專利名稱：一種致冷型同軸封裝光發(fā)射管芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光通信系統(tǒng)用同軸封裝光發(fā)射管芯，尤其涉及一種致冷型同 軸封裝光發(fā)射管芯。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的同軸封裝光發(fā)射組件，包括一同軸封裝光發(fā)射管芯和一光纖 適配器，同軸封裝光發(fā)射管芯又分致冷型和無(wú)致冷型，如圖1所示美國(guó)專利公開(kāi)號(hào) US20070159773A1中所采用的致冷型同軸封裝光發(fā)射管芯200，包括一激光器芯片201、背 光探測(cè)器202、光轉(zhuǎn)向元件203、含電路元件的載體204和致冷器205等元件安裝于TO-CAN (Transistor Outline-CAN)管座206上，并通過(guò)一平窗管帽207密封。該結(jié)構(gòu)中激光器芯 片201水平貼裝在載體204表面，且激光器芯片201側(cè)面發(fā)光，其出光光軸210由于呈水平 方向，與外部光纖適配器的光軸OA (也是TO-CAN管座206中心軸)呈垂直，因此就特別需 要通過(guò)光轉(zhuǎn)向元件203將激光器芯片201的出光光軸210轉(zhuǎn)90°角后才能與光纖適配器 光軸OA —致，將光耦合輸出。該結(jié)構(gòu)的致冷型同軸封裝光發(fā)射管芯制作工藝復(fù)雜，成本高， 光耦合對(duì)準(zhǔn)難，且激光器的調(diào)制信號(hào)是通過(guò)載體204與TO-CAN管座206底部的引腳208之 間的導(dǎo)電線209壓焊連接方式饋入，由于其導(dǎo)電線209較長(zhǎng)使調(diào)制信號(hào)饋入電路存在阻抗 嚴(yán)重不匹配的缺點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致傳輸2. 5Gb/s以上的高速調(diào)制信號(hào)時(shí)信號(hào)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重失真。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種高速調(diào)制信號(hào)用的元器件少，工藝簡(jiǎn)單，成本低的致冷型同 軸封裝光發(fā)射管芯。為達(dá)到以上實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供一種致冷型同軸封裝光發(fā)射管芯，包 括一 TO管殼、一致冷器、一熱沉、一激光器載體、和一設(shè)有光窗的密封管帽，所述TO管殼 包括一管殼底座，其四周設(shè)有至少7根引腳，其中包括一 RF射頻信號(hào)引腳，其上安裝有一帶 微帶線的載體；所述致冷器下表面為散熱面與所述管殼底座頂部中心表面粘裝固定，其上 表面為制冷面與所述熱沉下表面表面粘裝固定，所述熱沉的正面與具有一匹配電阻和一微 帶線的所述激光器載體底部表面粘裝固定，該激光器載體頂部表面粘裝固定一側(cè)面發(fā)光的 電吸收調(diào)制激光器芯片、一背光探測(cè)器、一熱敏電阻和一電源濾波電容，所述激光器載體的 微帶線的一端與電吸收調(diào)制激光器芯片的電吸收調(diào)制器正極連接，另一端與所述RF射頻 信號(hào)引腳上的微帶線通過(guò)導(dǎo)電線連接，安裝時(shí)，使所述電吸收調(diào)制激光器芯片的發(fā)射光的 出光光軸與TO管殼的中心軸OA兩者同軸向，并通過(guò)所述密封管帽的光窗向外輸出。所述引腳為7根，分別連接所述致冷器的正、負(fù)極、所述電吸收調(diào)制激光器芯片 的半導(dǎo)體激光二極管LD和電吸收調(diào)制器兩者的正極、所述背光探測(cè)器正極、所述熱敏電阻 其中一端和接地GND，所述熱敏電阻另一端與半導(dǎo)體激光二極管LD和電吸收調(diào)制器和所述 背光探測(cè)器三者負(fù)極接地GND。所述密封管帽為一平窗管帽。[0007]所述密封管帽為一設(shè)有球透鏡的管帽。所述密封管帽為一設(shè)有非球透鏡的管帽。上述結(jié)構(gòu)中，RF射頻信號(hào)引腳上的微帶線與激光器載體上的微帶線兩者通過(guò)較 短長(zhǎng)度的導(dǎo)電線連接，以實(shí)現(xiàn)電吸收調(diào)制器的高速調(diào)制信號(hào)饋入，能夠降低信號(hào)失真，使激 光器工作速率可以達(dá)到10(ib/S以上。激光器芯片出光光軸與TO管殼中心軸OA同軸向， 省去了光學(xué)轉(zhuǎn)向元件，同時(shí)簡(jiǎn)化了光發(fā)射管芯的組裝工藝。將該結(jié)構(gòu)的帶致冷型同軸光發(fā) 射管芯與外置光學(xué)元件如光隔離器、光纖適配器等元件耦合連接后就可以制作成外觀符合 10Gb/s 小型器件多源協(xié)議(Multi-Source Agreement of 10Gb/s Miniature Device，簡(jiǎn)稱 XMD)中的同軸光發(fā)射組件(Transmitter Optical Sub-Assembly，簡(jiǎn)稱T0SA)，同時(shí)也可以 應(yīng)用于各類PON (Passive Optical Network)組件，如單纖雙向雙端口組件、單纖雙向三端 口組件等的發(fā)射光源。
圖1表示現(xiàn)有技術(shù)的致冷型同軸封裝光發(fā)射管芯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2表示本實(shí)用新型致冷型同軸封裝光發(fā)射管芯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3表示圖2所示致冷型同軸封裝光發(fā)射管芯的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型最佳實(shí)施例。如圖2所示的致冷型同軸封裝光發(fā)射管芯100，包括一管殼10、一致冷器20、一 熱沉30、一激光器載體40、和一設(shè)有光窗的密封管帽50，該管帽可以是平窗管帽，也可以是 設(shè)有球透鏡或非球透鏡的管帽，根據(jù)耦合光路的不同設(shè)計(jì)進(jìn)行管帽透鏡的選用，光窗外表 面鍍減反光膜，以減少反射光對(duì)激光器的影響。如圖3所示的致冷型同軸封裝光發(fā)射管芯100，Τ0管殼10包括一管殼底座11，其 四周設(shè)有至少7根引腳14，其中包括一 RF射頻信號(hào)引腳，其上安裝有一帶微帶線13的載 體12。致冷器20下表面為散熱面21與管殼底座11頂部中心15表面粘裝固定，其上表面 為制冷面22與熱沉30下表面31表面粘裝固定，熱沉30的正面32與具有一匹配電阻43 和一微帶線45的激光器載體40底部表面粘裝固定，該激光器載體40頂部表面粘裝固定一 側(cè)面發(fā)光的電吸收調(diào)制激光器芯片41、一背光探測(cè)器42、一熱敏電阻44和一電源濾波電容 46，激光器載體40上的微帶線45的一端與電吸收調(diào)制激光器芯片41的電吸收調(diào)制器正極 連接，另一端與RF射頻信號(hào)引腳上的微帶線13通過(guò)導(dǎo)電線連接，以實(shí)現(xiàn)電吸收調(diào)制激光器 芯片41高速調(diào)制信號(hào)的饋入。安裝時(shí)，使電吸收調(diào)制激光器芯片41的發(fā)射光的出光光軸 與TO管殼10的中心軸OA兩者同軸向，并通過(guò)密封管帽50的光窗向外輸出。引腳14最佳 為7根，分別連接致冷器20的正、負(fù)極；電吸收調(diào)制激光器芯片41的半導(dǎo)體激光二極管LD 正極(其負(fù)極與接地GND連接)；電吸收調(diào)制器正極(負(fù)極與接地GND連接)；背光探測(cè)器42 正極(負(fù)極與接地GND連接)；熱敏電阻44其中一端(另一端與接地GND連接)和接地GND。 除接地GND用導(dǎo)電焊料如AgCMS焊料與管殼底座11焊接外，其它引腳與管殼底座11之間 采用玻璃絕緣子燒結(jié)電隔離密封連接。由外部電源供給電吸收調(diào)制激光器芯片41的半導(dǎo) 體激光二極管LD加偏置電流，通過(guò)高速調(diào)制信號(hào)饋入RF射頻信號(hào)引腳連接電吸收調(diào)制器 正極，負(fù)極與接地焊盤連接，供電吸收調(diào)制器饋入信號(hào)。本實(shí)用新型致冷同軸光發(fā)射管芯的組裝過(guò)程中，先將致冷器20的散熱面21用導(dǎo)電焊料貼裝到管殼底座11頂部中心15，激光器載體40以氮化鋁(AlN)或其它導(dǎo)熱效率高 的材料為基材，位于激光器載體40頂部表面用導(dǎo)電焊料(如80Au20Sn)貼裝好電吸收調(diào)制 激光器芯片41、背光探測(cè)器42、、熱敏電阻44、和電源濾波電容46，將激光器載體40用導(dǎo)電 膠或?qū)щ姾噶腺N裝到熱沉30的正面32上，再將熱沉30下表面31用導(dǎo)電焊料貼裝到致冷 器20的制冷面22上，并使電吸收調(diào)制激光器芯片41出光光軸與TO管殼10中心軸OA同軸 向，完成導(dǎo)電線壓焊后將密封管帽50與管殼底座11密封焊接完成整體封裝。電吸收調(diào)制 激光器芯片41由電吸收調(diào)制器和側(cè)面發(fā)光的半導(dǎo)體激光器集成在一起，形成電吸收外調(diào) 制激光器。熱敏電阻44是芯片級(jí)表面貼裝元件，用于電吸收調(diào)制激光器芯片41的溫度監(jiān) 測(cè)。背光探測(cè)器42是一種芯片級(jí)的光電二極管，貼裝在電吸收調(diào)制激光器芯片41的背光 方向，用于監(jiān)測(cè)激光器的背光功率。電源濾波電容46是一種芯片電容，用于濾除供給電吸 收調(diào)制激光器芯片41的電源噪聲。激光器載體40上的匹配電阻43是薄膜電阻，用于電吸 收調(diào)制器的高速調(diào)制信號(hào)輸入阻抗匹配。致冷器20是一種小型化的半導(dǎo)體致冷器，利用珀 爾帖(Peltier)效應(yīng)轉(zhuǎn)換熱能，其散熱面21和制冷面22 —般由陶瓷或氮化鋁(AlN)材料或 其它導(dǎo)熱良好的材料制成，兩面之間貼裝有多個(gè)N型和P型的碲化鉍半導(dǎo)體材料形成的 熱電偶串聯(lián)而成，熱電偶兩端的電極在散熱面21內(nèi)側(cè)引出，散熱面21和制冷面22的外表 面金屬化如鍍金以便貼裝，也可以在外表面先預(yù)燒制一層導(dǎo)電焊料如58Bi42Sn以便貼裝。
權(quán)利要求1.一種致冷型同軸封裝光發(fā)射管芯，其特征在于，包括一TO管殼(10)、一致冷器 (20)、一熱沉(30)、一激光器載體(40)、和一設(shè)有光窗的密封管帽(50)，所述TO管殼(10) 包括一管殼底座(11)，其四周設(shè)有至少7根引腳(14)，其中包括一 RF射頻信號(hào)引腳，其上 安裝有一帶微帶線(13)的載體(12)；所述致冷器(20)下表面為散熱面(21)與所述管殼 底座(11)頂部中心(15)表面粘裝固定，其上表面為制冷面(22)與所述熱沉(30)下表面 (31)表面粘裝固定，所述熱沉(30)的正面(32)與具有一匹配電阻(43)和一微帶線(45)的 所述激光器載體(40)底部表面粘裝固定，該激光器載體(40)頂部表面粘裝固定一側(cè)面發(fā) 光的電吸收調(diào)制激光器芯片(41)、一背光探測(cè)器(42)、一熱敏電阻(44)和一電源濾波電容 (46)，所述激光器載體(40)上的微帶線(45)的一端與電吸收調(diào)制激光器芯片(41)的電吸 收調(diào)制器正極連接，另一端與所述RF射頻信號(hào)引腳上的微帶線(13)通過(guò)導(dǎo)電線連接，安裝 時(shí)，使所述電吸收調(diào)制激光器芯片(41)的發(fā)射光的出光光軸與TO管殼(10)的中心軸(OA) 兩者同軸向，并通過(guò)所述密封管帽(50)的光窗向外輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致冷型同軸封裝光發(fā)射管芯，其特征在于，所述引腳(14)為 7根，分別連接所述致冷器(20)的正、負(fù)極、所述電吸收調(diào)制激光器芯片(41)的半導(dǎo)體激 光二極管LD和電吸收調(diào)制器兩者的正極、所述背光探測(cè)器(42)正極、所述熱敏電阻(44)其 中一端和接地GND，所述熱敏電阻(44)另一端與半導(dǎo)體激光二極管LD和電吸收調(diào)制器和所 述背光探測(cè)器(42)三者負(fù)極接地GND。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致冷型同軸封裝光發(fā)射管芯，其特征在于，所述密封管帽 (50)為一平窗管帽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致冷型同軸封裝光發(fā)射管芯，其特征在于，所述密封管帽 (50)為一設(shè)有球透鏡的管帽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致冷型同軸封裝光發(fā)射管芯，其特征在于，所述密封管帽 (50)為一設(shè)有非球透鏡的管帽。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種致冷型同軸封裝光發(fā)射管芯，包括TO管殼、致冷器、熱沉、激光器載體、和密封管帽，TO管殼包括管殼底座，其四周設(shè)有至少7根引腳，其中包括RF射頻信號(hào)引腳，其上安裝有帶微帶線載體；致冷器散熱面與管殼底座表面粘裝固定，其制冷面與熱沉表面粘裝固定，熱沉與具有匹配電阻和微帶線的激光器載體表面粘裝固定，該激光器載體表面粘裝固定電吸收調(diào)制激光器芯片、背光探測(cè)器、熱敏電阻和電源濾波電容，激光器載體微帶線一端與電吸收調(diào)制器正極連接，另一端與RF射頻信號(hào)引腳上的微帶線通過(guò)導(dǎo)電線連接，安裝時(shí)，使激光器芯片發(fā)射光出光光軸與TO管殼中心軸OA兩者同軸向。省去光學(xué)轉(zhuǎn)向元件，工藝簡(jiǎn)單，能夠降低信號(hào)失真。
文檔編號(hào)G02B6/42GK201936040SQ20112005026
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者劉恭志, 梁澤, 鎮(zhèn)磊 申請(qǐng)人:深圳新飛通光電子技術(shù)有限公司