一種超輻射發(fā)光二極管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種發(fā)光二極管，具體講涉及一種具有更高的波長穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性的超輻射發(fā)光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]超福射發(fā)光二極管(Super Luminescent D1de, SLD)是一種自發(fā)福射的單程光放大器件，管殼內(nèi)組件包括超輻射發(fā)光管芯、熱沉基底、半導體制冷器、熱敏電阻、探測器及透鏡光纖等。管芯發(fā)出的寬帶光與光纖透鏡耦合后進入傳導光纖，實現(xiàn)光輸出。
[0003]超輻射發(fā)光二極管的光源是干涉型光纖傳感中常用的光源，其波長的穩(wěn)定性直接影響著傳感物理量的測量精度。通常來說，超輻射發(fā)光二極管作為一種半導體發(fā)光器件，輸出光譜隨管芯溫度變化發(fā)生漂移，比如當溫度升高時，其輸出光譜會向長波長漂移，當溫度降低時，則相反。
[0004]熱敏電阻阻值與超輻射發(fā)光管管芯溫度具有一定的對應關(guān)系，熱敏電阻阻值的變化反應了發(fā)光管管芯溫度的變化，通過調(diào)節(jié)半導體制冷器的工作電流可以改變超輻射發(fā)光管的工作溫度，通過外電路實現(xiàn)對半導體制冷器工作電流的控制。
[0005]對超輻射發(fā)光二極管來說，代表寬帶光譜重心的平均波長隨管芯溫度的變化率一般為400ppm/°C，在增加監(jiān)測管芯溫度的熱敏電阻情況下，可通過硅制冷器將熱敏電阻的溫度精度控制在0.1°C之內(nèi)。如果熱敏電阻上的溫度能夠充分精確的反應管芯的溫度，那么通過控制熱敏電阻的溫度，整個發(fā)光器件的平均波長變化應該在40ppm之內(nèi)。然而，即使在控溫條件下，實際上超輻射發(fā)光二極管的平均波長變化也在幾百PPm量級，大大超出了其理論應該能夠達到的精度。這就說明熱敏電阻的溫度并不能完全正確的反應管芯的溫度。
[0006]因為，現(xiàn)有的超輻射發(fā)光二極管將熱沉設計為矩形，超輻射發(fā)光管芯和熱敏電阻均設置在該矩形熱沉上；除了熱敏電阻和管芯所處的熱沉位置不同會導致溫度梯度外，另一重要原因是:在極端溫度條件下，雖然可將熱沉溫度控制在室溫(比如25度)下，但處于環(huán)境溫度下的管殼的上蓋會存在約50度的溫差。這樣大的溫差，其上蓋會與熱沉上的熱敏電阻和管芯間發(fā)生熱輻射和熱交換，由于管芯和熱敏電阻的表面積和所處位置的不同，其影響也不同。這樣即使熱沉的溫度在很好控制下，也會由于高溫差造成實際管芯的溫度控制不精確，造成超輻射光源輸出光譜隨外界溫度變化的不穩(wěn)定，影響系統(tǒng)精度。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問題，本實用新型提供一種可提高超輻射發(fā)光二極管平均波長和溫度穩(wěn)定性的超輻射發(fā)光二極管。通過使用具有新型熱沉結(jié)構(gòu)的超輻射發(fā)光二極管，來降低核心的熱敏電阻和超輻射發(fā)光管芯受外界環(huán)境的影響，從而提高超輻射發(fā)光二極管的輸出光譜(波長)穩(wěn)定性。
[0008]本實用新型提供的技術(shù)方案是:一種超福射發(fā)光二極管，包括殼體、殼體頂部的殼體蓋和殼體內(nèi)的半導體制冷器、熱沉、透鏡光纖、超輻射發(fā)光管芯、熱敏電阻和探測器，其改進之處在于:所述熱沉為置于所述半導體制冷器上的密封腔體，所述透鏡光纖、所述超輻射發(fā)光管芯、所述熱敏電阻和所述探測器均置于所述密封腔體內(nèi)。
[0009]優(yōu)選的，所述熱沉包括熱沉基底和開口向下扣合在所述熱沉基底上，以形成所述密封腔體的凹形隔熱件。
[0010]進一步，所述熱沉基底為矩形板狀，透鏡光纖、超輻射發(fā)光管芯、熱敏電阻和探測器均設于所述熱沉基地的上端面上，所述透鏡光纖和所述探測器分別位于所述超輻射發(fā)光管芯的兩側(cè)，所述透鏡光纖、所述超輻射發(fā)光管芯和所述探測器位于同一軸線上。
[0011]進一步，所述熱敏電阻設于所述超輻射發(fā)光管芯和所述探測器之間。
[0012]進一步，所述熱敏電阻對稱分布在所述超輻射發(fā)光二極管的另外兩側(cè)，所述熱敏電阻為片狀熱敏電阻。
[0013]進一步，所述隔熱件為開口向下的空腔長方體，所述隔熱件的側(cè)部設置有通孔。
[0014]進一步，透鏡光纖包括光纖透鏡和連接光纖透鏡的傳導光纖，所述光纖透鏡置于所述密封腔體內(nèi)，所述傳導光纖經(jīng)所述通孔引出。
[0015]進一步，所述隔熱件的制作材料為導熱性能好的金屬材料。
[0016]進一步，所述熱沉基底的制作材料為媽銅。
[0017]進一步，所述隔熱件通過金屬焊料焊接在所述熱沉基底上端面，所述熱沉基地的下端面通過金屬焊料焊接在所述半導體制冷器上。
[0018]與最接近的技術(shù)方案相比，本實用新型具有如下有益效果:
[0019]I)本實用新型提供的超輻射發(fā)光二極管采用新型結(jié)構(gòu)的熱沉，通過在熱沉基底與殼體蓋之間設置一個隔熱件，實現(xiàn)管內(nèi)器件與殼體蓋的隔離，使得超輻射發(fā)光管芯工作不受外界環(huán)境溫度變化影響，從而確保超輻射發(fā)光二極管光源的輸出光譜的高穩(wěn)定性。
[0020]2)本實用新型通過將熱敏電阻對稱分布在超輻射發(fā)光管芯的兩側(cè)，使得熱敏電阻能夠更精準的反應激光管芯位置溫度變化，并能夠通過控溫實現(xiàn)對管芯更精確的溫度控制，提高光源波長的溫度穩(wěn)定性以提高傳感系統(tǒng)的測量精度；
[0021]3)本實用新型提供的熱敏電阻為電阻值的偏差小的高精度的片狀熱敏電阻，可進一步地提高超輻射發(fā)光二極管溫度控制的精度。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型提供的超輻射發(fā)光二極管內(nèi)部器件的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為超輻射發(fā)光二極管內(nèi)部設置兩個熱敏電阻的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中1-半導體制冷器；2_隔熱件；3_探測器；4_熱敏電阻；5_超輻射發(fā)光管芯；6-透鏡光纖；7-熱沉基底。
【具體實施方式】
[0025]為了更好地理解本實用新型，下面結(jié)合說明書附圖和實例對本實用新型的內(nèi)容做進一步的說明。
[0026]本實用新型提供了一種新型結(jié)構(gòu)的超輻射發(fā)光二極管，用于提高超輻射發(fā)光二極管輸出光譜的穩(wěn)定度，降低外界環(huán)境變化對發(fā)光二極管波長的影響。本實用新型提供的超輻射發(fā)光二極管包括殼體，殼體頂部的殼體蓋和置于殼體內(nèi)的超輻射發(fā)光管芯