一端连接所述电阻。本实用新型将来自引线的高速电信号经并联的电容和串联的电感和电阻后调制激光器芯片输出高速光信号，通过选择合适的电容电感和电阻，本实用新型的激光器芯片组件能够增大激光器芯片的调制带宽，从而利用低成本和高可靠的低带宽激光器芯片实现高速光信号的传输。

技术领域

本实用新型涉及一种通信领域的信号传输器件，具体涉及一种用于高速光信号传输的半导体激光器芯片组件。

背景技术

伴随着高清视频、5G移动通信等技术的应用和互联网的普及带来的信息爆炸式增长，通信网络面临着越来越大的带宽增长压力。传统的10G传输技术已不足以满足目前的带宽需求，发展100G/400G传输技术已成为必然。但从传统的10G网络向100G以上的升级过程中面临诸多挑战。其中，最重要的是需要开发低成本且可靠的单通道25G以上速率的半导体激光器芯片，从而能够将多个单通道组合成为多通道的100G以上光器件。

要提升半导体激光器芯片的调制速率，最直接的方法是增大激光器芯片的本征谐振频率，同时减小芯片的寄生效应。前者可以通过调整激光器有源区的结构和减小光子寿命实现，后者可以通过减小芯片的串联电阻和寄生电容实现。这些一般都是通过调整芯片有源区量子阱(如量子阱的个数和应变等)和缩短芯片的腔长(腔长一般在150微米左右)达到。与10G芯片相比，25G芯片在调制带宽提升的同时，由于短腔芯片更高的光子密度，较高的应变以及更明显的热效应，对于需要在-40℃至85℃的温度条件下稳定工作的25G芯片的可靠性带来了巨大的挑战。因此，芯片的可靠性已经成为25G芯片量产的一个最大的挑战。

另外，较短的腔长也对芯片的解理镀膜等后处理工艺带来了更多的问题，故芯片的良率是25G芯片量产的另外一个瓶颈。为解决短腔芯片所带来的生产和可靠性问题，一个方法是在短腔芯片前端加上一段无源波导，以加大芯片的长度，同时保证较小的光子寿命。这一方法可以通过材料生长的方法将有源区与无源波导集成在同一芯片上。但该方法需要技术难度极大的不同材料的生长对接，目前国际上真正掌握该技术的厂商极少。另外，材料的多次生长与芯片尺寸的增大也提高了芯片的成本。因此如果可以利用现有成熟的稍低带宽的芯片而无需通过材料生长和牺牲芯片的可靠性来提高芯片调制带宽将具有重大的现实意义。

传统的半导体激光器芯片的封装结构如图1所示，激光器芯片1固定置于一个基底6上，基底6位于一个热沉基座7上。如采用低速激光器芯片，芯片的阳极通过金线直接与连接电信号的引线相连；如采用高速激光器芯片，一般出于降低封装尤其是金线产生的电感的目的，激光器芯片1会放置于一个表面有金属薄膜的基底6上，通过多根金线8实现引线5与基底6的连接，激光器芯片1的阳极再通过另外一根金线8连接到基底6上，如图1所示，这样可以缩短金线的长度并降低金线引入的电感。

对于工作速率达到25G及以上的激光器芯片，为了进一步降低金线的长度并尽可能保证与微波传输的阻抗相匹配，会将引线5与基底6通过焊料直接连接，而不是通过金线相连，如图2所示，这样金线引入的电感会进一步降低。因此一般认为现有激光器芯片的封装会对激光器芯片的调制带宽带来负面影响，所以需要激光器芯片本身的调制带宽足够高才可能实现高速光信号的传输。

但是，现有的激光器芯片本身的调制带宽不足以实现高速光信号的传输。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于高速光信号传输的半导体激光器芯片组件，它可以提高半导体激光器的调制带宽。

为解决上述技术问题，本实用新型用于高速光信号传输的半导体激光器芯片组件的技术解决方案为：