同軸封裝帶制冷dfb激光發(fā)射器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光通信器件，特別涉及激光發(fā)射器。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器是光纖通信中的光源器件，具有電光直接轉(zhuǎn)換、響應(yīng)速度快、體積小、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。半導(dǎo)體激光器信號(hào)的調(diào)制方式主要有直接調(diào)制激光器(DFB激光器)和外調(diào)制激光器(EML激光器)兩種。直接調(diào)制激光器是通過(guò)改變輸入電流來(lái)調(diào)制激光器的輸出，DFB激光器由于具有動(dòng)態(tài)單模、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，已經(jīng)成為光纖通信中的主要光源。DFB激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，但調(diào)制電流會(huì)引起有源層折射率的變化，導(dǎo)致光的相位受到調(diào)制，從而使工作頻率展寬，且目前大部分DFB激光器都沒(méi)有進(jìn)行溫度控制，容易產(chǎn)生啁啾(Chirp)效應(yīng)，難以實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用達(dá)到長(zhǎng)距傳輸。部分DFB激光器封裝成受溫度控制激光器，專利號(hào)為200420046800.9的實(shí)用新型專利公開(kāi)了一種DFB激光器組件，激光器內(nèi)部帶有熱電制冷器，可抑制啁啾效應(yīng)，但因其采用的是殼體封裝，所以存在封裝尺寸大、成本高的缺點(diǎn)。電吸收調(diào)制激光器(EA調(diào)制激光器)傳輸性能更優(yōu)于DFB激光器，但是由于受EA芯片的限制，成本一直比較高。EML激光器芯片一直受國(guó)外芯片公司的壟斷，價(jià)格昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決市場(chǎng)上DFB激光發(fā)射器存在的無(wú)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用TO同軸封裝結(jié)構(gòu)，通過(guò)封裝制冷器于DFB激光發(fā)射器內(nèi)部，達(dá)到溫度精準(zhǔn)控制、抑制啁啾的目的，且具有體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)，可以大量應(yīng)用在長(zhǎng)途干線網(wǎng)絡(luò)中，有利于實(shí)現(xiàn)激光高速、長(zhǎng)距離、穩(wěn)定波長(zhǎng)的傳輸。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:提出一種同軸封裝帶制冷DFB激光發(fā)射器，包括腔體，腔體內(nèi)設(shè)置有貼裝在激光芯片熱沉上的DFB激光芯片及貼裝在探測(cè)芯片熱沉上的背光探測(cè)芯片，采用TO封裝結(jié)構(gòu)，腔體內(nèi)同軸封裝有管座、管帽、光隔離器、適配器、透鏡和45°全反片，熱電制冷器的一側(cè)貼裝在激光芯片熱沉的下方，另一側(cè)貼裝在管座上。
[0005]所述DFB激光芯片與45°全反片的貼裝距離小于0.1mm，且DFB激光芯片發(fā)出的儀射線與45°全反片的中心對(duì)準(zhǔn)。
[0006]所述背光探測(cè)芯片與DFB激光芯片之間的貼裝角度為6° -8°。
[0007]所述熱電制冷器與管座采用環(huán)氧膠貼裝，熱電制冷器與激光芯片熱沉采用環(huán)氧膠貼裝。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果具體體現(xiàn)在:采用TO封裝結(jié)構(gòu)，管座、管帽、光隔離器、適配器及45°全反片均采用同軸封裝，尺寸更小，成本更低，有利于制作尺寸更小的光發(fā)射次模塊(T0SA)，以滿足小型化光學(xué)收發(fā)器(XFP/SFP+)的要求。由于同軸封裝帶制冷DFB激光發(fā)射器采用集成化結(jié)構(gòu)，其承載芯片的熱沉、管殼體積非常小，與其配套的通信設(shè)備體積也可相應(yīng)縮小，有利于實(shí)現(xiàn)光通訊設(shè)備的小型化、集成化。
[0009]DFB激光芯片的熱沉下方貼裝熱電制冷器，熱電制冷器與TO底座緊貼并采用環(huán)氧膠粘接，可以為DFB激光芯片進(jìn)行有效的散熱；采用熱電制冷器可以使溫度控制達(dá)到商業(yè)級(jí)溫度(-5°?75。)，且功耗小于0.2W ;熱電制冷器能夠精確控制DFB激光芯片的溫度，且DFB激光器工作的溫度與波長(zhǎng)一一對(duì)應(yīng)，因此控制DFB激光芯片的溫度即可使DFB激光器發(fā)射出波長(zhǎng)穩(wěn)定的激光，有效抑制啁啾效應(yīng)，提高激光的傳輸距離，大大減少長(zhǎng)距離光通訊設(shè)備的鋪設(shè)成本。
[0010]在DFB激光發(fā)射器中采用了 45°全反片來(lái)改變光路，克服了 DFB激光發(fā)射器采用TO封裝所帶來(lái)的光路結(jié)構(gòu)難題；DFB激光芯片與45°全反片均貼裝在激光芯片熱沉上，且二者的貼裝距離小于0.1mm，上電后DFB激光芯片的鐳射線正對(duì)全反片的中心，從而可以得到更好的耦合效率。
[0011]背光探測(cè)芯片的貼裝和DFB激光芯片貼裝角度為6° -8°，有利于得到最佳的背光電流，且不會(huì)引入反射光，可以更好地監(jiān)測(cè)激光芯片的工作狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為圖1中I處的局部放大圖；
[0014]圖3為本實(shí)用新型的光路圖；
[0015]圖中:1-管座，2-管帽，3- DFB激光芯片，4-熱敏電阻，5-激光芯片熱沉，6-背光探測(cè)芯片7_，探測(cè)芯片熱沉，8-熱電制冷器，9-45°全反片，10-殼體，11-光隔離器，12-金屬套筒，13-適配器，14-軟帶，15-凸透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]如圖1、2所示，本實(shí)用新型采用T0-8封裝結(jié)構(gòu)，主要包括管座1，管帽2，DFB激光芯片3，熱敏電阻4，激光芯片熱沉5，背光探測(cè)芯片6，探測(cè)芯片熱沉7，熱電制冷器8，45°全反片9，殼體10，光隔離器11，金屬套筒12，適配器13、軟帶14及透鏡15。激光發(fā)射器的腔體由管座1、殼體10和適配器13組成，管座I需滿足1G通信傳輸速率。DFB激光芯片3通過(guò)金砸焊料貼裝到激光芯片熱沉5，背光探測(cè)芯片6通過(guò)環(huán)氧膠貼裝在探測(cè)芯片熱沉7上。腔體內(nèi)的管座1、管帽2、光隔離器11、適配器13及45°全反片9采用同軸安裝，以得到最佳的耦合效率，并減小封裝體積，。背光探測(cè)芯片6用來(lái)監(jiān)測(cè)DFB激光芯片3的工作狀態(tài)，背光探測(cè)芯片6和DFB激光芯片3的貼裝成一定角度，角度范圍為6° -8°，可得到最佳的背光電流，且不會(huì)引入反射光。DFB激光芯片3與45°全反片9均貼裝在激光芯片熱沉5上，二者的貼裝距離小于0.1mm，且上電后DFB激光芯片3的鐳射線要正對(duì)全反片的中心，以便得到更好的耦合效率。其中，45°全反片9、熱敏電阻4、背光探測(cè)芯片6均采用環(huán)氧膠進(jìn)行貼裝。熱電制冷器8的一側(cè)貼裝在激光芯片熱沉5的下方，另一側(cè)通過(guò)環(huán)氧膠貼裝在管座I上。本實(shí)用新型中采用金線鍵合的方式對(duì)DFB激光芯片3、熱敏電阻4、激光芯片熱沉5、背光探測(cè)芯片6、探測(cè)芯片熱沉7、熱電制冷器8及管座I的電極進(jìn)行電氣連接，對(duì)DFB激光芯片3及激光芯片熱沉5進(jìn)行金線鍵合時(shí)要求采用等長(zhǎng)度的多線平行鍵合方式，以減少電感、提高高頻傳輸性能。熱敏電阻4用來(lái)探測(cè)DFB激光芯片3的工作溫度，DFB激光芯片3工作溫度的變化會(huì)引起熱敏電阻4阻值的變化，該變化通過(guò)電路傳輸至熱電制冷器8的控制電路，控制電路通過(guò)調(diào)節(jié)熱電制冷器的輸入電流控制DFB激光發(fā)射器的工作溫度。柔性電路尺寸結(jié)構(gòu)采用行業(yè)通用軟帶14，可兼容光學(xué)收發(fā)器(XFP/SFP+)的封裝結(jié)構(gòu)。
[0018]如圖3所示，上電后，DFB激光芯片3發(fā)射激光，激光入射到45°全反片9上，45°全反片9將入射光全部反射，反射光垂直向上直射，反射光通過(guò)凸透鏡15折射后進(jìn)入光隔離器11，光隔離器11輸出的正向光進(jìn)入單模光纖并輸出。光隔離器11可有效隔離反向光，得到單色性更好的光。
[0019]本實(shí)用新型采用TO同軸封裝結(jié)構(gòu)，采用45°全反片有效解決了光路結(jié)構(gòu)難題，并通過(guò)在DFB激光發(fā)射器內(nèi)部設(shè)置熱電制冷器來(lái)精確控制激光發(fā)射器的工作溫度，本實(shí)用新型具有體積小、成本低、輸出波長(zhǎng)穩(wěn)定等特點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)激光高速、長(zhǎng)距離傳輸。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種同軸封裝帶制冷DFB激光發(fā)射器，包括腔體，腔體內(nèi)設(shè)置有貼裝在激光芯片熱沉(5)上的DFB激光芯片(3)及貼裝在探測(cè)芯片熱沉(7)上的背光探測(cè)芯片(6)，其特征在于:采用TO封裝結(jié)構(gòu)，腔體內(nèi)同軸封裝有管座(1)、管帽(2)、光隔離器(11)、適配器(13)、透鏡(15)和45°全反片(9)，熱電制冷器(8)的一側(cè)貼裝在激光芯片熱沉(5)的下方，另一側(cè)貼裝在管座(I)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸封裝帶制冷DFB激光發(fā)射器，其特征在于:所述DFB激光芯片(3)與45°全反片(9)的貼裝距離小于0.1mm，且DFB激光芯片(3)發(fā)出的鐳射線與45°全反片的中心對(duì)準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸封裝帶制冷DFB激光發(fā)射器，其特征在于:所述背光探測(cè)芯片(6)與DFB激光芯片(3)之間的貼裝角度為6° -8°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸封裝帶制冷DFB激光發(fā)射器，其特征在于:所述熱電制冷器(8)與管座(I)采用環(huán)氧膠貼裝，熱電制冷器(8)與激光芯片熱沉(5)采用環(huán)氧膠貼裝。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于光通信器件，特別涉及一種同軸封裝帶制冷DFB激光發(fā)射器，包括腔體，腔體內(nèi)設(shè)置有貼裝在激光芯片熱沉上的DFB激光芯片及貼裝在探測(cè)芯片熱沉上的背光探測(cè)芯片，采用TO封裝結(jié)構(gòu)，腔體內(nèi)同軸封裝有管座、管帽、光隔離器、適配器、透鏡和45°全反片，熱電制冷器的一側(cè)貼裝在激光芯片熱沉的下方，另一側(cè)貼裝在管座上。本實(shí)用新型采用TO同軸封裝結(jié)構(gòu)，采用45°全反片有效解決了光路結(jié)構(gòu)難題，并通過(guò)在DFB激光發(fā)射器內(nèi)部設(shè)置熱電制冷器來(lái)精確控制激光發(fā)射器的工作溫度，本實(shí)用新型具有體積小、成本低、輸出波長(zhǎng)穩(wěn)定等特點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)激光高速、長(zhǎng)距離傳輸。
【IPC分類】H01S5-12, H01S5-024
【公開(kāi)號(hào)】CN204558880
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520285723
【發(fā)明人】張彩, 徐澤池, 張博
【申請(qǐng)人】大連藏龍光電子科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年5月6日