激光組件和組裝激光組件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光裝置，該激光裝置包括半導體激光二極管(LD)和設(shè)置在LD附近的旁路電容器。
【背景技術(shù)】
[0002]在光通信系統(tǒng)中，為了進一步提高通信容量，利用信號光的相位的先進技術(shù)變得盛行。這樣的光通信系統(tǒng)通常被稱為相干通信系統(tǒng)。圖7示意性地示出了在相干通信系統(tǒng)中使用的光信號源100的布置。圖7所示的光信號源100設(shè)置有由直流電源101施加偏壓的LD102和光調(diào)制器1031D 102發(fā)射連續(xù)波(CW)光Lll，并且光調(diào)制器103調(diào)制該CW光Lll，以輸出調(diào)制光L12。例如如美國專利N0.7，362，782中公開的那樣，光信號源100有時安裝波長可調(diào)諧LD作為LD 102。
[0003]引用列表
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻(PTL)1:美國專利N0.7,362,782。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]為產(chǎn)生具有盡可能窄的線寬的CW光，非常需要配備在光信號源100中的LD102。疊加在提供至LD 1 2的偏壓上的電噪聲使線寬變差。直流電源1I固有地引起噪聲，但偏壓線104有時因電磁干擾(EMI)而疊加噪聲，特別是高頻噪聲。用于供應DC偏壓的偏壓線通常帶有接地的旁路電容器。然而，旁路電容器需要盡可能近地連接到LD，因為當LD與旁路電容器之間留有相當長的偏壓線時，所留有的偏壓線引起噪聲。特別是，當光調(diào)制器103通過頻率達到并有時超過1GHz的調(diào)制信號來調(diào)制CW光Lll時，LD與旁路電容器之間的所留有的偏壓線進一步優(yōu)選地盡可能短。
[0008]解決技術(shù)問題的方案
[0009]本發(fā)明的一個方面涉及一種激光組件，該激光組件包括載體、LD、電容器和設(shè)置在載體上的金屬圖案。金屬圖案包括芯片區(qū)域、安裝區(qū)域和輔助區(qū)域。芯片區(qū)域和輔助區(qū)域設(shè)置有釬焊材料。LD經(jīng)由釬焊材料安裝在芯片區(qū)域上。本發(fā)明的激光組件的特征在于:電容器經(jīng)由與釬焊材料分離的另一種釬焊材料安裝在安裝區(qū)域上。
[0010]本發(fā)明的另一方面涉及一種組裝激光組件的方法。該方法包括如下步驟:(I)在載體上形成金屬圖案，其中，金屬圖案包括芯片區(qū)域、安裝區(qū)域和輔助區(qū)域；(2)將釬焊材料僅沉積在金屬圖案的芯片區(qū)域和輔助區(qū)域上；(3)將LD安裝在芯片區(qū)域上，同時將剩余釬焊材料吸收到輔助區(qū)域中；(4)將另一種釬焊材料施加在安裝區(qū)域上，使得另一種釬焊材料不與釬焊材料接觸；以及(5)將電容器安裝在安裝區(qū)域中，同時將另一種釬焊材料夾設(shè)在安裝區(qū)域與電容器之間。
[0011]本發(fā)明的有益效果
[0012]能夠降低噪聲。
【附圖說明】
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的激光組件的平面圖。
[0014]圖2示出沿圖1的線I1-1I截取的橫截面。
[0015]圖3的(A)是示出組裝根據(jù)本發(fā)明實施例的激光組件的過程的平面圖，而圖3的(B)是示出圖3的(A)的過程后續(xù)的過程的平面圖。
[0016]圖4的(A)是示出圖3的(B)所示的過程后續(xù)的組裝激光組件的過程的平面圖，而圖4的(B)是示出圖4的(A)的過程后續(xù)的過程的平面圖。
[0017]圖5示出常規(guī)激光組件的橫截面。
[0018]圖6是配備有圖1所示的激光組件的激光模塊的平面圖。
[0019]圖7示意性地示出相干通信系統(tǒng)的光發(fā)射器的電路圖。
【具體實施方式】
[0020]接下來，將參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的一些實施例進行描述。在附圖的描述中，彼此相同或相似的數(shù)字或符號指的是彼此相同或相似的元件，而不進行重復說明。
[0021]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的激光組件的平面圖，而圖2示出沿圖1中出現(xiàn)的線I1-1I截取的激光組件I的橫截面。如圖1和圖2所示，本實施例的激光組件I設(shè)置有載體2(其包括位于載體2的頂面上的多個金屬圖案3至11)、半導體激光二極管(LD)12、熱敏電阻器13、電容器14以及多根接合線Wl至W9。
[0022]可以由諸如氧化鋁(AlOx)、氮化鋁(AlN)等無機材料制成的載體2設(shè)置有位于其頂面2a上的金屬圖案3至11ID 12、熱敏電阻器13和電容器14被安裝在金屬圖案上，并且接合線Wl至W9將金屬圖案3至11連接至LD 12和熱敏電阻器13。雖然未在圖2中示出，但載體2也可以在與頂面2a相反的背面2b上設(shè)置背面金屬，其中，背面金屬可以是接地電極。
[0023]金屬圖案3至11可以由在金屬疊層的頂部中涂覆或鍍有金(Au)和/或鉑(Pt)的疊層金屬制成。本實施例設(shè)置有具有鈦(Ti)、鉑(Pt)和金(Au)的疊層金屬的金屬圖案3至5。各個金屬圖案3至11向LD 12供應用于加熱器(將在后文中描述)的電力、偏壓以及偏流。具體而言，金屬圖案3提供接地，而金屬圖案4供應偏流。金屬圖案3(也就是說，接地圖案)包括芯片區(qū)域3a、安裝區(qū)域3b、輔助區(qū)域3c和焊盤3d。芯片區(qū)域3a上安裝有LD 12。自芯片區(qū)域3a起大致平行于輔助區(qū)域3c而延伸的安裝區(qū)域3b安裝有電容器14。焊盤3d連接到激光組件的外部，以提供接地電位。
[0024]本實施例的LD12屬于所謂的波長可調(diào)諧LD的類型，該波長可調(diào)諧LD具有平行于配備在LD 12內(nèi)的光波導而延伸的光軸。LD 12可以從與光軸垂直的端面輸出光，該光的波長可以通過經(jīng)由金屬圖案3至11供應偏壓和/或偏流來調(diào)諧。LD 12經(jīng)由釬焊材料15安裝在芯片區(qū)域3a上。圖1用覆蓋整個芯片區(qū)域3a和輔助區(qū)域3c的陰影區(qū)域表示釬焊材料15。釬焊材料15可以是由共晶合金或?qū)щ姌渲瞥傻暮噶?。LD 12可以設(shè)置經(jīng)由金屬圖案3上的釬焊材料接地的背面金屬。
[0025]各LD 12可以包括沿著LD 12的光軸的半導體光放大器(SOA)區(qū)域、增益區(qū)域以及調(diào)諧區(qū)域。放大由增益區(qū)域產(chǎn)生的光的SOA包括電極21，以將偏流供應到SOA中。電極21通過接合線Wl和W2連接到金屬圖案5。產(chǎn)生將在SOA中放大的光的增益區(qū)域設(shè)置有電極22，以將偏流供應到增益區(qū)域中。電極22通過接合線W3和W4連接到金屬圖案4?？梢哉{(diào)諧在增益區(qū)域中產(chǎn)生的光的波長的調(diào)諧區(qū)域設(shè)置有電極23至26，電極23至26通過相應接合線W5至W8分別連接到金屬圖案6至9。在整個調(diào)諧區(qū)域內(nèi)沿著光軸延伸的電極26為其它電極23至25所共用。雖然在圖1中未示出，但在電極23至25與共用電極26之間設(shè)置有若干加熱器。金屬圖案6至8向各個加熱器提供電力，以調(diào)諧在增益區(qū)域中產(chǎn)生的光的波長。因此，可以調(diào)諧經(jīng)由端面從LD 12輸出的光的波長。
[0026]熱敏電阻器13可以感測載體2的頂面2a的溫度。可以根據(jù)熱敏電阻器13所感測到的頂面2a的溫度來控制供應到調(diào)諧區(qū)域中的各個加熱器的電力。熱敏電阻器13的一個電極面向金屬圖案10并與金屬圖案10接觸，而熱敏電阻器13的另一個電極經(jīng)由接合線W9連接到另一個金屬圖案11。
[0027]電容器14屬于旁路電容器的類型，該旁路電容器以平行于LD12的方式連接在金屬圖案3和4之間。電容器14設(shè)置有兩個電極，其中一個電極安裝在金屬圖案3的安裝區(qū)域3b上，而另一個電極分別經(jīng)由釬焊材料16和17安裝在金屬圖案4上。用于安裝電容器14的釬焊材料16和17優(yōu)選地具有比用于將LD 12安裝在芯片區(qū)域3a上的另一釬焊材料15的熔化溫度低的熔化溫度。在本實施例中，即使在安裝好電容器14之后，安裝區(qū)域3b上的釬焊材料16與芯片區(qū)域3a上的釬焊材料15分離(間隔開)，也就是說，金屬圖案3的頂面在釬焊材料15和16之間露出。
[0028]接下來，將參考載體2的平面圖的圖3的(A)至圖4的(B)對組裝激光組件I的過程進行描述。
[0029]首先，如圖3的(A)(其示意性地示出了金屬圖案)所示，該過程在載體2的頂面2a上形成金屬圖案3和4。該過程可以通過圖案化經(jīng)由例如金屬蒸鍍而沉積在頂面2a上的金屬或疊層金屬來形成金屬圖案3和4，或者該過程可以通過選擇性沉積金屬或疊層金屬來形成圖案化的金屬3和4。接下來，該過程可以選擇性地使錫(Sn)和金(Au)蒸鍍在芯片區(qū)域3a和輔助區(qū)域3c上作為釬焊材料15(圖3的(B))。沉積在金屬圖案上的AuSn膜中的金(Au)的成分可以為約70%，并且AuSn膜的厚度約為5μηι，優(yōu)選地為4μηι至6μηι。
[0030]然后，將LD12安裝在芯片區(qū)域3a上(圖4的(A))。具體而言，將載體2加熱至超過280°C，優(yōu)選地高達280°C至300°C，該組裝過程可以將LD 12放置在如此加熱的釬焊材料15上。釬焊材料15不僅可以操作作為粘合劑來固定LD 12，而且還可以固定從LD 12到接地圖案3的導電路徑。源自于芯片區(qū)域3a的輔助區(qū)域3c可以有效地吸收從金屬圖案3與LD 12之間的間隙滲出的剩余焊料15，使得滲出的釬焊材料因釬焊材料的表面張力而不侵入到安裝區(qū)域3b中。對于熔化的釬焊材料15而言，安裝區(qū)域3b表現(xiàn)出比輔助區(qū)域3c低的潤濕性。因此，從間隙滲出的多余釬焊材料15停留在釬焊金屬15所存在的區(qū)域內(nèi)。
[0031]然后，該過程將電容器14組裝在金屬圖案3中(圖4的(B))。具體而言，將其它釬焊材料16和17熔化和擴散在相應的金屬圖案3b和4上;將電容器14安裝在如此擴散的釬焊材料16和17上。在釬焊材料16的熔化和擴散期間，釬焊材料16被有效地防止與預先用于安裝LD 12而擴散的釬焊材料15混合在一起。在實例中，由錫-銻(SnSb)制成的焊料被選擇并在超過240°C(優(yōu)選地為260°C)的溫度下熔化在金屬圖案3b和4上。由于安裝電容器14使溫度降低，因此用于安裝LD 20的釬焊材料15—點都不熔化。在這樣描述的過程中，兩種釬焊材料15和