基于半導(dǎo)體激光器集成的半導(dǎo)體光學(xué)器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于半導(dǎo)體激光器集成的半導(dǎo)體光學(xué)器件，屬于光通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光通信領(lǐng)域的光電子器件包含光發(fā)射器，光探測器、光衰減器等多種不同類型，目前這些類型的器件沿用已久并已大規(guī)模的制造。為保證光電子器件長時間的穩(wěn)定工作，防止外部水汽等環(huán)境物質(zhì)進(jìn)入到器件內(nèi)部從而造成其功能元件的損壞，通常每個半導(dǎo)體光學(xué)器件的內(nèi)部功能元件將在低水汽的惰性環(huán)境中封焊于管殼及其配套蓋板內(nèi)部。光電子器件通常使用光導(dǎo)纖維進(jìn)行光學(xué)耦合至外部光學(xué)設(shè)備，光導(dǎo)纖維通過管殼尾管端口實現(xiàn)與外部的連接，并同時需要保證管殼尾管端口處的氣密性密封。以下分別簡單介紹一下典型的光纖組件以及半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)。
[0003]如圖1所示，典型的光纖組件100，由125um裸光纖110焊接在后鎳管140上制成，其中裸光纖110在后鎳管安裝區(qū)域表面做有一層金屬化130 (—般是鍍鎳鍍金)，利用共晶焊料120 (—般是金錫焊料)使裸光纖110與后鎳管140焊接在一起。后鎳管140的作用是與管殼尾管150用焊料焊接在一起，形成管殼的氣密性封裝。圖2所示的為光纖組件100于管體210中的典型安裝固定情況。光纖組件100的金屬套管140與管體210的尾管220使用金屬焊料230密閉焊接實現(xiàn)密閉裝配。
[0004]圖3所示的為典型的泵浦半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，氮化鋁熱沉320以及光電功能單元330依次安置于半導(dǎo)體致冷器(Thermoelectric Cooler, TEC)載體310上，其組合體安裝于管殼340內(nèi)部。光纖組件100通過管殼尾管350進(jìn)入管殼340內(nèi)部，以實現(xiàn)與光電功能單元330的耦合對準(zhǔn)。光電功能單元的耦合對準(zhǔn)一般通常采用有源對準(zhǔn)方式，通過檢測激光器輸出光功率與調(diào)整光纖橫向、縱向以及進(jìn)退方向的位置來實現(xiàn)。光纖是由工作人員在相對較小的范圍在橫向、縱向以及進(jìn)退方向上移動，直到實現(xiàn)光電功能單元以及光纖之間的最優(yōu)光耦合。當(dāng)檢測到最優(yōu)光耦合的最大信號后，將環(huán)氧樹脂膠360注入到氮化鋁熱沉320安裝有光電功能單元330位置的旁邊區(qū)域，并且將裸光纖110覆蓋，采用一定方法將環(huán)氧樹脂膠360固化，而使裸光纖110與氮化鋁熱沉320固定在一起，形成了光纖與光電功能單元的對準(zhǔn)固定。
[0005]半導(dǎo)體激光器的工作原理如圖4所示，信號光從激光器(LD)芯片發(fā)射，然后通過一定的光學(xué)系統(tǒng)將激光器發(fā)出的光信號耦合至光纖。一般光路上有兩個透鏡，第一透鏡用于準(zhǔn)直，第二透鏡進(jìn)行聚焦，當(dāng)然也可以使用錐形光纖或者在尾部制作了透鏡的光纖進(jìn)行耦合。在兩個透鏡光纖間加載隔離器以增強(qiáng)出射光的單向通過性。
[0006]目前許多傳統(tǒng)的光學(xué)放大器通常使用了多個諸如圖3所示的獨立封裝的泵浦器件(LD)，多個光探測器以及多個可調(diào)光學(xué)衰減器作為源。隨著通信行業(yè)日新月異的發(fā)展，現(xiàn)在許多多級光學(xué)放大器對于縮減半導(dǎo)體光學(xué)器件的尺寸以進(jìn)行小型化制造以及成本降低的需求有所提高，傳統(tǒng)的使用多個獨立封裝的器件進(jìn)行簡單的累加式使用已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段光學(xué)放大器的制造需求，改善的空間有限。
[0007]因此有必要設(shè)計一種基于半導(dǎo)體激光器集成的半導(dǎo)體光學(xué)器件，以克服上述問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供了一種可縮減尺寸實現(xiàn)小型化制造，同時能降低成本的基于半導(dǎo)體激光器集成的半導(dǎo)體光學(xué)器件。
[0009]本實用新型是這樣實現(xiàn)的:
[0010]本實用新型提供一種基于半導(dǎo)體激光器集成的半導(dǎo)體光學(xué)器件，包括管殼，所述管殼內(nèi)部安裝有半導(dǎo)體致冷器載體和過渡塊，所述過渡塊設(shè)于所述半導(dǎo)體致冷器載體上，所述過渡塊上安裝有三個光電功能單元，所述管殼的一側(cè)具有一尾管；一屏蔽罩蓋設(shè)于所述三個光電功能單元的上方，所述屏蔽罩具有多個隔離柱，將所述三個光電功能單元分別彼此隔離開，所述屏蔽罩的底部緊密貼合于所述過渡塊上；所述三個光電功能單元通過多根穿過所述尾管的光纖耦合至外部光學(xué)設(shè)備，所述三個光電功能單元均為半導(dǎo)體激光器，所述光纖包括基本光導(dǎo)纖維和設(shè)于所述基本光導(dǎo)纖維外部的保護(hù)套管，所述保護(hù)套管容納于所述尾管中，并采用密閉填充膠固定。
[0011]進(jìn)一步地，所述過渡塊為氮化鋁過渡塊或鎢銅熱沉。
[0012]進(jìn)一步地，所述基本光導(dǎo)纖維包括纖芯、設(shè)于纖芯外側(cè)的包層以及設(shè)于所述包層外側(cè)的涂覆層，所述保護(hù)套管套設(shè)于所述涂覆層的外側(cè)。
[0013]進(jìn)一步地，所述光纖為保偏光纖或單模光纖。
[0014]進(jìn)一步地，所述光纖的端部設(shè)有透鏡。
[0015]進(jìn)一步地，所述尾管包括靠近所述管殼內(nèi)腔的第一管段和遠(yuǎn)離所述管殼內(nèi)腔的第二管段，所述第一管段的內(nèi)徑大于所述基本光導(dǎo)纖維的外徑，小于所述光纖的外徑；所述第二管段的內(nèi)徑大于所述光纖的外徑。
[0016]進(jìn)一步地，所述基本光導(dǎo)纖維穿過所述第一管段，所述保護(hù)套管靠近所述基本光導(dǎo)纖維的部分位于所述第二管段內(nèi)，所述保護(hù)套管與所述第二管段之間通過所述填充膠固定連接。
[0017]進(jìn)一步地，其中一個所述半導(dǎo)體激光器可替換成半導(dǎo)體光電探測器。
[0018]進(jìn)一步地，其中一個所述半導(dǎo)體激光器可替換成可調(diào)光衰減器。
[0019]本實用新型具有以下有益效果:
[0020]所述過渡塊上安裝有三個光電功能單元，所述三個光電功能單元均為半導(dǎo)體激光器。所述屏蔽罩蓋設(shè)于所述三個光電功能單元的上方，所述屏蔽罩具有多個隔離柱，將所述三個光電功能單元分別彼此隔離開。所述基于半導(dǎo)體激光器集成的半導(dǎo)體光學(xué)器件通過上述結(jié)構(gòu)可有效縮減產(chǎn)品尺寸實現(xiàn)小型化制造，同時能降低成本。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0022]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的典型光纖組件的示意圖；
[0023]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的典型光纖組件安裝固定結(jié)構(gòu)橫截面的示意圖；
[0024]圖3是現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體激光器的局部橫截面的示意圖；
[0025]圖4是現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體激光器的工作原理示意圖；
[0026]圖5是本實用新型實施例的基于半導(dǎo)體激光器集成的半導(dǎo)體光學(xué)器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6是本實用新型實施例中光纖組件的示意圖，其中，圖6a為基本光導(dǎo)纖維的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖6b為在基本光導(dǎo)纖維外添加保護(hù)套管的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7是本實用新型實施例中屏蔽罩的外形示意圖；
[0029]圖8是本實用新型實施例中屏蔽罩的安裝結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0030]圖9是本實用新型實施例中光纖與器件管殼尾管連接密封的示意圖。
【具體實施方式】
[0031 ] 下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0032]如圖5至圖9，本實用新型實施例提供一種基于半導(dǎo)體激光器集成的半導(dǎo)體光學(xué)器件500，包括管殼560，所述管殼560內(nèi)部安裝有半導(dǎo)體致冷器載體550和過渡塊540，所述過渡塊540設(shè)于所述半導(dǎo)體致冷器載體550上，所述過渡塊540上安裝有三個光電功能單兀510a、510b和510c，所述管殼560的一側(cè)具有一尾管910。一屏蔽罩570蓋設(shè)于所述三個光電功能單元的上方，所述屏蔽罩570具有多個隔離柱，將所述三個光電功能單元分別彼此隔離開，所述屏蔽罩570的底部緊密貼合于所述過渡塊540上；所述三個光電功能單元通過多根穿過所述尾管910的光纖耦合至外部光學(xué)設(shè)備，所述三個光電功能單元均為半導(dǎo)體激光器，所述光纖包括基本光導(dǎo)纖維和設(shè)于所述基本光導(dǎo)纖維外部的保護(hù)套管534，所述保護(hù)套管534容納于所述尾管910中，并采用密閉填充膠固定。所述基本光導(dǎo)纖維530包括纖芯、設(shè)于纖芯外側(cè)的包層以及設(shè)于所述包層外側(cè)的涂覆層，所述保護(hù)套管534套設(shè)于所述涂覆層的外側(cè)。所述光纖為保偏光纖或單模光纖，所述光纖的端部設(shè)有透鏡。
[0033]如圖5至圖9，所述基于半導(dǎo)體激光器集成的半導(dǎo)體光學(xué)器件的具體結(jié)構(gòu)如下描述:所述基于半導(dǎo)體激光器集成的半導(dǎo)體光學(xué)器件500可以光學(xué)耦合至其它外部設(shè)備，諸如，摻餌光纖放大器(EDFA)、拉曼放大器等。其包含管殼560，管殼560內(nèi)安裝有半導(dǎo)體致冷器(Thermoelectric Cooler, TEC)載體550以及過渡塊540，所述過渡塊540為氮化鋁過渡塊或鎢銅熱沉，所述過渡塊540上安裝有三個光電功能單元510a、510b和510c。所述三個光電功能單元均為半導(dǎo)體激光器。其中一個所述半導(dǎo)體激光器可替換成半導(dǎo)體光電探測器。其中一個所述半導(dǎo)體激光器還可替換成可調(diào)光衰減器。具體的為:三個光電功能單元510a、510b和510c可以是包含半導(dǎo)體激光器的任何合適半導(dǎo)體光學(xué)器件或器件的相互組合。光電功能單元510a、51b和51c可以為相同類型的器件(例如，三個半導(dǎo)體激光器)或者不同類型的器件(例如，一個可調(diào)光衰減器、一個半導(dǎo)體激光器和一個半導(dǎo)體光電探測器)。而且，光電功能單元510a、510b和510c可以具有相同、相似或不同的規(guī)格和性能。在一個實施例中，所述光電功能單元510a、510b和510c中部分或全部可以是諸如半導(dǎo)體激光器；在另一實例中所述光電功能單元510a、510b和510c中部分可以是諸如可調(diào)光衰減器；亦