CN106877167A - 一种直接调制激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直接调制激光器，包括TO管座、TO管帽、热电制冷器、激光芯片热沉、激光器芯片、背光监控芯片、探测芯片热沉和基板。本发明还公布了该装置的制作方法。本产品将热电制冷器封装于内部，该热电制冷器低功耗且温度稳定，且其能对该激光器的温度进行精准控制，由此有效抑制啁啾，实现了DFB激光器的波分复用；本产品采用了同轴封装，体积小，成本低，可大量应用在长途干线网络中；本产品中激光器芯片发出的光直接通过自汇聚透镜发出，管帽外面不需要增加二次透镜，可直接应用在TOSA，PON TO 上面；以往的TO采用全反片把光路折射上去，实现光路的向上发射，本产品采用垂直贴装方式，省去全反玻片，可以降低成本。

Description

一种直接调制激光器

技术领域

本发明涉及一种光通信器件，具体是一种直接调制激光器。

背景技术

半导体激光器是光纤通信中的光源器件，具有电光直接转换、响应速度快、体积小、寿命长等特点。半导体激光器信号的调制方式主要有直接调制激光器（DFB激光器）和外调制激光器（EML激光器）两种。

直接调制激光器是指通过改变输入电流来调制激光器的输出。直接调制激光器（DFB激光器）由于具有动态单模、响应速度快的特点，已经成为光纤通信中的主要光源；但其调制电流会引起有源层折射率的变化，导致光的相位受到调制，从而使工作频率展宽；且目前大部分DFB激光器都没有进行温度控制，产生啁啾(Chirp)效应，难以实现波分复用达到长距传输。部分DFB激光器封装成受温度控制激光器，但局限于壳体封装，成本比较高。此外，EA激光器传输性能更优于DFB激光器，但是由于受EA芯片的限制，成本一直比较高，且EML激光器芯片一直受国外芯片公司的垄断，价格昂贵，这都为人们的使用带来了不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直接调制激光器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种直接调制激光器，包括TO管座、TO管帽、热电制冷器、激光芯片热沉、激光器芯片、背光监控芯片、探测芯片热沉和基板，热电制冷器安装在TO管座上并且置于基板的下方，基板的上方布置有热敏电阻、激光芯片热沉和探测芯片热沉，激光器芯片安装在激光芯片热沉上，背光监控芯片安装在探测芯片热沉上，TO管帽位于最上部并且TO管座、TO管帽和激光器芯片同轴安装。

作为本发明进一步的方案：背光监控芯片的贴装与激光器芯片成固定角度，所成角度为7°±1°。

作为本发明再进一步的方案：热电制冷器通过环氧胶贴装到TO管座上。

作为本发明再进一步的方案：激光器芯片通过金硒焊料贴装到激光芯片热沉上。

作为本发明再进一步的方案：激光器芯片和激光芯片热沉在金线键合时采用多线平等键合。

作为本发明再进一步的方案：基板采用钨铜基板，热敏电阻和背光监控芯片均采用环氧胶贴装在基板上。

所述直接调制激光器的制作方法，具体步骤如下：

步骤一，热电制冷器通过环氧胶贴装到TO管座上，激光器芯片通过金锡焊料贴装到激光芯片热沉上；

步骤二，热敏电阻、背光监控芯片均用环氧胶进行贴装到基板上；

步骤三，将基板通过银胶粘贴到热电制冷器上；

步骤四，将TO管帽焊接到TO管座上，完成封帽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本产品将热电制冷器封装于内部，该热电制冷器低功耗且温度稳定，且其能对该激光器的温度进行精准控制，由此有效抑制啁啾，实现了DFB激光器的波分复用；本产品采用了同轴封装，体积小，成本低，可大量应用在长途干线网络中；本产品中激光器芯片发出的光直接通过自汇聚透镜发出，管帽外面不需要增加二次透镜，可直接应用在TOSA，PON TO 上面；以往的TO采用全反片把光路折射上去，实现光路的向上发射，本产品采用垂直贴装方式，省去全反玻片，可以降低成本。

附图说明

图1为直接调制激光器的结构示意图。

其中：1-TO管座，2-热电制冷器，3-热敏电阻，4-TO管帽，5-激光芯片热沉，6-激光器芯片，7-背光监控芯片，8-探测芯片热沉，9-基板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1，一种直接调制激光器，包括TO管座1、TO管帽4、热电制冷器2、激光芯片热沉5、激光器芯片6、背光监控芯片7、探测芯片热沉8和基板9，热电制冷器2安装在TO管座1上并且置于基板9的下方，基板9的上方布置有热敏电阻3、激光芯片热沉5和探测芯片热沉8，激光器芯片6安装在激光芯片热沉5上，背光监控芯片7安装在探测芯片热沉8上，TO管帽4位于最上部并且TO管座1、TO管帽4和激光器芯片6同轴安装。背光监控芯片7的贴装与激光器芯片6成固定角度，所成角度为7°±1°，以便得到最佳的背光电流，也不会引起光的反射。热电制冷器2通过环氧胶贴装到TO管座1上。激光器芯片6通过金硒焊料贴装到激光芯片热沉5上。激光器芯片6和激光芯片热沉5在金线键合时采用多线平等键合，以达到减少电感，提高频率传输性能。基板9采用钨铜基板，热敏电阻3和背光监控芯片7均采用环氧胶贴装在基板9上。激光器芯片6的镭射线同轴于TO管座1中心，以便得到更好的耦合效率。

该产品的制作方法，具体步骤如下：第一步，热电制冷器2通过环氧胶贴装到TO管座1上，激光器芯片6通过金锡焊料贴装到激光芯片热沉5上；第二步，热敏电阻3、背光监控芯片7均用环氧胶进行贴装到基板9上；第三步，将基板9通过银胶粘贴到热电制冷器2上；第四步，将TO管帽4焊接到TO管座1上，完成封帽。

本发明的工作原理是：热电制冷器2的下方紧贴着密封TO管座1，使其芯片能够更好的散热。热电制冷器2能够精确控制芯片的温度，因为激光器芯片6的工作的温度与波长一一对应，在激光器里面通过控制其芯片的温度，便可确保其激光发射的波长能够稳定。稳定的波长能够提高激光器的传输距离。本产品的热电制冷器2温度控制能够达到商业级温度（-5°-75°），功耗能够实现小于0.2W。

本产品通过控制传统DFB激光器的啁啾效应，采用温度控制获得波长的稳定，由此实现DFB激光器的波分复用。同时，本产品采用行业通用的同轴封装尺寸，零件尺寸更小，有利于制作尺寸更小的TOSA，以适合于小型化模块XFP/SFP+的要求，成本更低；可主要应用在长焦距PON上。由于本产品的成功应用，能使长距离的光通信设备铺设成本大大的减少。比如以前EML在40Km的距离要实现光通信，虽然可以达到只用一个激光器就可以满足要求,但其自身的材料成本高, 且EA芯片一直处于垄断阶段，很难买到。而本产品不仅能够实现只用一个激光器就可以达到40Km的传输距离,而且由于集成化,其承载芯片的热沉、管壳体积非常小，与其配套的通信设备体积也相应缩小，实现了在EML功能的基础上，成本的大幅降低。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种直接调制激光器，其特征在于，包括TO管座、TO管帽、热电制冷器、激光芯片热沉、激光器芯片、背光监控芯片、探测芯片热沉和基板，热电制冷器安装在TO管座上并且置于基板的下方，基板的上方布置有热敏电阻、激光芯片热沉和探测芯片热沉，激光器芯片安装在激光芯片热沉上，背光监控芯片安装在探测芯片热沉上，TO管帽位于最上部并且TO管座、TO管帽和激光器芯片同轴安装。

2.根据权利要求1所述的直接调制激光器，其特征在于，所述背光监控芯片的贴装与激光器芯片成固定角度，所成角度为7°±1°。

3.根据权利要求1或2所述的直接调制激光器，其特征在于，所述热电制冷器通过环氧胶贴装到TO管座上。

4.根据权利要求1所述的直接调制激光器，其特征在于，所述激光器芯片通过金硒焊料贴装到激光芯片热沉上。

5.根据权利要求3所述的直接调制激光器，其特征在于，所述激光器芯片和激光芯片热沉在金线键合时采用多线平等键合。

6.根据权利要求1所述的直接调制激光器，其特征在于，所述基板采用钨铜基板，热敏电阻和背光监控芯片均采用环氧胶贴装在基板上。

7.根据权利要求1-6所述的直接调制激光器的制作方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一，热电制冷器通过环氧胶贴装到TO管座上，激光器芯片通过金锡焊料贴装到激光芯片热沉上；

步骤二，热敏电阻、背光监控芯片均用环氧胶进行贴装到基板上；

步骤三，将基板通过银胶粘贴到热电制冷器上；

步骤四，将TO管帽焊接到TO管座上，完成封帽。