CN101526645A - 一种使用低温玻璃焊料固定耦合光纤的工艺技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用低温玻璃焊料固定耦合光纤的工艺技术。采用以下步骤，AlN过渡块加工隔热槽，玻璃焊料中间有门形槽，粗调光纤位置，玻璃焊料放到光纤上，光纤从门形槽中通过，玻璃焊料置于AlN过渡块的固定区位置，通电，玻璃焊料熔化后，降低电流电压持续通电，玻璃焊料维持在玻璃状态，调整光纤的位置至最大功率，停止通电，玻璃焊料冷却成固态，光纤即固定在AlN过渡块上。本发明采用玻璃焊料焊接固定，焊后不产生光纤位移现象，固定牢固，激光器耦合效率的一致性和可靠性好；采用AIN过渡块，在光纤焊接固化过程中起热聚集、隔离作用，保证激光器管芯在光纤焊接固化过程中不受任何影响。采用本发明光纤无需金属化处理，处理工艺简化，可靠性高。

Description

一种使用低温玻璃焊料固定耦合光纤的工艺技术

技术领域

本发明涉及一种光纤传输通信用光器件的半导体激光器耦合封装工艺技术中固定光纤的技术。

背景技术

在光纤通信用光器件封装工艺中，通常使用金属化后的透镜光纤(锥形或楔形)与激光器管芯进行光耦合。金属化光纤8借助金属管体9和鞍马状金属支架10(主要材料为镍)，采用激光焊接的方式固定(见图4)。此固定方式较难控制，其问题在于：光纤需要金属化，金属材料的激光焊接存在能量不均衡，焊接部位残余应力大，焊接区域的快速冷却和相应材料的收缩变形，会造成焊后位移，耦合功率的损失等问题，会严重影响光器件的长期可靠性。对于一些输出功率高、可靠性和寿命要求高的光器件，激光焊接的耦合固定工艺已不能满足实际要求。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种光纤无需金属化处理，工艺简单、可靠性高，焊后不会产生光纤位移现象，固定牢固的一种使用低温玻璃焊料固定耦合光纤的工艺技术。

本发明目的的实现方式为，一种使用低温玻璃焊料固定耦合光纤的工艺技术，采用以下步骤

1)AlN过渡块加工隔热槽、中隔热槽、TaN电阻和焊料固定区，

2)将玻璃焊料，设计为门型，中间有门形槽，

3)粗调光纤位置，使其得到最大功率，再沿Y轴负方向和Z正方向移动光纤少许，将玻璃焊料放到光纤上，并让光纤从玻璃焊料的门形槽中通过，

4)将玻璃焊料置于AlN过渡块的内隔热槽位置，并与AlN过渡块接触，

5)向AlN过渡块上的TaN电阻通电，使玻璃焊料熔化，至表面有光泽后，降低电流电压持续通电，其热量要保证玻璃焊料能维持在玻璃状态，

6)调整光纤的位置，使其得到最大功率，

7)在光纤位置得到最大功率位置上沿Y轴正方向移动光纤少许，归步骤3)的原位，

8)停止向TaN电阻通电，玻璃焊料冷却成固态，光纤即固定在AlN过渡块上。

本发明具有以下优点：

1、采用低温玻璃焊料运用热阻高温焊接的方式固定光纤，焊接成品率高，焊后不会产生光纤位移和应力不均衡现象，固定更牢固，激光器耦合效率的一致性和长期可靠性得到有效保证；

2、采用AIN过渡块，AIN过渡块在光纤焊接固化过程中起到热聚集、隔离的作用，能有效保证焊料快速熔化，保证激光器管芯在光纤焊接固化过程中不受任何影响；

3、所使用的光纤无需金属化处理，光纤处理工艺简化，降低成本、可靠性更高。

附图说明

图1为本发明光纤固定采用的低温玻璃焊料形状图，

图2为本发明玻璃焊料固定光纤后的形状图

图3a、b为本发明所使用的AlN过渡块的俯视图和侧视图，

图4为普通激光焊接固定方式示意图。

具体实施方式

本发明采用以下步骤，AlN过渡块加工隔热槽，玻璃焊料中间有门形槽，粗调光纤位置，玻璃焊料放到光纤上，光纤3从门形槽中通过，玻璃焊料置于AlN过渡块的内隔热槽位置，向AlN过渡块上的TaN电阻通电，使玻璃焊料熔化，玻璃焊料熔化后均匀地包裹光纤并与过渡块紧密接触，降低电流电压持续通电，其热量要保证玻璃焊料能维持在玻璃状态，调整光纤的位置至最大功率，停止通电，玻璃焊料冷却成固态，光纤即固定在AlN过渡块上(见图2)。

下面参照附图详述本发明。

参照图1，玻璃焊料1设计为门型，中间有门形槽2。本发明所采用的玻璃焊料是由Nortel Networks Limited专利申请中所述的玻璃焊料，其专利申请号为US6,777,358 B2。玻璃焊料熔点250℃-350℃，主要成分为：

氧化铅    71％    氧化铋    6％

氧化硼    6％     氧化铌    4％

氧化钛    8％     氧化锌    3％

氧化铁    2％。

属性为低转换温度和熔化温度、高热膨胀系数、低热传导系数。其具有高的热稳定性、无存储效应、对于表面脏污有很高的容忍度、化学稳定性。

参照图3a、3b，AlN过渡块采用带隔热槽的设计。AIN过渡块设计有隔热槽4、中隔热槽5、TaN电阻6和焊料固定区7。TaN电阻6为焊料的熔化提供热量；隔热槽4消除了低温玻璃焊料光纤焊接过程中产出的热量对过渡块上其它元件(主要为LD管芯)的影响；固定区7保证了玻璃焊料熔接固定区；中隔热槽5在一定的热传导的情况下，能确保焊料能快速熔化。

本发明采用的光纤为直径125um光纤。

Claims (4)

1、一种使用低温玻璃焊料固定耦合光纤的工艺技术，其特征在于采用以下步骤

1)AlN过渡块加工隔热槽、中隔热槽、TaN电阻和焊料固定区，

2)将玻璃焊料，设计为门型，中间有门形槽，

3)粗调光纤位置，使其得到最大功率，再沿Y轴负方向和Z正方向移动光纤少许，将玻璃焊料放到光纤上，并让光纤从玻璃焊料的门形槽中通过，

4)将玻璃焊料置于AlN过渡块的内隔热槽位置，并与AlN过渡块接触，

5)向AlN过渡块上的TaN电阻通电，使玻璃焊料熔化，至表面有光泽后，降低电流电压持续通电，其热量要保证玻璃焊料能维持在玻璃状态，

6)调整光纤的位置，使其得到最大功率，

7)在光纤位置得到最大功率位置上沿Y轴正方向移动光纤少许，归步骤3)的原位，

8)停止向TaN电阻通电，玻璃焊料冷却成固态，光纤即固定在AlN过渡块上。

2、根据权利要求1所述的一种使用低温玻璃焊料固定耦合光纤的工艺技术，其特征在于玻璃焊料(1)设计为门型，中间有门形槽(2)。

3、根据权利要求1所述的一种使用低温玻璃焊料固定耦合光纤的工艺技术，其特征在于玻璃焊料熔点250℃-350℃，主要成分为：

氧化铅    71％    氧化铋    6％

氧化硼    6％     氧化铌    4％

氧化钛    8％     氧化锌    3％

氧化铁    2％。

4、根据权利要求1所述的一种使用低温玻璃焊料固定耦合光纤的工艺技术，其特征在于光纤为直径125um光纤。

Images