CN1017112B - 激光器组件及光纤与其耦合的方法 - Google Patents

Abstract

在耦合了光纤的激光器组件里，散热器是由带激光二极管支架的底板和固定光纤及套管的托架的固定座所组成的金属座构成的。为了达到最佳耦合，用精密调节器把光纤端部与激光二极管对准之后，把托架之一，例如带孔的片，固定在固定座的前表面，此后把套管与托架焊接。然后再准直，在此过程中套管可以绕前托架的固定点偏转。最后把另一托架固定在固定座的后表面并将套管焊接到该托架上。

Description

本发明涉及一种激光器组件，它包括一个安装在外壳里的金属块状散热器，散热器有一个其上固定着激光二极管的支架和一个位于该支架后方安装该激光器驱动电路及控制电路的安装表面，该激光器的前方有一个镶嵌在端套管里的光学上对准的光波导管的端部。这种把电输入信号转化为光输出信号的激光器组件用于光通讯系统。

德国专利3307933号揭示了这种激光器组件。在该激光器组件中，外壳的底部上安装了一个冷却器，带有激光器和驱动电路的散热器安装在该冷却器上。与激光器激活区对准的光纤端部以不漏气的方式镶嵌在一个套管里，该套管密封在一个装在外壳侧壁中的套筒里。各个零件的材料要有相同的热膨胀系数或者它们的膨胀系数的差别要尽量小。这就能保证激光器工作时产生的热量不会使光纤端部发生对不准现象。但是由于激光器支架和光纤托架是彼此分开的，所以即使是非故意地作用在外壳侧壁或套筒上的微小压力也可能导致激光器前方的光纤端部对不准，从而使耦合装置遭到破坏。

本发明的目的是提供一种如权利要求1的前序中所陈述的可把光纤端部精确地对准并且十分坚固和容易制造的激光器组件中的耦合装置以及一种用该装置把光纤与激光器耦合的方法。用权利要求1的特征部分所陈述的制造方法和权利要求10所陈述的步骤来实现本发明的目的。下面各权利要求中陈述了本发明的更多的优点。

在本发明的激光器组件中，激光器支架和固定光纤的部件组成了 一个既紧凑又坚固的耦合装置。支撑激光二极管及其驱动电路的散热器和在散热器里结合成一体的端套管的各固定点全部安装在外壳里，因此防止了它们受到外部的影响。通过以下的说明，其更多的优点将是显而易见的。

下面参考附图举例详细说明本发明。其中：

图1是去掉了外壳顶部的激光器组件的局部剖透视图。

图2是图1激光器组件中用的散热器纵剖面图。

图3是图2散热器的顶视图。

图4表示图2中的散热器具有另一种形式的套管固定卡具。

图5是图4中散热器用的卡子的透视图。

在图1中，序号1表示激光器组件，该组件有一个可封密的外壳2。激光器组件1的电连接接线柱4穿过该外壳的底座3。外壳的底座3上也安装了一个珀尔帖元件5，其上安装了由金属座6构成的散热器。该散热器上安装了带驱动电路和控制电路8的激光二极管7。单模光纤型光波导管10的密封套筒9安装在激光器组件1的外壳的一个侧壁中。

图2和图3中详细表示的金属座6最好用一整块铜或钢制成。该金属座由长方形底板11和其上固定激光二极管7的支架12组成。支架12大约在底板11的中部隆起并且沿垂直于底板长边的方向延长。在激光二极管7的后方，底板11的上表面用作安装由原膜或薄膜技术制作的驱动和控制电路8的安装面13。底板11在该激光二极管的前方和离开该激光二极管7的区域里有一个高出支架12的固定座14，该固定座14有两个侧夹板15，16，它们的外侧与底板11的长边是平齐的并且一直延长到激光器支架12的后侧，该后侧 就是安装面13的界限。

固定座14有一个安装光纤端套管18并对准激光二极管7的通孔17。光纤钎焊在端套管18里。该端套管用分开的托架19和20固定在固定座14的前后表面21和22。在固定座14的前方于两个侧夹板15和16之间的底板11中有一个纵向长槽23。孔24和25分别贯穿固定座14和底板11，其中一个孔在通孔17和一个侧壁之间，另一个孔在该通孔17和另一侧壁之间。

固定座14的前面21上的托架19是一个按松配合滑套在套管18上的薄片，它一方面固定在该套管上，另一方面固定在固定座14上。这样一个个用金属制作的外形为园形或多边形的薄片，它也可以是商业上可提供的垫片或垫圈，作为例子，它也可用作套管18的后托架。但是后托架20最好用较厚而且较坚固的与被包套管18之间的间隙极小的定位元件制作。同时该托架20与固定座14和套管18相焊接，其更详细的情况说明如下。

金属座6作成之后，把激光二极管7与固定座14的孔17同心地安装在支架12上。然后把后托架20从前端滑套到单独制作的套管18上，接着从带有光纤端部26的一头开始把这个套管（18）插进固定座14的孔17里直到它伸出前端面21。然后在支架12和侧夹板15，16之间的空间里把前托架19滑套到套管18上直到接触到固定座14的前端面21。

然后用一个精密调节器使光纤端部26精确地对准激光二极管7的有效工作区。该精密调节器夹住后托架20后面的端套管18，并且让它相对于激光二极管沿X、Y、Z方向移动来调节光纤端部26。当达到最佳耦合之后，如下操作是有利的，先把前托架19固定在固 定座14上，然后再把套18固定在托架19上。固定操作的前后次序并不重要，因为，比如用钎焊或激光焊实现的永久性连接将会引起轻微的不准直，但是通过再准直可以校正该不准直。因为盖在直径大于套管18的孔17上的比较薄的薄片托架19形成了一个可使套管18绕着偏转的可动结点，用该精密调节器把套的端部沿横向偏转就能把光纤端部重新对准激光二极管7。

完成重新对准之后，把后托架20固定到后表面22上，然后把套管18焊接到后托架20的后表面。最后把套管18与精密调节器之间的连接分开。

前托架19到光纤端部26的臂长与前托架19到右托架20固定点的臂长的比例减小了套管18与后托架20连接时可能引起的套管18的横向位移。因此，实际上在光纤端部这种位移对耦合没有不利影响。

托架19，20与套管18及与固定座14相连接时的热效应对耦合也没有不利作用。一方面，套管18及托架19和20的园周上只要分布几个固定点就够了。为一方面，底板11上的纵向长槽23和贯穿固定座14和底板11的孔24、25作为热屏障起到防止不利热量流到激光二极管7上的隔热作用。

如图4和5所示，光纤端套管18的托架19和20的另一具体装置是由U-形卡子27的带长槽的两个支架28、29构成的。该长槽30和31在支架28和29的自由端是开口的，其宽度至少等于套管18的外径。卡子27是一条板状金属带并可用冲压和弯制等无屑加工制成。该卡子减少了和简化了连接耦合步骤。卡子27装上之前，先把套管18穿过固定座14上的孔17。然后以自锁紧方式 装上略有弹性的卡子27，让卡子的两个支架28，29跨在套管18上。基本上按上述方法对准光纤端部26和固定由套管18和卡子27组成的装置，其固定点，如焊点32是在套管18的表面与卡子27的支架28，29相接触的地方。为了容易准直，可事先把33部分弯成眼孔形截面，或者把连接两支架28，29的部分34的宽度作得比支架（28，29）的宽度更窄。

散热器比较小，比如，金属座6的底板11宽5mm，全长8mm，无固定座14的地方高1mm，有固定座14的地方高度不大于5mm。套管18相应地也很小，比如其外径约为0.5mm，长为10mm。这仍然是套管18有两个分开的固定面的一种紧凑而坚固的结构。可以在外壳里把散热器组装在一起，但是也可以先把它们在壳外组装好，然后再安装在外壳里。作用在外壳2或套筒9上的任何外来压力或拉力都不会影响光耦合。

Claims (10)

1、一种激光器组件，它包括一个安装在外壳里的金属块状散热器，散热器有一个其上固定着激光二极管的支架和一个位于该支架后方安装该激光器驱动电路及控制电路的安装表面，该激光器的前方有一个镶嵌在端套管里的光学上对准了的光波导管的端部，

其特征是该金属座(6)的安装表面(13)是底板(11)的一部分，底板(11)沿支架(12)的两个长边展宽，同时该底板上激光器(7)的前方有一个高出支架(12)的固定座(14)，该固定座(14)有一个端套管(18)穿过的孔(17)，该端套管分别用托架(19，20)固定在固定座(14)的前后表面(21)和(22)。

2、一个如权利要求1的激光器组件，其特征是固定座（14）前表面（21）上的托架（19）无论如何要用一个滑套在端套管（18）上并一方面固定在端套管（18）上，另一方面固定在固定座（14）上的带孔薄片制作。

3、一个如权利要求1的激光器组件，其特征是固定座（14）后表面（22）上的托架（20）是一个包住端套管（18）的定位元件，使它们之间没有什么间隙，同时该托架分别与端套管（18）及固定座（14）相连接。

4、一个如权利要求1到3的激光器组件，其特征是固定座（14）有两个延伸到激光器支架（12）背面的侧夹板（15，16）。

5、一个如权利要求1的激光器组件，其特征是固定座（14）有两个延伸到激光器支架（12）背面的侧夹板（15，16），在固定座（14）的前方和两个侧夹板（15，16）之间的区域里底板（11）有一个沿纵向的长槽（23）。

6、一个如权利要求1的激光器组件，其特征是在装有端套管（18）的孔（17）与底板（11）及固定座（14）的两侧壁之间的地方孔（24，25）穿过底板（11）和固定座（14）。

7、一个如权利要求1的激光器组件，其特征是固定座（14）有两个延伸到激光器支架（12）背面的侧夹板（15，16），由底板（11）、激光器支架（12）和具有侧夹板（15，16）的固定座（14）所组成的金属座（6）是用一整块金属制成的。

8、一个如权利要求1所说的激光器组件，其特征是固定座（14）前后两个面上的托架（19，20）是由装在固定座（14）端套管（18）上的U-形卡子（27）的带长槽的支架（28，29）构成的。

9、一个如权利要求8的激光器组件，其特征是卡子（27）的两个支架（28，29）与端套管（18）及固定座（14）永久性地连接在一起。

10、一种用精密调节器在如权利要求1的装置里把包在端套管里的光波导管端部与发光激光二极管牢固地耦合在一起的方法，其特征在于以下步骤：

a）把后托架（20）滑套在端套管（18）上;

b）把该端套管（18）插进散热器的固定座（14）的孔（17）中;

（c）把前托架（19）滑套在端套管（18）上直至其接触到固定座（14）;

d）把精密调节器接到端套管（18）的尾部并使光波导管的端部（26）对准激光二极管（7）;

e）把前托架（19）固定在固定座（14）上;

f）把端套管（18）与前托架（19）焊接在一起;

g）用精密调节器沿横向偏转端套管（18）的端部使光波导管的端部重新对准激光二极管（7）;

h）把后托架（20）固定在固定座（14）上;

i）把端套管（18）与后托架（20）焊接起来;

j）从端套管（18）上拆下精密调节器。

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