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(shí)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(cè)器、光衰減器等多種不同類(lèi)型，目前這些類(lèi)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(zhǎng)時(shí)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(gè)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(guò)管殼尾管端口實(shí)現(xiàn)與外部的連接，并同時(shí)需要保證管殼尾管端口處的氣密性密封。以下分別簡(jiǎn)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(shí)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(guò)管殼尾管350進(jìn)入管殼340內(nèi)部，以實(shí)現(xiàn)與光電功能單元330的耦合對(duì)準(zhǔn)。光電功能單元的耦合對(duì)準(zhǔn)一般通常采用有源對(duì)準(zhǔn)方式，通過(guò)檢測(cè)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(lái)實(shí)現(xiàn)。光纖是由工作人員在相對(duì)較小的范圍在橫向、縱向以及進(jìn)退方向上移動(dòng)，直到實(shí)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(cè)到最優(yōu)光耦合的最大信號(hào)后，將環(huán)氧樹(shù)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(shù)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(duì)準(zhǔn)固定。
[0005]半導(dǎo)體激光器的工作原理如圖4所示，信號(hào)光從激光器(LD)芯片發(fā)射，然后通過(guò)一定的光學(xué)系統(tǒng)將激光器發(fā)出的光信號(hào)耦合至光纖。一般光路上有兩個(gè)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(gè)透鏡光纖間加載隔離器以增強(qiáng)出射光的單向通過(guò)性。
[0006]目前許多傳統(tǒng)的光學(xué)放大器通常使用了多個(gè)諸如圖3所示的獨(dú)立封裝的泵浦器件(LD)，多個(gè)光探測(cè)器以及多個(gè)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(jí)光學(xué)放大器對(duì)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(gè)獨(dú)立封裝的器件進(jìn)行簡(jiǎn)單的累加式使用已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)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(jì)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(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)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(shí)現(xiàn)小型化制造，同時(shí)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(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0010]本實(shí)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(guò)渡塊，所述過(guò)渡塊設(shè)于所述半導(dǎo)體致冷器載體上，所述過(guò)渡塊上安裝有三個(gè)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(gè)光電功能單元的上方，所述屏蔽罩具有多個(gè)隔離柱，將所述三個(gè)光電功能單元分別彼此隔離開(kāi)，所述屏蔽罩的底部緊密貼合于所述過(guò)渡塊上；所述三個(gè)光電功能單元通過(guò)多根穿過(guò)所述尾管的光纖耦合至外部光學(xué)設(shè)備，所述三個(gè)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(guò)渡塊為氮化鋁過(guò)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(guò)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(guò)所述填充膠固定連接。
[0017]進(jìn)一步地，其中一個(gè)所述半導(dǎo)體激光器可替換成半導(dǎo)體光電探測(cè)器。
[0018]進(jìn)一步地，其中一個(gè)所述半導(dǎo)體激光器可替換成可調(diào)光衰減器。
[0019]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0020]所述過(guò)渡塊上安裝有三個(gè)光電功能單元，所述三個(gè)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(gè)光電功能單元的上方，所述屏蔽罩具有多個(gè)隔離柱，將所述三個(gè)光電功能單元分別彼此隔離開(kāi)。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(guò)上述結(jié)構(gòu)可有效縮減產(chǎn)品尺寸實(shí)現(xiàn)小型化制造，同時(shí)能降低成本。
【附圖說(shuō)明】
[0021]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)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(shí)用新型實(shí)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(shí)用新型實(shí)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(shí)用新型實(shí)施例中屏蔽罩的外形示意圖；
[0029]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例中屏蔽罩的安裝結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0030]圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例中光纖與器件管殼尾管連接密封的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)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(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0032]如圖5至圖9，本實(shí)用新型實(shí)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(guò)渡塊540，所述過(guò)渡塊540設(shè)于所述半導(dǎo)體致冷器載體550上，所述過(guò)渡塊540上安裝有三個(gè)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(gè)光電功能單元的上方，所述屏蔽罩570具有多個(gè)隔離柱，將所述三個(gè)光電功能單元分別彼此隔離開(kāi)，所述屏蔽罩570的底部緊密貼合于所述過(guò)渡塊540上；所述三個(gè)光電功能單元通過(guò)多根穿過(guò)所述尾管910的光纖耦合至外部光學(xué)設(shè)備，所述三個(gè)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(guò)渡塊540，所述過(guò)渡塊540為氮化鋁過(guò)渡塊或鎢銅熱沉，所述過(guò)渡塊540上安裝有三個(gè)光電功能單元510a、510b和510c。所述三個(gè)光電功能單元均為半導(dǎo)體激光器。其中一個(gè)所述半導(dǎo)體激光器可替換成半導(dǎo)體光電探測(cè)器。其中一個(gè)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(gè)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(lèi)型的器件(例如，三個(gè)半導(dǎo)體激光器)或者不同類(lèi)型的器件(例如，一個(gè)可調(diào)光衰減器、一個(gè)半導(dǎo)體激光器和一個(gè)半導(dǎo)體光電探測(cè)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(gè)實(shí)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(shí)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