CN101102161B - 用于光纤通讯的光发射次模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于光纤通讯的光发射次模块(TOSA，Transmitter OpticalSub-Assembly)封装结构改良，将聚光球体设置在光线聚光组接头轴心处，而成一光纤聚光组接头，并利用侧射或面射型雷射二极管组件与光线聚光组接头结合，以达组接容易，材料及人工成本较低、生产快速的封装，在应用上，除仍能具有与常用产品等效的高速传输外，并可借助可快速生产的封装结构，使生产成本大幅降低、生产速度加快，在微利时代，提高更佳的竞争力及经济效益。

Description

用于光纤通讯的光发射次模块

技术领域

本发明涉及光纤通讯设备，特别涉及一种用于光纤通讯的光发射次模块(TOSA，Transmitter Optical Sub-Assembly)的封装结构。

背景技术

在目前光纤系统中一般已应用雷射二极管作为光源组件，如图1所示，为常用的用于单模(single-mode)光纤的光发射次模块的封装结构剖面图，将雷射二极管91固定在基座9的表面上；接着，将固定盖92的边缘对应焊接在基座9挖设的凹槽上，从而在固定盖92与基座9之间形成一空间93，而雷射二极管91位于此空间93中，并在该空间93内填充氮气，防止雷射二极管91氧化及受到光线干扰。其中，固定盖92开设有贯穿一孔洞，而该孔洞并嵌入一聚焦球95，从而使雷射二极管91所发出的光可聚集耦合至光纤陶瓷插芯8的光芯中，而成为同轴金属封装的雷射二极管组件10。该雷射二极管组件10放置在金属基座2的内部，并利用金属紧配或固定胶3加以固定，一固定套筒4与金属基座2结合固定，一中空陶瓷套管5同轴地配置在套筒4内部，用以接入传输光纤。

另一种常用的用于多模(multi-mode)光纤的光发射次模组的封装结构剖面图，如图2所示，将雷射二极管组件10组装上光线聚光组接头(金属)27，在雷射二极管组件10及光线聚光组接头27之间用封装胶33黏着，结合成光发射次模组。

上述常用的光发射次模块的封装结构，由于雷射二极管91的电流较高，工作时易产生较高的热量，必须加强其抗氧化能力，故外层必须以金属材质做固定盖92封装，并且固定盖92需挖孔洞，并嵌入聚焦球95，其制作过程繁复；并且，金属结合间必须多次人工焊接加工，再在固定盖92的空间内填充氮气以防止雷射二极管氧化，生产过程繁复；另外，制造封装的材料均需应用贵金属或金属等高成本的原料，因此成本居高不下，无法快速生产，产能无法快速提升，亟需改进，以增强产品之竞争力。

生产成本过高，经潜心研究，试作改良，终使本发明得以诞生，其首要之目的，乃在提供一种光纤传输模块之光发射次模块封装结构改良，其系可提供一种生产成本低廉且达到精准等效之高速传输之光纤通讯光源装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对上述常用的光发射次模组的成本高、生产过程繁复的缺陷，构造一种用于光纤传输模块的光发射次模组，可提供生产成本低廉且生产过程简单的光纤通讯光源装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于光纤通讯的光发射次模块，包括：一与光纤接合的光纤聚光组接头和一雷射二极管组件；

所述光纤聚光组接头为透明接头，其轴心设有一聚光球体，用于聚集所述雷射二极管组件发出的光线；

所述雷射二极管组件与所述光纤聚光组接头相接合，并且所述雷射二极管组件发出的光线通过所述聚光球体聚集耦合至所述光纤的光芯中。

本发明的光发射次模块中，所述雷射二极管组件可为侧射型的雷射二极管组件或面射型的雷射二极管组件；

所述雷射二极管组件包括一光源组件；

所述光源组件包括一侧射型雷射二极管芯片或面射型雷射二极管芯片、至少两个支架、打线以及环氧树脂封装；

所述侧射型雷射二极管芯片或面射型雷射二极管芯片固定在其中一支所述支架上，并且所述侧射型雷射二极管芯片或面射型雷射二极管芯片与其它的所述支架之间通过所述打线连接；所述环氧树脂封装将所述支架承载所述侧射型雷射二极管芯片或面射型雷射二极管芯片的一端包覆起来，仅外露出所述支架的另一端。

或者，本发明的光发射次模块中，所述雷射二极管组件可为侧射型的雷射二极管组件或面射型的雷射二极管组件；

所述雷射二极管组件包括一光源组件；所述光源组件包括基座、安装在基座上的一侧射型雷射二极管芯片或面射型雷射二极管芯片、以及套设在所述侧射型雷射二极管芯片或面射型雷射二极管芯片外围的固定盖；所述固定盖的边缘焊接在所述基座挖设的凹槽上，并且位于所述侧射型雷射二极管芯片或面射型雷射二极管芯片位置处开设贯穿的孔洞；所述孔洞可嵌入一平面或曲面玻璃或省略玻璃。

本发明的光发射次模块中，所述雷射二极管组件还包括套设在所述光源组件外围的套壳。

本发明的光发射次模块中，所述光纤聚光组接头为一体成形的透明塑料材质制成的光纤聚光组接头。

本发明的光发射次模块中，所述光纤聚光组接头的外壁设至少一沟槽。

本发明的光发射次模块中，所述套壳的材料为镍不锈钢或塑胶其中之一。

本发明的光发射次模块中，所述光纤聚光接头直接与所述环氧树脂封装通过封装胶黏着连结。

本发明的光发射次模块中，所述光纤聚光组接头的前端形成接入所述雷射二极管组件的环氧树脂封装一端的容置空间，所述聚光球设置在所述容置空间内。

本发明的光发射次模块中，所述雷射二极管组件与所述光纤聚光组接头之间设有将两者焊接连接的一金属构件。

实施本发明的光发射次模组，至少具有以下有益效果：本发明将聚光球体设置在光线聚光组接头轴心处，而成一光纤聚光组接头，并将雷射二极管组件与光纤聚光组接头结合，以达到较节省成本的效果，除了仍可达到与常用技术等效的高速传输，并可达到快速且可大量生产的效能，降低光纤传输模块的成本，增加产品的竞争力。

附图说明

图1常用的单模光纤的光发射次模组的封装结构剖面图。

图2常用的多模光纤的光发射次模组的封装结构剖面图。

图3是本发明的光发射次模组第一实施例的剖面图。

图4是本发明的光发射次模组第二实施例的剖面图。

图5是本发明的光发射次模组第三实施例的剖面图。

图6是本发明的光发射次模组第四实施例的剖面图。

图7是本发明的光发射次模组第五实施例的剖面图。

【主要组件符号说明】

金属基座 2                固定胶 3

固定套筒 4                陶瓷套管 5

光纤陶瓷插芯 8            基座 9

雷射二极管组件 10         雷射二极管 91

固定盖 92                 聚焦球 95

封装胶 33                 光纤聚光组接头(金属) 27

侧射或面射型雷射二极管 32 打线 40

套壳 50                   光纤聚光组接头(塑胶) 60

金属构件 70               沟槽 35

支架 110                  雷射二极管组件 111

聚光球体 311              封装胶 322

容置空间 315

具体实施方式

请参阅图3，是本发明的光发射次模块的第一实施例，主要包含：光纤聚光组接头60、光源组件、金属构件70以及套壳50。该光源组件包括侧射型或面射型雷射二极管芯片32、打线40以及二支或多支金属支架110。在本实施例中，采用侧射型雷射二极管芯片32。其中一支金属支架110的顶端与侧射型雷射二极管芯片32结合，并且侧射型雷射二极管芯片32与其它支架110之间通过打线40连接，然后将支架110承载侧射型雷射二极管芯片32的一端用环氧树脂封装322整体包覆起来，仅外露出支架110的另一端，用以连接电流与信号源。并且在环氧树脂322的外围包覆套壳50，而成为环氧树脂封装的雷射二极管组件111。

该侧射型雷射二极管组件111靠近侧射型雷射二极管芯片32的一侧安装光纤聚光组接头60。光纤聚光组接头60为透明塑料材质一体成形制成，前端为一容置空间315，与侧射型雷射二极管组件111相连接。在容置空间315内设一聚光球体311，并且在聚光球体311与侧射型雷射二极管组件111之间具有间隙，从而侧射型雷射二极管组件111发出光源，再经由光纤聚光组接头60的聚光球体311，使光线可聚集耦合至光纤陶瓷插芯8的光芯中。光纤聚光组接头60外壁设有一个或数个可卡固的沟槽35，以利外部的固定，光纤聚光组接头60与金属构件70间以埋入射出或胶固连结套壳50之接缝处以焊接连结，成为完整的用于光纤通讯传输的光发射次模块。

如图4所示，是本发明的光发射次模块的第二实施例，其与第一实施例的区别在于光纤聚光组接头60与套壳50之间的连接采用封装胶33固胶，其它结构与第一实施例相同，容不赘述。

如图5所示，是本发明的光发射次模块的第三实施例，其中雷射二极管组件采用面射型雷射二极管芯片，侧射型雷射二极管芯片32的封装胶322的外围省略了套壳50，光纤聚光组接头60与侧射型雷射二极管芯片32之接缝处改以封装胶33黏着，如图5所示；其它结构与第一实施例相同，容不赘述。

如图6所示，是本发明的光发射次模块的第四实施例，其中，光源组件采用与图1的光源组件类似的封装结构，包括基座9、安装在基座9上的侧射型雷射二极管芯片91、套设在侧射型二极管芯片91外围的固定盖92、以及在基座9外围设置的套壳50。固定盖92的边缘焊接在基座9挖设的凹槽上，并且位于侧射型雷射二极管芯片91的位置处开设有孔洞，在孔洞上可嵌入一平面或曲面玻璃，或是该孔洞不嵌入玻璃。省略了图1中的聚焦球，而通过光纤聚光组接头60上的聚光球体311进行聚光。该光纤聚光组接头60与套壳50之接缝处改以封装胶33黏着，如图6所示。其它结构与第一实施例基本相同，容不赘述。

如图7所示，是本发明的光发射次模块的第五实施例，其结构与第四实施例基本相同，区别在于：光纤聚光组接头60与金属构件70间以埋入射出或胶固连结再与套壳50之接缝处以雷射焊接连接，如图7所示。

为更好的理解本发明，将其与常用产品作一比较分析如下：

常用产品的缺点：

1、常用的光发射次模块的雷射二极管封装结构复杂，且有良率问题；

2、常用的光发射次模块的雷射二极管封装结构，制作过程中，需把在固定盖中嵌入一聚焦球95，制作过程繁复；

3、成本较高。

4、生产速度缓慢。

本发明之优点：

1、组装于光发射次模块的雷射二极管封装结构简易，良率较高。

2、本发明不论单模或多模的光纤传输模块的雷射二极管封装结构改良，均能容易将发光源由光纤聚光组接头聚集至光纤光芯中。

3、封装材料价格低廉。

4、人工成本低。

5、可快速大量生产。

本发明设计将聚光球体设置在光线聚光组接头轴心处，并将侧射及面射型雷射二极管组件与光纤聚光组接头结合，并随着改变封装方式，不但达到同样的高速传输，所耗费的成本大幅下降，生产速度亦提升许多；综上所述，本案不但在技术思想与产业界中是一大创新，并能较常用的方法增进上述多项功效。

Claims (6)

1.一种用于光纤通讯的光发射次模块，其特征在于，包括：一与光纤接合的光纤聚光组接头和一雷射二极管组件；

所述光纤聚光组接头为透明接头，其轴心设有一聚光球体，用于聚集所述雷射二极管组件发出的光线；所述光纤聚光组接头为一体成形的透明塑料材质制成的光纤聚光组接头；

所述雷射二极管组件与所述光纤聚光组接头相接合，并且所述雷射二极管组件发出的光线通过所述聚光球体聚集耦合至所述光纤的光芯中；

所述雷射二极管组件与所述光纤聚光组接头之间设有将两者焊接连接的一金属构件。

2.根据权利要求1所述的光发射次模块，其特征在于，所述雷射二极管组件可为侧射型的雷射二极管组件或面射型的雷射二极管组件；

所述雷射二极管组件包括一光源组件；

所述光源组件包括一侧射型雷射二极管芯片或面射型雷射二极管芯片、至少两个支架、打线以及环氧树脂封装；

所述侧射型雷射二极管芯片或面射型雷射二极管芯片固定在其中一支所述支架上，并且所述侧射型雷射二极管芯片或面射型雷射二极管芯片与其它的所述支架之间通过所述打线连接；所述环氧树脂封装将所述支架承载所述侧射型雷射二极管芯片或面射型雷射二极管芯片的一端包覆起来，仅外露出所述支架的另一端。

3.根据权利要求1所述的光发射次模块，其特征在于，所述雷射二极管组件可为侧射型的雷射二极管组件或面射型的雷射二极管组件；

所述雷射二极管组件包括一光源组件；所述光源组件包括基座、安装在基座上的一侧射型雷射二极管芯片或面射型雷射二极管芯片、以及套设在所述侧射型雷射二极管芯片或面射型雷射二极管芯片外围的固定盖；所述固定盖的边缘焊接在所述基座挖设的凹槽上，并且位于所述侧射型雷射二极管芯片或面射型雷射二极管芯片位置处开设贯穿的孔洞；所述孔洞可嵌入一平面或曲面玻璃或省略玻璃。

4.根据权利要求2或3所述的光发射次模块，其特征在于，所述雷射二极管组件还包括套设在所述光源组件外围的镍不锈钢套壳。

5.根据权利要求2或3所述的光发射次模块，其特征在于，所述光纤聚光组接头的外壁设至少一沟槽。

6.根据权利要求2或3所述的光发射次模块，其特征在于，所述光纤聚光组接头的前端形成接入所述雷射二极管组件的环氧树脂封装一端的容置空间，所述聚光球设置在所述容置空间内。

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