CN102723663A - 同轴带制冷激光器组件 - Google Patents

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刘权
余向红
徐红春
刘倚红
段启金
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Abstract

本发明提供一种同轴带制冷激光器组件，其包括有带制冷的光发射管芯及与该光发射管芯连接的适配器，该光发射管芯包括TO底座和与该TO底座连接的带光窗密封管帽，该密封管帽上设有透镜，TO底座外侧设有用于与外部系统进行电连接的多根引脚，位于所述密封管帽内所述TO底座上直接安装热电制冷器，所述密封管帽内设有激光器芯片，该激光器芯片的出光光轴与所述TO底座的中心轴线及密封管帽上的透镜光轴同轴，出射光穿过光窗，进入适配器并输出。本发明同轴带制冷激光器组件采用标准TO封装，大幅减小激光器组件体积，降低器件成本，引入寄生参数小，可广泛应用于高速DWDM系统和10Gb/s及以上速率的PON系统中。

Description

同轴带制冷激光器组件
技术领域
 本发明有关一种激光器组件，特别是指一种可用作光通信领域高速率DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing，密集型光波复用）骨干网和PON（Passive Optical Network，无源光纤网络）接入网中的同轴带制冷激光器组件。
背景技术
随着三网融合的具体实施、物联网和云计算的快速发展，用户对带宽的需求不断快速增长，迫切需要提升现有光纤通信网络（骨干网、城域网和接入网）的传输速率和容量。DWDM系统以其巨大的带宽资源、丰富的业务接入类型、易升级扩容和节约光纤资源等优点在骨干网中广泛应用并逐步渗入城域网。更高传输速率、更高分路比、更强组网能力及更好兼容性速率可达10Gb/s的PON已经在接入网规模商用。DWDM系统要求波长间隔在0.2nm~1.6nm，在10Gb/s PON 光线路终端（OLT），下行为1577nm（1575~1580nm）的10Gb/s光发射信号，这对激光器组件的啁啾效应和发射光波长稳定性提出了很高要求。传统的无制冷、直接调制激光器将带来较大的波长漂移和啁啾效应，难以满足应用要求，而传统的采用蝶型、方盒型（box-type）封装带热电制冷器的激光器组件又因体积太大难以适应应用越来越广泛的小型封装要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种体积小、成本低且能满足高速光通信对光发射组件光波长的稳定、啁啾效应小等要求的同轴带制冷激光器组件。
为达到上述目的，本发明提供一种同轴带制冷激光器组件，其包括有带制冷的光发射管芯及与该光发射管芯连接的适配器，该光发射管芯包括TO底座和与该TO底座连接的带光窗密封管帽，该密封管帽上设有透镜，TO底座外侧设有用于与外部系统进行电连接的多根引脚，位于所述密封管帽内所述TO底座上直接安装热电制冷器，所述密封管帽内设有激光器芯片，该激光器芯片的出光光轴与所述TO底座的中心轴线及密封管帽上的透镜光轴同轴，出射光穿过光窗，进入适配器并输出。
所述热电制冷器的散热端面放于所述TO底座上表面，所述热电制冷器的冷端面安装有一激光器载体，该激光器载体表面安装有所述激光器芯片，该激光器载体表面还安装有一热敏电阻、一电容、一匹配电阻和一传输高速调制信号的共面波导传输线。
所述热电制冷器上还放置有一监视光电二极管。
所述激光器芯片采用外调制的集成电吸收调制激光器芯片。
本发明同轴带制冷激光器组件采用标准TO封装，大幅减小激光器组件体积，降低器件成本，引入寄生参数小，可广泛应用于高速DWDM系统和10Gb/s及以上速率的PON系统中。
附图说明
图1为本发明同轴带制冷激光器组件的外形结构示意图；
图2为本发明同轴带制冷激光器组件的光发射管芯内部结构示意图；
图3为本发明同轴带制冷激光器组件的密封管帽内部分元器件间电连接图。
具体实施方式
为便于对本发明的结构及达到的效果有进一步的了解，现结合附图并举较佳实施例详细说明如下。
如图1与图2所示，本发明的同轴带制冷激光器组件为一种同轴封装带制冷电吸收调制激光器发射组件，它包括有带制冷的光发射管芯1及与该光发射管芯连接的适配器2。该光发射管芯1包括TO（Transistor Outline，晶体管外形）底座10和与该TO底座10连接的带光窗的密封管帽11，TO底座10外侧设有用于与外部系统进行电连接的多根引脚3。密封管帽11上设有透镜110，位于密封管帽11内TO底座10上直接安装热电制冷器111，热电制冷器111的散热端面放于TO底座10的上表面，热电制冷器111的冷端面用于安装一激光器载体112，该激光器载体112表面安装有一激光器芯片113、一热敏电阻114、一电容115、一匹配电阻116和一传输高速调制信号的共面波导传输线117，在热电制冷器111上还放置一监视光电二极管118。激光器芯片113的出光光轴与TO底座10的中心轴线及密封管帽11上的透镜110光轴同轴（如图1中虚线所示）并穿过光窗，进入适配器2并输出（见图1）。整个组件的热量主要通过激光器载体112传递到热电制冷器111的冷端面，再通过TEC（热电制冷器）传递到TO底座10散去，极小部分热量通过密封管帽11散去，具有更高的传热效率，本发明中的激光器芯片采用外调制的集成电吸收调制激光器芯片，啁啾效应更小。该结构的激光器组件成本低、导热效率高、出射光波长稳定和啁啾效应小，并且完全符合10Gb/s小型器件多源协议MSA-XMD对光发射组件的要求。
如图3所示，本发明的同轴带制冷激光器组件的密封管帽内部分部件之间的电连接示意图，管脚1′为热电制冷器负极，管脚2′为热电制冷器正极，管脚3′为调制器阴极，管脚4′为接地端，管脚5′为监视光电二极管阳极，管脚6′为LD阳极，管脚7′为电热调节器，热电制冷器（TEC）111连接管脚1′与2′，电吸收调制激光器芯片（EML）113的激光器阳极与调制器阳极分别连接管脚6′与3′，共阴极连接管脚4′，匹配电阻116一端接管脚3′，另一端接管脚4′，热敏电阻114一端接管脚7′，另一端接管脚4′，监视光电二极管118阳极连接管脚5′，阴极连接管脚4′。
本发明同轴带制冷激光器组件采用标准TO封装，大幅减小激光器组件体积，降低器件成本，引入寄生参数小。同时，通过复杂的制造工艺，借助内置高精度微型热电制冷器，及时、高效散去激光器组件内部大量的热量，稳定激光器管芯温度。另外激光器组件内部设有传输RF（射频）信号共面波导传输线，使高速调制信号馈入电路阻抗，使发射光波长具有极高稳定性和较低啁啾效应，可广泛应用于高速DWDM系统和10Gb/s及以上速率的PON系统中。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种同轴带制冷激光器组件，其特征在于，其包括有带制冷的光发射管芯及与该光发射管芯连接的适配器，该光发射管芯包括TO底座和与该TO底座连接的带光窗密封管帽，该密封管帽上设有透镜，TO底座外侧设有用于与外部系统进行电连接的多根引脚，位于所述密封管帽内所述TO底座上直接安装热电制冷器，所述密封管帽内设有激光器芯片，该激光器芯片的出光光轴与所述TO底座的中心轴线及密封管帽上的透镜光轴同轴，出射光穿过光窗，进入适配器并输出。
2.如权利要求1所述的同轴带制冷激光器组件，其特征在于，所述热电制冷器的散热端面放于所述TO底座上表面，所述热电制冷器的冷端面安装有一激光器载体，该激光器载体表面安装有所述激光器芯片，该激光器载体表面还安装有一热敏电阻、一电容、一匹配电阻和一传输高速调制信号的共面波导传输线。
3.如权利要求2所述的同轴带制冷激光器组件，其特征在于，所述热电制冷器上还放置有一监视光电二极管。
4.如权利要求1所述的同轴带制冷激光器组件，其特征在于，所述激光器芯片采用外调制的集成电吸收调制激光器芯片。
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