光纖耦合的多模半導(dǎo)體光電器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖耦合的多模半導(dǎo)體光電器件，應(yīng)用于光纖傳輸通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光電子技術(shù)的快速發(fā)展，半導(dǎo)體激光器在光通信領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。各類半導(dǎo)體激光器，諸如泵浦激光器，根據(jù)應(yīng)用要求，通常輸出特定的單波長激光，這類光電器件通常包裝在一個特定的外殼內(nèi)并且進(jìn)行氣密性密封，通過一種具有某種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的光纖耦合至其他光電設(shè)備，以實現(xiàn)光信號和光能量的傳遞。
[0003]圖1所示出了光電器件100，用于將半導(dǎo)體激光器201光學(xué)的耦合至外部光電設(shè)備。如圖所不，光電器件100的包裝外殼，也稱管殼，一般由管體102和管蓋103兩部分組合。管體102可為立方體形狀的蝶形、雙列直插類型，或圓柱體形狀的同軸等多種類型，材料可為可伐、不銹鋼、鎢銅或者其它金屬。管體102上開有一個或者多個通孔，通常制作成金屬管狀結(jié)構(gòu)，稱為尾管104。如圖所示，半導(dǎo)體激光器201包裝在外殼內(nèi)，并且放置于載臺203上。組合元件金屬管206穿過尾管104，伸入殼內(nèi)，至光纖110置于載臺204上。并且載臺203和204均置放于熱電制冷器(TEC) 202上。
[0004]光纖是一種纖芯折射率比包層折射率高的同軸圓柱形電介質(zhì)波導(dǎo)，如圖2所示出了現(xiàn)業(yè)界通常使用的常規(guī)石英基材的光纖31的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，主要結(jié)構(gòu)包括纖芯12，包層13和涂覆層14，其中纖芯12的主要成分為石英材料，其直徑通常為8-100微米。包層13的主要成分一般也為石英材料，其常規(guī)外徑通常為125微米，其作用主要是把光能量限制在纖芯中。為了增強光纖的柔韌性、機械強度和耐老化特性，還在包層外增加一層涂覆層，其主要成分是環(huán)氧樹脂和硅橡膠等高分子材料。光能量主要在纖芯中傳播，包層為光的傳輸提供反射面和光隔離，并起一定的機械保護作用。
[0005]光電功能單元的耦合對準(zhǔn)一般通常采用有源對準(zhǔn)方式，通過檢測激光器輸出光功率與XYZ三維方向調(diào)整光纖，使光纖110與半導(dǎo)體激光器201對齊，實現(xiàn)最佳耦合。然后可采用金屬支架、玻璃焊料或者環(huán)氧樹脂205進(jìn)行光纖110的固定。最后可采用焊料焊接或者環(huán)氧樹脂填充的方式使金屬管206與尾管104內(nèi)壁進(jìn)行連接，實現(xiàn)尾管密封，最終使整個包裝實現(xiàn)氣密性封裝。
[0006]隨著光放大器的逐漸發(fā)展，其對泵浦功率的要求進(jìn)一步增加。目前應(yīng)用于光放大器的泵浦激光器，通常由單模芯片輸出激光，再由單模光纖進(jìn)行耦合，采用光纖光柵后實現(xiàn)單個波長的穩(wěn)定輸出，但由于半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)特點，其輸出光束在垂直于結(jié)平面和平行于結(jié)平面方向的發(fā)散角不同，尤其是快軸方向具有很大的發(fā)散角，這類半導(dǎo)體激光器的輸出功率都會受到限制。現(xiàn)通常同時采用多個獨立的泵浦器件工作，而如此設(shè)計，會導(dǎo)致光放大器的功耗及成本增加。另可有將多個芯片組合在一個包裝外殼內(nèi)，通過多光纖整合光至輸出，然半導(dǎo)體芯片之間的熱和其他輻射串?dāng)_或干擾效應(yīng)仍然存在困難。
[0007]因此有必要設(shè)計一種光纖耦合的多模半導(dǎo)體光電器件，以克服上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供了一種光纖耦合的多模半導(dǎo)體光電器件，其可降低放大器功耗和成本，同時可以避免半導(dǎo)體芯片之間的熱和其它輻射串?dāng)_或干擾效應(yīng)的風(fēng)險。
[0009]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
本發(fā)明提供一種光纖耦合的多模半導(dǎo)體光電器件，包括管殼、設(shè)于所述管殼底部的熱電制冷器、設(shè)于所述熱電制冷器上的熱沉過渡塊以及設(shè)于所述熱沉過渡塊上的半導(dǎo)體激光器、耦合透鏡組件、熱敏電阻和背光探測器，所述管殼的一側(cè)設(shè)有通孔，通孔中心穿有光纖組件，所述光纖組件與所述管殼密封連接；所述光纖組件包括金屬管和光纖，所述金屬管的一端為粗管，另一端為細(xì)管，所述光纖同時穿過所述粗管和所述細(xì)管進(jìn)入所述管殼內(nèi)部，所述光纖位于所述粗管內(nèi)的部分套設(shè)有保護套管，所述光纖的端部固定于一光纖過渡塊上，并正對所述耦合透鏡組件設(shè)置；其中，所述半導(dǎo)體激光器、所述背光探測器、所述熱電制冷器以及所述熱敏電阻與所述管殼的外部引腳電氣連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述管殼于所述通孔的外側(cè)設(shè)有尾管，所述尾管的中心線與所述半導(dǎo)體激光器的發(fā)光條中心線同軸設(shè)置。
[0011]進(jìn)一步地，所述背光探測器的光敏面中心對準(zhǔn)所述半導(dǎo)體激光器背向發(fā)光面的中心線。
[0012]進(jìn)一步地，所述背光探測器的光敏面與得到半導(dǎo)體激光器的背光發(fā)光面垂直設(shè)置。
[0013]進(jìn)一步地，所述光纖過渡塊包括熱沉和墊塊，熱沉與墊塊之間通過共晶焊料焊接，并焊接在所述管殼的底部。
[0014]進(jìn)一步地，所述耦合透鏡組件采用金屬支架、玻璃焊料或環(huán)氧樹脂固定于所述熱沉過渡塊上。
[0015]進(jìn)一步地，所述保護套管與所述粗管之間填充有環(huán)氧樹脂。
[0016]進(jìn)一步地，所述粗管靠近其與所述細(xì)管結(jié)合處的一側(cè)開設(shè)有側(cè)孔。
[0017]進(jìn)一步地，所述尾管的中部開設(shè)有側(cè)孔。
[0018]本發(fā)明具有以下有益效果:
光放大器采用本發(fā)明提供的單個大功率的光纖耦合的多模半導(dǎo)體光電器件替代傳統(tǒng)的多個單模半導(dǎo)體激光器方案，不僅可大大降低產(chǎn)品的制造成本還可有效縮減產(chǎn)品尺寸以提供良好的小型化光放大器解決方案，同時可以避免半導(dǎo)體芯片之間的熱和其它輻射串?dāng)_或干擾效應(yīng)的風(fēng)險。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0020]圖1是現(xiàn)有的半導(dǎo)體光電器件的截面示意圖；
圖2是現(xiàn)有的光纖的截面示意圖； 圖3為本發(fā)明實施例提供的光纖耦合的多模半導(dǎo)體光電器件的部分截面示意圖；
圖4為本發(fā)明實施例提供的金屬管的部分截面示意圖；
圖5為本發(fā)明實施例提供的尾管的部分截面示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022]如圖3至圖5，本發(fā)明實施例提供一種光纖耦合的多模半導(dǎo)體光電器件，所述光纖耦合的多模半導(dǎo)體光電器件200可以通過光纖連接至外部光學(xué)設(shè)備，比如光放大器等。
[0023]如圖3至圖5，所述光纖耦合的多模半導(dǎo)體光電器件包括管殼29、設(shè)于所述管殼29底部的熱電制冷器24、設(shè)于所述熱電制冷器24上的熱沉過渡塊(25、26)以及設(shè)于所述熱沉過渡塊上的半導(dǎo)體激光器21、耦合透鏡組件28、熱敏電阻23和背光探測器22。所述耦合透鏡組件采用金屬支架、玻璃焊料或環(huán)氧樹脂固定于熱沉過渡塊26上。所述管殼29的一側(cè)設(shè)有通孔，通孔中心穿有光纖組件，所述光纖組件與所述管殼29密封連接。所述管殼29于所述通孔的外側(cè)設(shè)有尾管30，所述尾管30的中心線與所述半導(dǎo)體激光器21的發(fā)光條中心線同軸設(shè)置。所述光纖組件包括金屬管32和光纖31，所述光纖31可以為單模光纖，可以是保偏光纖(PM fiber)或普通的單模光纖(SM fiber)，并且在特定長度處加工了一段或多段布拉格光纖光柵。所述金屬管32的一端為粗管，另一端為細(xì)管，所述光纖同時穿過所述粗管和所述細(xì)管進(jìn)入所述管殼29內(nèi)部，所述光纖31位于所述粗管內(nèi)的部分套設(shè)有保護套管33，所述光纖的端部固定于一光纖過渡塊27上，并正對所述耦合透鏡組件28設(shè)置。所述光纖過渡塊27包括熱沉和墊塊，熱沉與墊塊之間通過共晶焊料焊接，并焊接在所述管殼29的底部。其中，所述半導(dǎo)體激光器21、所述背光探測器22、所述熱電制冷器24以及所述熱敏電阻23與所述管殼29的外部引腳電氣連接。
[0024]具體的，一種實施例的管殼29通常為立方體形狀的蝶形，但也不限于此形狀，另外的實施例亦可以是雙列直插類型，或圓柱體形狀的同軸等多種形狀類型。并且管殼29的一側(cè)通常開有一個但不限于一個的通孔，每個通孔對應(yīng)焊接有金屬管狀的尾管30，一種實施例的尾管30內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常為直通式結(jié)構(gòu)，但也不限于此結(jié)構(gòu)，另外的實施例亦可以為一段或多段階梯式結(jié)構(gòu)，或者圓錐型結(jié)構(gòu)等以及多種組合的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
[0025]在管殼29內(nèi)部包括有半導(dǎo)體激光器21，背光探測器22，熱敏電阻23，通常要