CN101582560A - 一种半导体激光器封装模块及其列阵 - Google Patents

一种半导体激光器封装模块及其列阵 Download PDF

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房涛
王斌
郑光
褚少伟
亓岩
毕勇
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Beijing Phoebus Vision Optoelectronic Co ltd
Academy of Opto Electronics of CAS
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Abstract

本发明提供了一种半导体激光器封装模块，包括管壳、锁紧槽、光纤耦合部件、半导体激光器和针脚；管壳的两侧设置有锁紧槽，管壳上还固定有光纤耦合部件和针脚，半导体激光器则安装在管壳内部；其中，光纤耦合部件和半导体激光器同轴放置，且光纤耦合部件的轴和锁紧槽所在的平面垂直。本发明的模块排布成列阵后，从光纤集束点到各光纤耦合部件的光纤长度基本相同，只需准备一种长度的光纤即可满足要求，操作方便，光纤可替换性好；列阵中的电路走线和光纤走线在不同平面内完成，彼此之间不会缠绕，也不影响安装、维修等操作；模块排布在列阵中时排布密度大，同样面积的基板上能排布的本发明封装模块的数量比现有的蝶形封装模块的数量更多。

Description

一种半导体激光器封装模块及其列阵
技术领域
本发明涉及半导体激光器的封装，特别涉及半导体激光器的封装模块及其列阵。
背景技术
在现有的激光显示或其他需要高功率激光输出的场合中，通常采用半导体激光器(LD)阵列作为光源。为了将LD产生的激光导入光纤，需要将LD封装到某种特定的封装模块当中，以使其产生的光信号稳定可靠地耦合到光纤。封装好的LD模块以阵列方式排布在一个基板上以达到统一供电并将直流偏置、调制信号等电信号引入LD的目的。
常见的LD耦合封装形式有同轴封装、蝶形封装、双列直插封装、小型双列直插封装等。其中，采用蝶形封装方式的封装模块由于其内部空间较大，通常安装有半导体致冷器和温敏电阻，从而保证LD能够保持一个恒定的工作温度和工作波长，因此这种封装方式成为广泛采用的LD封装形式。
图1为常见的蝶形封装模块的立体结构示意图，它包括管壳101、锁紧槽102、光纤耦合部件103、针脚104、LD105。管壳101的两侧设置有锁紧槽102，通过锁紧槽102可以将管壳101锁紧在基板上。管壳101上固定有光纤耦合部件103和针脚104，管壳101内部安装有LD105，LD105为C-Mount封装。光纤耦合部件103和LD105同轴放置，并且光纤耦合部件103的轴和锁紧槽102所在的平面平行。LD105通过针脚104外接电源和电信号。根据需要，管壳101里面还可以集成半导体致冷器、温敏电阻或其他激光参数探测元件。LD105还可以是TO封装或直接焊接在热沉上。
图2为常见的蝶形封装模块的平面结构示意图，该模块在工作时，将光纤头202插入光纤耦合部件103，LD105发出的激光通过安装在光纤耦合部件103中的耦合透镜201进入光纤头202。
图3为常见的蝶形封装模块的列阵的平面示意图，包括基板301与固定于其上的10个常见的蝶形封装。这种排布的缺点有：
1、针脚走线与光纤走线在一个平面内完成，容易缠绕，影响安装、维修等操作。
2、从集束点A到各光纤头所使用的光纤长度不一致，使得实际操作中需要准备不同长度的光纤，为光纤的准备带来不便，并且光纤可替换性不强。
3、封装模块的排布密度小。由于走线的需要，封装模块排布在基板上时，模块之间必须错开排列，从而使得同样面积的基板上所排布的封装模块的数量相应受限，无法达到理论上的最大排布数量。
发明内容
本发明的目的是克服现有的LD封装模块由于自身结构的原因而给封装模块列阵所带来的数量受限、走线间易于缠绕等问题，从而提供一种适合在封装模块列阵上排布的LD封装模块。
为了实现上述目的，本发明提供了一种半导体激光器封装模块，包括管壳、锁紧槽、光纤耦合部件、半导体激光器和针脚；
所述的管壳的两侧设置有所述的锁紧槽，所述管壳上还固定有所述的光纤耦合部件和针脚，所述的半导体激光器则安装在所述的管壳内部；其中，
所述的光纤耦合部件和所述的半导体激光器同轴放置，且所述光纤耦合部件的轴和所述锁紧槽所在的平面垂直。
上述技术方案中，所述的针脚与所述锁紧槽所在的平面平行。
上述技术方案中，所述的管壳内还包括半导体致冷器、温敏电阻或其他激光参数探测元件。
上述技术方案中，所述的半导体激光器为TO封装、C-Mount封装或直接焊接在热沉上。
一种半导体激光器封装模块列阵，包括：
多个所述的半导体激光器封装模块；
基板；其中，
所述的半导体激光器封装模块通过所述的锁紧槽安装在所述的基板上，连接到所述针脚的电路线与连接到所述光纤耦合部件的光纤分布在不同的平面内。
上述技术方案中，所述的半导体激光器封装模块以最密排布的排列方式安装在所述的基板上。
本发明的优点在于：
1、本发明的半导体激光器封装模块中的光纤耦合部件垂直于锁紧槽所在平面，使得将该模块排布成列阵后，从列阵的光纤集束点到各光纤耦合部件的光纤长度基本相同，只需准备一种长度的光纤即可满足要求，操作方便，光纤可替换性好。
2、本发明的半导体激光器封装模块中的光纤耦合部件与针脚不在同一平面上，使得列阵中的电路走线和光纤走线在不同平面内完成，彼此之间不会缠绕，也不影响安装、维修等操作。
3、本发明的半导体激光器封装模块中的光纤耦合部件与针脚不在同一平面上，使得所述模块排布在列阵中时排布密度大，这意味着在同样面积的基板上排布的封装模块的数量比常用的蝶形封装模块的数量更多，列阵总功率可以更大，而在实现相同的列阵总功率的情况下，排布数量相同的模块可以使用面积更小的基板，从而有助于减小系统体积。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：
图1为现有的蝶形封装模块的立体结构示意图；
图2为现有的蝶形封装模块的平面结构示意图；
图3为现有的蝶形封装模块的列阵的平面示意图；
图4为本发明的半导体激光器封装模块的一个实施例的立体结构图；
图5为图4所示的半导体激光器封装模块的一个实施例的平面结构图；
图6A为采用图4的半导体激光器封装模块的一个实施例所得到的列阵的平面示意图；
图6B为采用图4的半导体激光器封装模块的一个实施例所得到的列阵的立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
结合图4和图5，对本发明的LD封装模块进行详细说明。本发明的LD封装模块包括管壳401、锁紧槽402、光纤耦合部件403、LD404和针脚501(图4中针脚501在背面)。管壳401的两侧设置有锁紧槽402，通过锁紧槽402可以将管壳401锁紧在基板上，管壳401上还固定有光纤耦合部件403和针脚，管壳401内部安装有LD404，本实施例中LD404为C-Mount封装。其中，光纤耦合部件403和LD404同轴放置，并且光纤耦合部件403的轴与锁紧槽402所在的平面垂直，而在现有技术中，光纤耦合部件的轴与锁紧槽所在的平面平行。LD404通过针脚外接电源和电信号。根据需要，管壳401里面还可以集成半导体致冷器、温敏电阻或其他激光参数探测元件等，LD404还可以是TO封装或直接焊接在热沉上。
结合图6A和图6B，对本发明的LD封装模块排列在基板上所形成的列阵进行详细说明。在图6A和图6B所示的实施例中，该列阵包括基板601和12个封装模块。在该列阵中，由于封装模块中的光纤耦合部件403的轴与锁紧槽402所在的平面垂直，针脚501与锁紧槽402所在的平面平行，因此，光纤走线在垂直于基板601的平面内完成，电路走线在平行于基板601的平面内完成，彼此之间不干扰、不缠绕。此外，光纤集束点B在基板601平面正上方的中间位置，从各个封装模块的光纤耦合部件到集束点B的距离基本一致，所以操作时，只需准备统一长度的光纤即可满足使用要求，方便了操作，提高了光纤的可替换性。另外，由于光纤走线和电路走线不在一个平面内完成，所以封装模块在基板上的排列不用考虑光纤和电路的走线冲突问题，从而模块可以进行最密排布，这样在同样面积的基板上，可以提高模块排布数量，列阵总功率可以更大，而在实现相同的列阵总功率的情况下，排布数量相同的模块可以使用面积更小的基板，从而有助于减小系统体积。例如图6A所示实施例中的基板的面积与图3中的基板面积相同，将图3和图6A相比较可以看出，图6A中采用本发明的封装模块可以使得列阵中较常用蝶形封装模块的列阵比图3多排布2个封装模块，在实际应用中，这意味着使用同样面积的基板可以将LD列阵总功率提高20％。
在上述实施例中，针脚501与锁紧槽402所在的平面平行，但在其他实施例中，针脚501还可以设计在管壳401上与光纤耦合部件403相对的另外一端，即模块排布在基板上时，针脚直接插在基板601上，无论针脚如何设置，与针脚相连的电路走线都在基板上完成。
此外，半导体致冷器可不安装在管壳401内，而直接对基板601致冷。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1、一种半导体激光器封装模块，包括管壳(401)、锁紧槽(402)、光纤耦合部件(403)、半导体激光器(404)和针脚(501)；其特征在于，
所述的管壳(401)的两侧设置有所述的锁紧槽(402)，所述管壳(401)上还固定有所述的光纤耦合部件(403)和针脚(501)，所述的半导体激光器(404)则安装在所述的管壳(401)内部；其中，
所述的光纤耦合部件(403)和所述的半导体激光器(404)同轴放置，且所述光纤耦合部件(403)的轴和所述锁紧槽(402)所在的平面垂直。
2、根据权利要求1所述的半导体激光器封装模块，其特征在于，所述的管壳(401)内还包括半导体致冷器、温敏电阻或其他激光参数探测元件。
3、根据权利要求1所述的半导体激光器封装模块，其特征在于，所述的半导体激光器(404)为TO封装、C-Mount封装或直接焊接在热沉上。
4、一种半导体激光器封装模块列阵，其特征在于，包括：
如权利要求1-3所述的多个半导体激光器封装模块；
基板；其中，
所述的半导体激光器封装模块通过所述的锁紧槽(402)安装在所述的基板上，连接到所述针脚(501)的电路线与连接到所述光纤耦合部件(403)的光纤分布在不同的平面内。
5、根据权利要求4所述的半导体激光器封装模块列阵，其特征在于，所述的半导体激光器封装模块以最密排布的排列方式安装在所述的基板上。
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