CN103887708A - 具有功率监测的光纤耦合垂直腔面发射激光器 - Google Patents

Abstract

一种具有功率监测的光纤耦合垂直腔面发射激光器，该激光器包括激光器壳体、半导体致冷器、垂直腔面发射激光器、准直透镜、分光板、耦合透镜、探测器和光纤组件。本发明激光器具有功率监测功能，较高的温度稳定性和可靠性，真正的全金属气密封装等优点。

Description

具有功率监测的光纤耦合垂直腔面发射激光器

技术领域

本发明涉及光纤耦合激光器，特别是一种具有功率监测的光纤耦合垂直腔面发射激光器。

背景技术

垂直腔面发射激光器与侧面发射FP腔激光器相比，具有极低阈值电流、噪声小、动态单模工作好、输出光斑为圆形，极易实现与光纤耦合等优点，在高速激光通信、光互连、气体检测、光存储等方面具有广泛的应用前景。由于其具有较小发散角和圆对称光斑，使其与光纤的耦合效率大大提高，耦合效率可以大于90%，远大于FP腔侧面发射激光器的耦合效率。由于垂直腔面发射激光器结构的特点，在激光器模块内部很难实现对其芯片功率进行监测，所以光纤耦合输出的垂直腔面发射激光器很少具有功率监测功能，在激光通信领域，需要根据输出功率情况对垂直腔面发射激光器功率进行调制，根据监测的功率大小实时控制其工作状态。在垂直腔面发射激光器芯片上集成功率探测芯片，也可以对其进行控制，虽然集成化程度较高，但是由于集成在同一衬底上，垂直腔面发射激光器性能会不同程度影响功率探测芯片的性能，同时探测芯片也会影响其高速调制性能，而且目前大多数高速或高功率垂直腔面发射激光器，芯片上都没有集成功率探测芯片，给实际使用带来了不便。

发明内容

本发明的目的在于克服上述光纤耦合垂直腔面发射激光器没有功率监测的不足，提供一种具有功率监测功能的光纤耦合激光器，该器件具有实施方便，结构简单，具有功率监测功能，较高的温度稳定性和可靠性，真正的全金属气密封装等优点。

本发明的技术解决方案如下：

一种具有功率监测的光纤耦合垂直腔面发射激光器，其特点在于，该激光器的构成包括：在激光器壳体的內底上固定半导体致冷器，垂直腔面发射激光器、准直透镜、分光板、耦合透镜、功率探测器、光纤组件和热敏电阻固定在所述的半导体致冷器的上表面，依次是同光轴的所述的垂直腔面发射激光器、准直透镜、分光板、耦合透镜、光纤组件，所述的光纤组件的输入端位于所述的耦合透镜的焦点位置，所述的分光板为透射型分光板，该分光板的分光面与所述的光轴成一定角度，在所述的分光板的反射光方向固定所述的功率探测器，所述的激光器壳体和盖板形成气密密封。

一种具有功率监测的光纤耦合垂直腔面发射激光器，其特点在于，该激光器的构成包括：在所述的激光器壳体的內底上固定半导体致冷器，垂直腔面发射激光器、准直透镜、分光板、耦合透镜、功率探测器、光纤组件和热敏电阻固定在所述的半导体致冷器的上表面，依次是同光轴的所述的垂直腔面发射激光器、准直透镜、分光板、功率探测器，所述的分光板为反射型分光板，该分光板的分光面与所述的光轴成一定角度，在所述的分光板的反射光方向是所述的耦合透镜和光纤组件，所述的光纤组件的输入端位于所述的耦合透镜的焦点位置，所述的激光器壳体和盖板形成气密密封。

所述的垂直腔面发射激光器、功率探测器、准直透镜、分光板、耦合透镜的固定采用焊料焊接固定。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.采用分光板分光，用功率探测器进行功率监测。

2.垂直腔面发射激光器、功率探测器、准直透镜、分光板、耦合透镜等的固定采用焊料焊接固定，避免了通常采用紫外胶或其它胶固定带来的污染，提高了工作温度范围，增加了温度稳定性和结构稳定性。

3.激光器壳体内的各个部件焊接在同一个半导体致冷器上面，进行统一温控，使内部不存在温度梯度，增加激光器的温度稳定性和可靠性。

4.光纤组件与激光器壳体之间通过金属焊接；盖板与激光器壳体之间采用平行缝焊实现激光器的真正气密封装。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图；

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

先请参阅图1，图1为本发明实施例1的结构示意图；本实施例具有功率监测的光纤耦合垂直腔面发射激光器，包括激光器外壳11、垂直腔面发射激光器12、半导体致冷器13、准直透镜14、分光板15、耦合透镜16、耦合光纤组件17、功率探测器18和热敏电阻19。所述分光板15为透射型，透射光大于反射光（反射光约占1-2%），半导体致冷器13通过较高温度焊料焊接到激光器管壳11内部底面，垂直腔面发射激光器12通过高温焊料固定在半导体致冷器13的上表面或过度热沉上，准直透镜14、分光板15、耦合透镜16、及功率探测器18和热敏电阻19，通过玻璃焊料或金属焊料焊接固定。通过焊料将功率探测器18、热敏电阻19固定到半导体致冷器13的上表面或过度热沉上。将垂直腔面发射激光器12通电点亮，发出激光通过调节准直透镜14，使输出激光光束为准直光，通过激光焊接固定准直透镜14，通过调节分光板15，使反射到功率探测器18上的功率约为1-2%用于监测激光器功率，通过调整耦合透镜16使激光光束聚焦到一点，用于光纤耦合，通过光纤耦合固定平台调整耦合光纤组件17使耦合到光纤内的功率最大，通过激光焊接将光纤组件17固定在半导体致冷器13的上表面或过度热沉上，并将光纤组件17与激光器管壳11通过低温焊料进行焊接，最后将激光器管壳11与盖板通过平行缝焊工艺将其进行气密固定。

所述的具有功率监测的光纤耦合垂直腔面发射激光器结构与装调包括下列步骤：

①上述的壳体11可以是14针蝶形封装管壳或同轴封装管壳，分光板15为透射型镀膜板，反射到功率探测器18上的功率比例要小；

②半导体致冷器13通过焊料焊接到管壳11内；

③将上述透镜边缘进行金属化，并通过低温金属焊料或玻璃焊料（玻璃焊料焊接时可以不需要进行金属化）经过渡件固定在半导体致冷器TEC的上表面；

④调整准直透镜14使输出光斑准直，并将分光板15固定在准直透镜后，用功率探测器18探测反馈功率，将功率探测器采用焊料焊接固定；

⑤再调整耦合透镜16以及光纤组件17使光纤输出功率最大，并采用激光焊接方式固定光纤组件；

⑥采用低温焊料将光纤组件17与壳体11进行密封焊接，并通过平行缝焊将盖板与壳体进行焊接。

图2为本发明实施例2，由图可见，本实施例具有功率监测的光纤耦合垂直腔面发射激光器，该激光器的构成包括：在所述的激光器壳体21的內底上固定半导体致冷器23，垂直腔面发射激光器22、准直透镜24、分光板25、耦合透镜26、功率探测器28、光纤组件27和热敏电阻29固定在所述的半导体致冷器23的上表面，依次是同光轴的所述的垂直腔面发射激光器22、准直透镜24、分光板25、功率探测器28，所述的分光板25为反射型分光板，该分光板25的分光面与所述的光轴成一定角度，在所述的分光板25的反射光方向是所述的耦合透镜26和光纤组件27，所述的光纤组件27的输入端位于所述的耦合透镜26的焦点位置，所述的激光器壳体21和盖板形成气密密封。

与实施例1不同的是：

A)所述分光板25为反射型，即反射光大于透射光（透射光约占1-2%），

B)功率探测器28位置不同，

C)光纤组件27耦合出光方向与垂直腔面发射激光器22芯片出光方向成90°。

实验表明，本发明激光器不但具有功率监测功能，同时具有较高的温度稳定性和可靠性，真正的全金属气密封装等优点。

Claims (3)

1.一种具有功率监测的光纤耦合垂直腔面发射激光器，其特征在于，该激光器的构成包括：在激光器壳体的內底上固定半导体致冷器，垂直腔面发射激光器、准直透镜、分光板、耦合透镜、功率探测器、光纤组件和热敏电阻固定在所述的半导体致冷器的上表面，依次是同光轴的所述的垂直腔面发射激光器、准直透镜、分光板、耦合透镜、光纤组件，所述的光纤组件的输入端位于所述的耦合透镜的焦点位置，所述的分光板为透射型分光板，该分光板的分光面与所述的光轴成一定角度，在所述的分光板的反射光方向固定所述的功率探测器，所述的激光器壳体和盖板形成气密密封。

2.一种具有功率监测的光纤耦合垂直腔面发射激光器，其特征在于，该激光器的构成包括：在所述的激光器壳体的內底上固定半导体致冷器，垂直腔面发射激光器、准直透镜、分光板、耦合透镜、功率探测器、光纤组件和热敏电阻固定在所述的半导体致冷器的上表面，依次是同光轴的所述的垂直腔面发射激光器、准直透镜、分光板、功率探测器，所述的分光板为反射型分光板，该分光板的分光面与所述的光轴成一定角度，在所述的分光板的反射光方向是所述的耦合透镜和光纤组件，所述的光纤组件的输入端位于所述的耦合透镜的焦点位置，所述的激光器壳体和盖板形成气密密封。

3.根据权利要求1或2所述的采用分光板的反射光或透射光，其特征在于，所述的垂直腔面发射激光器、功率探测器、准直透镜、分光板、耦合透镜的固定采用焊料焊接固定。

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