專利名稱：半導體激光器蝶形封裝器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導體、光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體說是半導體激光器與透鏡、光隔離器和光纖的蝶形耦合封裝器件。
背景技術(shù)：
在光纖通信技術(shù)中，通常采用半導體激光器作為光纖通信的信號源。為了將半導體激光器產(chǎn)生的激光引入光纖進行傳導，需要將半導體激光器耦合封裝到某種特定的封裝形式當中，達到將半導體激光器產(chǎn)生的光信號穩(wěn)地可靠的耦合到傳輸媒質(zhì)即光纖當中，以及將直流偏置、調(diào)制信號等電信號引入半導體激光器的目的。常見的耦合封裝形式有同軸封裝，蝶形封裝，雙列直插封裝，小型雙列直插封裝等等。其中蝶形封裝由于內(nèi)部空間較大，通常安裝有半導體致冷器、熱敏電阻、微波微帶電路、透鏡和光隔離器。通過半導體制冷器和熱敏電阻，結(jié)合外部控制電路，能夠保證半導體激光器保持一個恒定的工作溫度，這對于發(fā)光波長等性能對工作溫度十分敏感的半導體激光器十分重要；微波微帶電路對于減少封裝對于半導體激光器高頻響應特性的影響起到很明顯的作用；在光路當中，光隔離器及透鏡的使用，對于各光學端面反射以及光纖散射引起的反向光產(chǎn)生隔離作用并基本消除，因為反向光入射到半導體激光器內(nèi)會影響到半導體激光器的相對強度噪聲、非線性啁啾等性能，限制了光信號的傳輸距離。因此蝶形封裝的半導體激光器器件具有諸多的優(yōu)點，使其在光纖通信的波分復用、高速率、長距離等應用領(lǐng)域成為應用廣泛的一種封裝形式。在半導體激光器蝶形封裝器件中，通常采用雙準直透鏡中間加隔離器的光耦合形式，由于要用兩個透鏡及光纖對半導體激光器進行耦合，所以耦合對準難度大，且裝配結(jié)構(gòu)略顯復雜，從而影響生產(chǎn)效率，對技術(shù)工人要求高，生產(chǎn)成本高的問題；并且在半導體激光器蝶形封裝器件工作過程中，由于半導體激光器本身的發(fā)熱，半導體制冷器的熱量遷移作用，周圍環(huán)境的溫度變化等原因，會導致半導體激光器所在的位置與透鏡位置產(chǎn)生一定的溫度梯度，這樣材料的熱脹冷縮并不一致，最終導致半導體激光器的位置與透鏡的相對位置發(fā)生相對變化，影響器件的出光穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種半導體激光器蝶形封裝器件，該器件由于采用聚焦透鏡及隔離器光纖一體器件能夠相對快捷的進行半導體激光器的耦合工作，生產(chǎn)效率高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；且由于透鏡與半導體激光器安裝在同一熱沉上，半導體激光器本身的發(fā)熱所產(chǎn)生的溫度梯度影響基本消除，工作時溫度穩(wěn)定性較好。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是本發(fā)明一種半導體激光器蝶形封裝器件，其特征在于，其中包括一蝶形管殼；一半導體致冷器，該半導體致冷器燒焊在蝶形管殼里面；一熱沉，該熱沉上安裝有半導體激光器，該半導體激光器與熱沉之間用金絲連接；一Z型支架，該Z型支架包括上下連接面與上下載物面，在Z型支架的上下載物面上安裝有熱敏電阻、熱沉、背光探測器及透鏡，且該Z型支架固定在半導體致冷器上；一倒П形的支架，該倒П形的支架固定在Z型支架上；一聚焦透鏡，該聚焦透鏡安裝在倒П形的支架上；一固定套管，該固定套管內(nèi)裝有隔離器和陶瓷插針光纖，該固定套管固定在蝶形管殼的尾端，在該隔離器和陶瓷插針光纖的外壁套置有金屬套管，在金屬套管外壁套置有橡膠套管。
其中Z型支架側(cè)視為Z形，其材料為可閥或鎳的鍍金支架。
其中該Z型支架的上下載物面具有高平行度和高表面光潔度。
其中該Z型支架的上下連接面與上下載物面嚴格垂直。
其中聚焦透鏡采用非球面設(shè)計，以提高耦合效率，該聚焦透鏡的雙面鍍增透減反膜減少了光反射的影響。
其中該倒П形的支架的材料為可閥或鎳。
本發(fā)明的有益效果是通過Z支架、聚焦透鏡和隔離器光纖一體器件的使用使耦合工藝簡化，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；能夠快速、簡便、可靠和高效地進行半導體激光器蝶形器件的耦合封裝，達到降低生產(chǎn)成本的目的。


為進一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，其中圖1是本發(fā)明半導體激光器蝶形封裝器件的俯視圖。
圖2是本發(fā)明半導體激光器蝶形封裝器件的側(cè)視圖。
具體實施例方式
首先請參閱圖1及圖2所示，本發(fā)明一種半導體激光器蝶形封裝器件，其特征在于，其中包括一蝶形管殼20；一半導體致冷器6，該半導體致冷器6燒焊在蝶形管殼20里面；一熱沉3，該熱沉3上安裝有半導體激光器1，該半導體激光器1與熱沉3之間用金絲4連接；一Z型支架9，該Z型支架9包括上下連接面與上下載物面，在Z型支架9的上下載物面上安裝有熱敏電阻2、熱沉3、背光探測器5及透鏡8，且該Z型支架9固定在半導體致冷器6上，該Z型支架9側(cè)視為Z形，其材料為可閥或鎳的鍍金支架，該Z型支架9的上下載物面具有高平行度和高表面光潔度，該Z型支架9的上下連接面與上下載物面嚴格垂直，；一倒П形的支架7，該倒П形的支架7固定在Z型支架9上，該倒П形的支架7的材料為可閥或鎳；一聚焦透鏡8，該聚焦透鏡8安裝在倒П形的支架7上，該聚焦透鏡8采用非球面設(shè)計，以提高耦合效率，該聚焦透鏡8的雙面鍍增透減反膜減少了光反射的影響；
一固定套管10，該固定套管10內(nèi)裝有隔離器11和陶瓷插針光纖12，該固定套管10固定在蝶形管殼20的尾端，在該隔離器11和陶瓷插針光纖12的外壁套置有金屬套管13，在金屬套管13外壁套置有橡膠套管14。
實施例在圖1和圖2的實施例中，蝶形管殼20的材料為可閥，選用可閥材料是因為其具有良好的導熱性且熱膨脹系數(shù)比較小，因此工作時可以在短時間里將內(nèi)部器件產(chǎn)生熱傳導出去且器件整體結(jié)構(gòu)不會因為熱產(chǎn)生明顯變化；將半導體致冷器6燒焊在蝶形管殼20內(nèi)底面，焊接時要保證沒有虛焊或焊接空隙，因為虛焊及焊接空隙會導致熱傳導不充分會影響器件長期穩(wěn)定性；Z支架9為可閥或鎳的鍍金支架，具有比較好的可焊性和熱傳導性，運用線切割和精加工技術(shù)令Z支架9側(cè)視為Z型，上下載物面有合適的厚度，足夠大的固定面積和高的平行度和表面光潔度，合適的厚度產(chǎn)生比較強的支撐力保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，足夠大的固定面積保證散熱良好，高的平行度和表面光潔度為裝配在Z支架9上的其它器件提供良好的準直及焊接條件，上下連接面與上下載物面嚴格垂直且垂直間距要通過計算得到，即不能與管殼底部接觸又可滿足透鏡的固定高度要求；Z支架9不能與管殼20和管殼引腳21相接觸，以免引起有源器件短路；將裝有半導體激光器1的熱沉3、熱敏電阻2和背光探測器5先后燒焊在Z型支架9上，其中半導體激光器1通過焊錫固定在熱沉3上，并用金絲4進行連接，半導體激光器1的出光面與熱沉3的邊緣在同一平面且盡量靠近Z型支架9的垂直邊緣，以避免邊緣金屬引起的反射光進入半導體激光器1，熱敏電阻2盡量靠近半導體激光器1得到比較準確的溫度特性，背光探測器5靠近半導體激光器1且應該斜放以減小反射；上述完成后將Z支架9焊接在半導體致冷器6上，要求焊接緊密，沒有虛焊和空焊，這樣可保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，熱傳導充分；透鏡支架7對聚焦透鏡8起到支撐連接的作用，透鏡支架7可選用可閥、鎳或不銹鋼材料進行線切割加工，形狀類似倒П形，倒П形的底面與Z支架9固定連接，兩垂直面的間距應該等于聚焦透鏡8的外徑，當半導體激光器1的出光通過調(diào)整聚焦透鏡8，隔離器11與陶瓷插針光纖12的相對位置且光耦合效率最大時，保持位置不動將透鏡支架7用激光焊接固定到Z支架9上，然后用激光焊接將聚焦透鏡8與透鏡支架7固定；其中光隔離器11與陶瓷插針光纖12固定在固定套管10內(nèi)，當透鏡固定好后，再次微調(diào)光隔離器11與陶瓷插針光纖12所在的固定套管10至光耦合效率最高時，將金屬套筒13套在固定套管10外，用激光焊接將金屬套筒13焊接在蝶形管殼20的尾端，然后用激光焊接將金屬套筒13套與固定套管10焊接固定；最后套上橡膠套管14對金屬套筒13進行過渡保護防止外力損傷。
完成上述步驟后，將半導體激光器1的熱沉3、熱敏電阻2和背光探測器5通過引腿或金絲與管殼引腳21焊接相連，由于蝶形管殼20的管殼引腳21可以根據(jù)不同要求進行改變，所以圖中沒有畫出這些連接；上述都完成后，在充氮環(huán)境下蓋上管殼蓋并用平行縫焊機進行封焊(圖中未畫出)，充氮環(huán)境是為了將氮氣注入管殼內(nèi)進行氣體保護，防止內(nèi)部器件氧化，可以延長器件使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種半導體激光器蝶形封裝器件，其特征在于，其中包括一蝶形管殼；一半導體致冷器，該半導體致冷器燒焊在蝶形管殼里面；一熱沉，該熱沉上安裝有半導體激光器，該半導體激光器與熱沉之間用金絲連接；一Z型支架，該Z型支架包括上下連接面與上下載物面，在Z型支架的上下載物面上安裝有熱敏電阻、熱沉、背光探測器及透鏡，且該Z型支架固定在半導體致冷器上；一倒∏形的支架，該倒∏形的支架固定在Z型支架上；一聚焦透鏡，該聚焦透鏡安裝在倒∏形的支架上；一固定套管，該固定套管內(nèi)裝有隔離器和陶瓷插針光纖，該固定套管固定在蝶形管殼的尾端，在該隔離器和陶瓷插針光纖的外壁套置有金屬套管，在金屬套管外壁套置有橡膠套管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體激光器蝶形封裝器件，其特征在于，其中Z型支架側(cè)視為Z形，其材料為可閥或鎳的鍍金支架。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導體激光器蝶形封裝器件，其特征在于，其中該Z型支架的上下載物面具有高平行度和高表面光潔度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導體激光器蝶形封裝器件，其特征在于，其中該Z型支架的上下連接面與上下載物面嚴格垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體激光器蝶形封裝器件，其特征在于，其中聚焦透鏡采用非球面設(shè)計，以提高耦合效率，該聚焦透鏡的雙面鍍增透減反膜減少了光反射的影響。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體激光器蝶形封裝器件，其特征在于，其中該倒∏形的支架的材料為可閥或鎳。
全文摘要
一種半導體激光器蝶形封裝器件，包括一蝶形管殼；一半導體致冷器燒焊在蝶形管殼里面；一熱沉上安裝有半導體激光器，該半導體激光器與熱沉之間用金絲連接；一Z型支架包括上下連接面與上下載物面，在Z型支架的上下載物面上安裝有熱敏電阻、熱沉、背光探測器及透鏡，且該Z型支架固定在半導體致冷器上；一倒∏形的支架固定在Z型支架上；一聚焦透鏡安裝在倒∏形的支架上；一固定套管內(nèi)裝有隔離器和陶瓷插針光纖，該固定套管固定在蝶形管殼的尾端，在該隔離器和陶瓷插針光纖的外壁套置有金屬套管，在金屬套管外壁套置有橡膠套管。
文檔編號H01S5/026GK1937336SQ20051008648
公開日2007年3月28日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者王欣, 謝亮, 袁海慶, 祝寧華 申請人:中國科學院半導體研究所