專利名稱：一種生產(chǎn)在工作溫度下高穩(wěn)定性低回?fù)p的1310/1550激光器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信有源器件領(lǐng)域，具體地說是生產(chǎn)一種在工作狀 態(tài)下高穩(wěn)定性低回?fù)p激光器的有效方法。
背景技術(shù)：
目前市場上的的激光器光源可根據(jù)不同的應(yīng)用場合采用法布里 一由羅激光器(FP - LD )、分布反饋激光器(DFB - LD )以及其他發(fā)光 器件，其中DFB-LD非常適用于長距離系統(tǒng)。為了降低光反射對(duì)光信 號(hào)產(chǎn)生的影響，減小回?fù)p值，目前激光器傳統(tǒng)的制作方法都采用的是 將發(fā)出光在1310/1550標(biāo)準(zhǔn)± 10 ju m波長的二極管芯和峰值隔離度在 1310/1550士10jum波長隔離器隨機(jī)配比波長進(jìn)行耦合達(dá)到最大輸出 光功率生產(chǎn)激光器。
然而遺憾的是，這種傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝和方法存在^L多弊端，其弊端 在于
就激光器來說，其工作波長和激光器的工作電流及工作溫度有著 密切的關(guān)系，并具有如下近似公式 df/dT"10GHZ/ °C ( 1 ) df/dI"lGHZ/mA (2)
其中f是激光器的工作頻率，T是管芯溫度，工為偏置電流。由 此可見，激光器的管芯的工作波長是隨著工作溫度的變化而漂移的。
由于使用激光器的射頻光模塊是安裝在光纖直放站中， 一般情況 下，當(dāng)光模塊處于工作狀態(tài)時(shí)機(jī)箱溫度會(huì)比常溫高，當(dāng)激光器的管芯 的工作波長隨著工作溫度的變化漂移出隔離器隔離度合格范圍時(shí)，隔 離器在激光器管芯工作波長的隔離度就達(dá)不到隔離反射光的要求，回 損值上升將導(dǎo)致光模塊的整體性能降低，甚至整個(gè)光傳輸系統(tǒng)的癱瘓 和崩潰。例如當(dāng)激光器發(fā)光二極管管芯常溫波長為1310jum+10Mm,隨機(jī)配對(duì)的隔離器峰值隔離度對(duì)應(yīng)波長為1310|am-10Mm,此時(shí) 激光器和隔離器在常溫下可能都是合格產(chǎn)品，但是在工作狀態(tài)，激光 器發(fā)光二極管管芯就有可能飄移到了 1326 jum，，而隔離器峰值隔離 度還在1300jum處，在1326nm處的隔離度很可能是達(dá)不到有效隔
升，線形變差，平坦度不夠，嚴(yán)重抖動(dòng)現(xiàn)象、低部噪聲上升，產(chǎn)品不 合格了。
綜上所述，目前現(xiàn)有的方式生產(chǎn)出來的激光器由于其弊端和局限 性無法正常使用于3G系統(tǒng)中射頻光模塊的生產(chǎn)，如強(qiáng)制性使用，帶 來的后果往往是在高溫環(huán)境下有50%左右的有源器件出現(xiàn)回?fù)p降低、 嚴(yán)重抖動(dòng)現(xiàn)象、低部噪聲上升而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的平坦度和線性不能滿 足需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的弊端，提出一種大幅度增加 1310/1550激光器的使用期優(yōu)良率，降低1310/1550在使用環(huán)境中的 回?fù)p，增加1310/1550產(chǎn)品的使用穩(wěn)定性，提高1310/1550激光器的 指標(biāo)性能，為適應(yīng)整個(gè)3G光傳輸系統(tǒng)提升提供新的1310/1550激光 器的制造方法。
為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明采用對(duì)隔離器的峰值隔離度波長對(duì)應(yīng)激光 器發(fā)光二極管常溫波長定制作為技術(shù)途徑的核心手段，其具體方式 首先對(duì)激光器發(fā)光二極管管芯在常溫環(huán)境中用光譜儀進(jìn)行逐只認(rèn)證 其波語特性，確定其常溫波長范圍；第二步對(duì)應(yīng)激光器發(fā)光二極管 管芯的常溫波長進(jìn)行定制隔離器，如激光器發(fā)光二極管管芯的常溫 波長為1310|im，則對(duì)應(yīng)該激光器發(fā)光二極管向上偏移3-6|um,進(jìn) 其隔離器的峰值隔離度的對(duì)應(yīng)波長應(yīng)該為1313-1316jum。第三步 制作裝配管芯的特定管體和裝配隔離器及鋼包針插芯的特定插針套； 第四步將管芯和隔離器按照隔離器峰值隔離度比激光器管芯常溫波長大3-6pm對(duì)應(yīng)耦合激光器；第五步焊接固定激光器的所有金屬 件，并4企測成品。
本發(fā)明用304不銹鋼按照圖紙制作成裝配管芯的特定管體和裝 配隔離器的特定插針套。304不銹鋼的成分含量指標(biāo)要求鉻>19%， 鎳>9%,碳含量<0.03%且具有無磁性管體設(shè)計(jì)須考慮與激光器發(fā) 光二極管芯為松配裝配；插針套設(shè)計(jì)須考慮與隔離器及尾纖之間為松 配裝配；本發(fā)明將激光器發(fā)光二極管松配放入管體焊接固定，并使用 耦合夾具下夾頭夾住裝配激光器發(fā)光二極管后的管體，然后將尾纖夾 入耦合夾具的上夾頭，進(jìn)行第一次耦合至最大耦合效率；將對(duì)應(yīng)激光 器發(fā)光二極管向上偏移3-6jum的隔離器用環(huán)氧樹脂膠固定入插針套 并套入上夾頭上的尾纖，進(jìn)行第二次耦合至最大耦合效率，并與下夾 頭上的管體壓緊；本發(fā)明將耦合夾具放入激光點(diǎn)式焊接機(jī)焊接固定插 針套和尾纖之間以及插針套和管體之間；最后測試后記錄出光光功 率、常溫回?fù)p值、80攝氏度高溫回?fù)p值、插入損耗，合格產(chǎn)品指標(biāo) 標(biāo)準(zhǔn)值為光功率不低于3mw,常溫回?fù)p值不高于-45db, 80纟聶氏度回 損值不高于-40db。
本發(fā)明所述隔離器定制方法如下在顯^f敖環(huán)境下，將一個(gè)偏振器 和法拉第旋光器緊密結(jié)合在一起形成一個(gè)兩層結(jié)構(gòu)，固定在一個(gè)支架 上，將另一個(gè)偏振器固定于另一個(gè)支架中，將帶偏振器和法拉第旋光 器的支架和帶偏振器的支架放置于圓柱形磁環(huán)內(nèi)，使一個(gè)支架固定于 磁環(huán)內(nèi)，另一個(gè)可以平滑旋轉(zhuǎn)，然后確定輸入輸出光的偏振態(tài)方向， 通過準(zhǔn)直器和光i普儀監(jiān)測推動(dòng)可滑動(dòng)支架使其相對(duì)另 一個(gè)已固定支 架平滑旋轉(zhuǎn)一定角度進(jìn)行手工效準(zhǔn)，光譜儀監(jiān)測的隔離器光譜圖隨著 推動(dòng)的角度不同峰值隔離度左右移動(dòng)，當(dāng)監(jiān)控指標(biāo)達(dá)到峰值隔離度在 對(duì)應(yīng)激光器發(fā)光二極管常溫波長向上偏移3-6ym的波長范圍內(nèi)時(shí)用 環(huán)氧樹脂膠固定支架與隔離器之間，送高溫環(huán)境中逐步加溫烘烤，至 環(huán)氧樹脂膠達(dá)到最佳緊固狀，測試標(biāo)注入光面、出光面，并記錄光譜特性、最大隔離度波長漂移準(zhǔn)值、插入損耗，合格隔離器指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值
為峰值隔離度大于45dB,插入損耗小于0.25dB,波長范圍為對(duì)應(yīng)激 光器發(fā)光二極管管芯常溫波長向上偏移3-6 |a m的波長范圍。備用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)利用了激光器管芯受溫 度變化而漂移的特性，按照精確計(jì)算出的光i普漂移比例改變隔離器的 定制方法和激光器的耦合工藝，使激光器在工作環(huán)境下波長飄移后正 好落在隔離器的峰值隔離度上，從而達(dá)到完全隔離反射光的干擾的效 果；本發(fā)明還在設(shè)計(jì)管體和插針套上提出了對(duì)材料304不銹鋼的明確 要求鉻>19%，鎳>9%，碳含量<0.03%且具有無磁性，，解決了裝配 承載體的抗氧化腐蝕性和焊接時(shí)的碳化作用而導(dǎo)致老化后光功率下 降的現(xiàn)象，提高了激光器產(chǎn)成品的穩(wěn)定性；本發(fā)明中還提出了設(shè)計(jì)裝 配激光器管體時(shí)必須緊配，裝配過程為壓接工藝，提高了管芯裝配的 牢固性，保障了激光器生產(chǎn)過程中及產(chǎn)成后的同心度的問題，避免了 由于偏心耦合不到最大光功率以及老化后偏心而產(chǎn)生的光功率下降 的問題。整個(gè)改進(jìn)后的工藝方法生產(chǎn)上簡單易行，成品率極高，改進(jìn) 成本極低，大大提高了激光器在3G系統(tǒng)光傳輸中的穩(wěn)定性和合格率， 提升了整個(gè)光傳輸系統(tǒng)的性能，比傳統(tǒng)生產(chǎn)模式成本下降2倍左右。 經(jīng)過對(duì)按照這種方法產(chǎn)出的激光器進(jìn)行測試，其在工作環(huán)境下的指標(biāo) 達(dá)到回?fù)p值不高于-40db，光功率不低于3mw。從而徹底的解決了 3G光通信系統(tǒng)中有源器件在工作環(huán)境下特別是高溫環(huán)境下工作時(shí)抖 動(dòng)的問題，使整體系統(tǒng)的平坦度和線性指標(biāo)達(dá)到3G系統(tǒng)的要求指標(biāo)。
本發(fā)明說明書內(nèi)容具體實(shí)施方式
及附圖中所涉及的具體數(shù)據(jù)均 為本發(fā)明最優(yōu)化方案，不應(yīng)作為對(duì)本發(fā)明方法保護(hù)的限制。


圖1為激光器發(fā)光管芯的光譜結(jié)構(gòu)示意圖2為隔離器峰值隔離度測試的光譜結(jié)構(gòu)示意圖3為使用本方法制造的隔離器的裝配軸視分解結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為裝配激光器管芯所用的管體結(jié)構(gòu)示意圖。；
在圖l中，箭頭所指處為激光管波長讀取處。
在圖2中，箭頭所指處為峰值隔離度對(duì)應(yīng)波長監(jiān)控讀取處。
在圖3中，磁環(huán)-1,偏振器-2a、 2b，法拉第旋轉(zhuǎn)器-3，支架-4a、4b。
在圖4中，發(fā)光二極管-5，管體-6,插針套-7,隔離器-8，尾纖-9。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述首先 對(duì)激光器發(fā)光二極管管芯在常溫環(huán)境中用光譜儀進(jìn)行逐只認(rèn)證其波 譜特性，確定其常溫波長范圍(見圖1);第二步對(duì)應(yīng)激光器發(fā)光二 極管地常溫波長向上偏移3-6nm進(jìn)行定制隔離器，如激光器發(fā)光 二極管管芯的常溫波長為1310jum,則對(duì)應(yīng)該激光器發(fā)光二極管向上 偏移3-6 jam進(jìn)行定制的隔離器的峰值隔離度的對(duì)應(yīng)波長應(yīng)該為 1313-1316Mm。定制方法如下(見圖3隔離器的裝配結(jié)構(gòu))在顯微 環(huán)境下，將一個(gè)偏振器(圖3中2a)和法拉第旋光器(圖3中3 )緊 密結(jié)合在一起形成一個(gè)兩層結(jié)構(gòu)，固定在一個(gè)支架(圖3中4a)上， 將另一個(gè)偏振器(圖3中2b)固定于另一個(gè)支架(圖3中4b)中， 將帶偏振器(圖3中2a)和法拉第旋光器(圖3中3 )的支架(圖3 中4a)和帶偏振器(圖3中4)的支架(圖3中4b)放置于磁環(huán)(圖 3中1)內(nèi)，使一個(gè)支架固定于磁環(huán)內(nèi)，另一個(gè)可以平滑旋轉(zhuǎn)，然后 確定輸入輸出光的偏振態(tài)方向，通過準(zhǔn)直器和光譜儀監(jiān)測推動(dòng)可滑動(dòng) 支架使其相對(duì)另一個(gè)已固定支架平滑旋轉(zhuǎn)一定角度進(jìn)行手工效準(zhǔn)，光 譜儀監(jiān)測的隔離器光譜圖隨著推動(dòng)的角度不同峰值隔離度左右移動(dòng)， 當(dāng)監(jiān)控指標(biāo)達(dá)到峰值隔離度在對(duì)應(yīng)激光器發(fā)光二極管常溫波長向上 偏移3-6 |i m的波長范圍內(nèi)時(shí)用環(huán)氧樹脂膠固定支架與隔離器之間， 送高溫環(huán)境中逐步加溫烘烤，至環(huán)氧樹脂膠達(dá)到最佳緊固狀，測試標(biāo)注入光面、出光面，并記錄光譜特性、最大隔離度波長漂移準(zhǔn)值、插
入損耗，合格隔離器指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值為峰值隔離度大于45dB，插入損耗 小于0.25dB,波長范圍為對(duì)應(yīng)激光器發(fā)光二極管管芯常溫波長向上 偏移3-6iam的波長范圍。備用。第三步用304不銹鋼按照圖紙制 作成裝配管芯的管體(見圖3)和裝配隔離器和尾纖的插針套。304 不銹鋼的成分含量指標(biāo)要求鉻>19%，鎳>9%，碳含量<0.03%且 具有無磁性管體設(shè)計(jì)須考慮與激光器發(fā)光二極管芯為松配裝配(見 圖3 );插針套設(shè)計(jì)須考慮與隔離器及尾纖之間為松配裝配(見圖4); 第四步將激光器發(fā)光二極管(圖4中5)松配放入管體(圖4中6) 焊接后固定，并使用耦合夾具下夾頭夾住裝配激光器發(fā)光二極管后的 管體(圖4中6)，然后將尾纖(圖4中9)夾入耦合夾具的上夾頭， 進(jìn)行第一次耦合至最大耦合效率；將對(duì)應(yīng)激光器發(fā)光二極管向上偏移 3-6 ia m的定制隔離器(圖4中8 )用環(huán)氧樹脂膠固定入以304不銹鋼 制成的特定插針套(圖4中7)并套入上夾頭上的尾纖(圖4中9), 進(jìn)行第二次耦合至最大耦合效率，并與下夾頭上的管體(圖4中6) 壓緊；第五步將耦合夾具以及夾具上的激光器所有組件》文入激光點(diǎn)式 焊接機(jī)焊接固定插針套(圖4中7)和尾纖(圖4中9)之間以及插 針套(圖4中7)和管體(圖4中6)之間；最后測試后記錄出光光 功率、常溫回?fù)p值、80攝氏度高溫回?fù)p值、插入損耗，合格產(chǎn)品指 標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值為光功率不低于3mw,常溫回?fù)p值不高于-45db, 80攝氏度 回?fù)p值不高于-40db。
權(quán)利要求
1. 一種生產(chǎn)在工作溫度下高穩(wěn)定性低回?fù)p的1310/1550激光器的方法，本發(fā)明采用對(duì)隔離器的峰值隔離度波長對(duì)應(yīng)激光器發(fā)光二極管常溫波長定制作為主要手段，其特征在于首先確定激光器發(fā)光二極管管芯常溫波長范圍；第二步對(duì)應(yīng)激光器發(fā)光二極管管芯的常溫波長進(jìn)行定制隔離器，其隔離器的峰值隔離度對(duì)應(yīng)波長為實(shí)際測量的對(duì)應(yīng)激光器發(fā)光二極管的常溫波長向上偏移3-6μm；第三步制作裝配管芯的特定管體和裝配隔離器及鋼包針插芯的特定插針套；第四步將管芯和隔離器按照隔離器峰值隔離度比激光器管芯常溫波長大3-6μm對(duì)應(yīng)耦合激光器；第五步，焊接固定激光器的所有金屬件，并檢測成品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)在工作溫度下高穩(wěn)定性低回 損的1310/1550激光器的方法，其特征在于定制隔離器的方法為 在顯微環(huán)境下，將一個(gè)偏振器和法拉第旋光器緊密結(jié)合在一起形成一 個(gè)兩層結(jié)構(gòu)，固定在一個(gè)支架上，將另一個(gè)偏振器固定于另一個(gè)支架 中，將帶偏振器和法拉第旋光器的支架和帶偏振器的支架放置于圓柱 形磁環(huán)內(nèi)，使一個(gè)支架固定于磁環(huán)內(nèi)，另一個(gè)可以平滑旋轉(zhuǎn)，然后確 定輸入輸出光的偏振態(tài)方向，通過準(zhǔn)直器和光譜儀監(jiān)測推動(dòng)可滑動(dòng)支 架使其相對(duì)另 一個(gè)已固定支架平滑旋轉(zhuǎn)一定角度進(jìn)行手工效準(zhǔn)，光譜 儀監(jiān)測的隔離器光譜圖隨著推動(dòng)的角度不同峰值隔離度左右移動(dòng)，當(dāng) 監(jiān)控指標(biāo)達(dá)到峰值隔離度在對(duì)應(yīng)激光器發(fā)光二極管常溫波長向上偏 移3-6 y m的波長范圍內(nèi)時(shí)用環(huán)氧樹脂膠固定支架與隔離器之間，送 高溫環(huán)境中逐步加溫烘烤，至環(huán)氧樹脂膠達(dá)到最佳緊固狀，測試標(biāo)注 入光面、出光面，并記錄光譜特性、最大隔離度波長漂移準(zhǔn)值、插入 損耗，合格隔離器指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值為峰值隔離度大于45dB，插入損耗小 于0.25dB,波長范圍為對(duì)應(yīng)激光器發(fā)光二^l管管芯常溫波長向上偏移3-6jam的波長范圍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)在工作溫度下高穩(wěn)定性低回 損的1310/1550激光器的方法，其特征在于激光器管芯和管體之間 用松配焊接完成；隔離器與插針套之間松配用環(huán)氧樹脂膠緊固；裝配 激光器管芯的管體和裝配隔離器的插針套之間用激光焊接機(jī)焊接固 定，裝配隔離器的插針套和尾纖之間用激光焊接機(jī)焊接固定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)在工作溫度下高穩(wěn)定性低回?fù)p 的1310/1550激光器的方法，其特征在于管體和插針套材料304不 銹鋼的成分鉻>19%，鎳>9%，碳含量<0.03%，具有無磁性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生產(chǎn)在工作溫度下高穩(wěn)定性低回?fù)p的1310/1550激光器的方法，屬于光通信有源器件領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)方案是首先確定激光器發(fā)光二極管管芯常溫波長范圍；第二步對(duì)應(yīng)激光器發(fā)光二極管管芯的常溫波長進(jìn)行定制隔離器，其隔離器的峰值隔離度對(duì)應(yīng)波長為實(shí)際測量的對(duì)應(yīng)激光器發(fā)光二極管的常溫波長向上偏移3-6μm；第三步制作裝配管芯的特定管體和裝配隔離器及鋼包針插芯的特定插針套；第四步將管芯和隔離器按照隔離器峰值隔離度比激光器管芯常溫波長大3-6μm對(duì)應(yīng)耦合激光器；第五步，焊接固定激光器的所有金屬件，并檢測成品。
文檔編號(hào)H01S5/00GK101533990SQ20091006163
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者艷 況, 斌 彭 申請人:武漢邁科通信信息有限公司