CN114200607A - 用于固定光纤的支架及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于固定光纤的支架，包括：支架底座模块和支架连接模块；支架底座模块包括第一底板、第二底板、第一支撑板和第二支撑板，第一底板和第二底板呈对称分布，第一支撑板与第一底板相互垂直，第二支撑板与第二底板相互垂直，第一支撑板与第二支撑板相互平行且呈对称分布；第一支撑板和第二支撑板中任一个均包括至少一对凹陷部，在第一支撑板的成对的凹陷部之间设有第一凸起部，在第二支撑板的成对的凹陷部之间设有第二凸起部；支架连接模块设置于第一凸起部和第二凸起部上，形成具有中空结构的支架。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光电子器件封装领域，特别涉及一种用于固定光纤的支架及其制备方法。
背景技术
半导体激光器、超辐射发光二极管、探测器等半导体光电子器件是光纤通信、光纤传感、光纤激光器等系统的核心器件，实现这类光电子器件带尾纤输出是提高器件应用效能、保证器件发出光或接收光在光纤中有效传输以及达到应用效果的关键。为了提高带尾纤输出的半导体激光器、超辐射发光二极管等光电子器件的可靠性，高可靠性的耦合封装是关键。其中，固定光纤的方法是实现器件高可靠性耦合封装的核心技术。
发明内容
本发明提供一种用于固定光纤的支架及其制备方法，以解决半导体光电子器件耦合封装的可靠性和变温环境下尾纤输出光功率的稳定性的问题。
为实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种用于固定光纤的支架，其特征在于，包括：支架底座模块和支架连接模块；支架底座模块包括第一底板、第二底板、第一支撑板和第二支撑板，第一底板和第二底板呈对称分布，第一支撑板与第一底板相互垂直，第二支撑板与第二底板相互垂直，第一支撑板与第二支撑板相互平行且呈对称分布；第一支撑板和第二支撑板中任一个均包括至少一对凹陷部，在第一支撑板的成对的凹陷部之间设有第一凸起部，在第二支撑板的成对的凹陷部之间设有第二凸起部；支架连接模块设置于第一凸起部和第二凸起部上，形成具有中空结构的支架。
根据本发明的实施例，其中，支架在光纤延伸方向上的长度的范围包括2mm～3.5mm，支架的厚度的范围包括0.1mm～0.2mm，支架的宽度的范围包括1.5mm～3.5mm，中空结构的内部宽度的范围包括0.85～1.20mm，第一支撑板和第二支撑板中任一个支撑板的第一高度的范围均包括0.98mm～3mm。
根据本发明的实施例，其中，第一支撑板的凹陷部的数量与第二支撑板的凹陷部的数量相等，第一支撑板的凹陷部的尺寸与第二支撑板的凹陷部的尺寸相同；凹陷部的长度的范围包括0.3mm～0.7mm，凹陷部的第三高度的范围包括0.4mm～0.7mm。
根据本发明的实施例，其中，成对的凹陷部与第一支撑板的两端之间分别设有第三凸起部和第四凸起部，成对的凹陷部与第二支撑板的两端之间分别设有第五凸起部和第六凸起部；第一凸起部和第二凸起部中任一个凸起部的宽度的范围均包括0.5mm～1mm，第三凸起部、第四凸起部、第五凸起部和第六凸起部中任一个凸起部的第二高度的范围均包括0.6mm～1.2mm，第二高度与第三高度的差值范围包括0.2～0.7mm。
根据本发明的实施例，其中，支架底座模块和支架连接模块为一体化结构。
根据本发明的实施例，其中，支架连接模块的形状包括半圆弧柱面。
根据本发明的实施例，其中，半圆弧柱面的半圆弧的直径比与光纤连接的柱状金属管的直径大0.05mm～0.15mm。
根据本发明的实施例，其中，支架的横截面的形状包括“Ω”形。
本发明的另一个方面还提供了一种制造用于固定光纤的支架的制备方法，包括：提供一个基板；将基板压制成含有支架底座模块和支架连接模块图案的平面结构，支架底座模块中的第一支撑板和第二支撑板中任一个均包括至少一对凹陷部；将平面结构通过模具制作成包括支架底座模块和支架连接模块的支架。
根据本发明的实施例，其中，将平面结构通过模具制作成有支架底座模块和支架连接模块的支架包括：通过模具制做的支架连接模块的形状包括半圆弧柱面。
根据本发明上述实施例的用于固定光纤的支架及其制备方法，通过在支撑板上设置凹陷部位，实现了宽温下光电子器件光纤耦合输出功率的稳定性，提高了带尾纤输出光电子器件模块耦合封装的可靠性。
附图说明
图1示意性示出了用于固定光纤的支架的立体结构示意图；
图2示意性示出了用于固定光纤的支架的截面示意图；
图3示意性示出了用于固定光纤的支架的侧视图；
图4示意性示出了用于固定光纤的支架的俯视图；
图5示意性示出了用于固定光纤的支架的制备方法流程图；
图6A示意性示出了用于固定光纤的支架在制备过程中的平面结构示意图；
图6B示意性示出了用于固定光纤的支架在制备过程中的立体结构示意图。
【附图标记说明】：
10：支架底座模块；
20：支架连接模块；
101：第一底板；
102：第二底板；
201：第一支撑板；
202：第二支撑板；
301：第一凸起部；
302：第二凸起部；
303：第三凸起部；
304：第四凸起部；
305：第五凸起部；
306：第六凸起部；
401：第一凹陷部；
402：第二凹陷部；
403：第三凹陷部；
404：第四凹陷部。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
半导体激光器的长期稳定性、半导体激光器等光电子芯片与光纤耦合的效率在变温环境下的不变性是光电子器件耦合封装的重要指标，用于固定光纤的支架的材料、形貌、结构参数等是实现高可靠性耦合封装的关键。在本发明的实施例中，通过提供一种带有凹陷部的用于固定光纤的支架，并结合激光焊接技术实现光纤与半导体的光电子芯片的耦合固定，解决光电子器件耦合封装的可靠性问题。
图1示意性示出了用于固定光纤的支架的立体结构示意图；图2示意性示出了用于固定光纤的支架的截面示意图；图3示意性示出了用于固定光纤的支架的侧视图；图4示意性示出了用于固定光纤的支架的俯视图。
如图1～4所示，一种用于固定光纤的支架包括：支架底座模块10和支架连接模块20。
支架底座模块10包括第一底板101、第二底板102、第一支撑板201和第二支撑板202，第一底板101和第二底板102呈对称分布，第一支撑板201与第一底板101相互垂直，第二支撑板202与第二底板102相互垂直，第一支撑板201与第二支撑板202相互平行且呈对称分布。
第一支撑板201和第二支撑板202中任一个均包括至少一对凹陷部，在第一支撑板201的成对的凹陷部之间设有第一凸起部301，在第二支撑板202的成对的凹陷部之间设有第二凸起部302。
支架连接模块20设置于第一凸起部301和第二凸起部302上，形成具有中空结构的支架。
根据本发明的实施例，第一底板101和第一支撑板201形成第一直角支架，第二底板102与第二支撑板202形成第二直角支架，第一直角支架和第二直角支架对称分布，将需要被固定的光纤上的金属管与固定管芯的金属热沉通过激光焊接连接在一起。
根据本发明的实施例，第一支撑板201和第二支撑板202中任一个支撑板的第一高度H1可以为0.98mm～1.3mm，优选为0.98mm～1.22mm。
根据本发明的实施例，用于固定光纤的支架的厚度D1可以为0.1mm～0.2mm，优选为0.15mm；用于固定光纤的支架的宽度A1可以为1.5mm～3.5mm，优选为3.2mm。
根据本发明的实施例，用于固定光纤的支架在光纤延伸方向上的长度B1可以为2mm以上，优选为2mm～3.5mm，可以是3mm。
根据本发明的实施例，将用于固定光纤的支架在光纤延伸方向上的长度设置在2mm以上，增加了用于固定光纤的支架和与固定光纤的焊接点之间的距离，这样有利于减少因为焊接应力造成的光纤耦合点位移，提升管光纤的稳定性，进而提升带尾纤输出的光电子器件模块耦合焊接的可靠性。
根据本发明的实施例，第一支撑板201的凹陷部的形状与第二支撑板202的凹陷部的形状相同。第一支撑板201的凹陷部的数量与第二支撑板202的凹陷部的数量相同，优选地，每一个支撑板上凹陷部的数量为2，即第一支撑板201的成对的凹陷部包括第一凹陷部401和第二凹陷部402。第二支撑板202的成对的凹陷部包括第三凹陷部403和第四凹陷部404。
根据本发明的实施例，每一个凹陷部的长度B2可以为0.3mm～0.7mm，优选为0.5mm，每一个凹陷部的第三高度H3可以为0.4mm～0.7mm，优选为0.5mm。
根据本发明的实施例，在每个支撑板上设有凹陷部，可以隔离固定光纤的焊接点与支架连接模块之间的应力传输，在宽温度变化条件下，固定光纤的支架的各部分均会存在热胀冷缩现象，热应力通过与固定光纤的焊接点直接传输到光纤上，造成光纤移位，从而改变光电子器件耦合光纤输出功率的变化，通过凹陷结构的设计，可以一定程度减少这种热应力的传输，从而实现宽温下光电子器件光纤耦合输出功率的稳定性，提高耦合焊接的可靠性。
根据本发明的实施例，第一凹陷部401和第二凹陷部402之间设有第一凸起部301，第一凹陷部401和第一支撑板201的一端之间设有第三凸起部303，第二凹陷部402和第一支撑板201的另一端之间设有第四凸起部304；第三凹陷部403和第四凹陷部404之间设有第二凸起部302，第三凹陷部403和第二支撑板202的一端之间设有第五凸起部305，第四凹陷部404和第二支撑板202的另一端之间设有第六凸起部306。
根据本发明的实施例，第一凸起部和第二凸起部中任一个凸起部的宽度B3可以为0.5mm～1mm，优选为0.73mm～0.77mm。
根据本发明的实施例，第三凸起部303、第四凸起部304、第五凸起部305以及第六凸起部306作为固定光纤位置的焊接点，用于固定与光纤连接的柱状金属管，这四个凸起部中任一个凸起部的第二高度H2可以为0.6mm～1.2mm，优选为0.75mm～0.85mm。第二高度H2与第三高度H3的差值需要在0.2mm～0.7mm之间。
根据本发明的实施例；支架连接模块设置于第一凸起部和第二凸起部上，形成的中空结构的内部宽度A2可以为0.85mm～1.20mm，优选为0.9mm～0.94mm。
根据本发明的实施例，支架底座模块10和支架连接模块20可以是一体化结构，加工更为方便。
根据本发明的实施例，用于固定光纤的支架的材料可以包括但不限于镍、可划等金属材料。
根据本发明的实施例，支架连接模块20的形状可以包括但不限于半圆弧柱面，圆弧的直径需要根据与光纤连接的柱状金属管的直径确定，圆弧的直径需要比柱状金属管的直径大0.05mm～0.15mm。
根据本发明的实施例，半圆弧柱面可以固定第一底板101、第二底板102、第一支撑板201和第二支撑板202的相对位置，且半圆弧柱面设计也可以减少热应力的影响，提高耦合的稳定性以及变温环境下半导体激光器等光电子芯片与光纤耦合效率的不变性等性能。
根据本发明的实施例，用于固定光纤的支架的横截面的形状可以包括但不限于“Ω”形。
根据本发明的实施例，用于固定光纤的支架的横截面的形状为“Ω”形，有利于光纤从中间通过，用于夹持固定光纤。
图5示意性示出了用于固定光纤的支架的制备方法的流程图。如图5所示，所述制备方法可以包括步骤S501～S503。
在步骤S501中，提供一个基板。
根据本发明的实施例，所述基板的材料可以包括但不限于镍、其他可划的金属材料。
图6A示意性示出了用于固定光纤的支架在制备过程中的平面结构示意图；图6B示意性示出了用于固定光纤的支架在制备过程中的立体结构示意图。
参见图6A和图6B，在步骤S502中，将基板压制成含有支架底座模块10和支架连接模块20的图案的平面结构，支架底座模块10中的所述第一支撑板101和所述第二支撑板102中任一个均包括至少一对凹陷部。
根据本发明的实施例，支架底座模块10和支架连接模块20可以是一体化结构，在压制过程中一次成型。将基板压制成含有支架底座模块10和支架连接模块20的图案的平面结构，支架底座模块10中的第一支撑板101包括第一凹陷部401和第二凹陷部402，第二支撑板202中包括第二凹陷部403和第四凹陷部404。
在步骤S503中，将平面结构通过模具制作成包括支架底座模块10和支架连接模块20的支架。
根据本发明的实施例，可以利用模具对在步骤S502中得到的平面结构进行加工，最终得到如图1所示的有支架底座模块10和支架连接模块20的用于固定光纤的支架。
根据本发明的实施例，将平面结构通过模具制作成有支架底座模块10和支架连接模块20的过程中还包括：通过模具制做的支架连接模块20的形状可以包括但不限于半圆弧柱面。
根据本发明的实施例，为了提高光电子器件耦合封装可靠性，通过模具制造的用于固定光纤的支架需进行退火处理，同时需优化支架的结构参数，提高焊接的稳定性。
根据本发明的实施例，本发明提供的用于固定光纤的支架适应于各种波长的半导体激光器、超辐射激光二极管、探测器等半导体光电子器件模块的耦合封装用的光纤固定。
根据本发明的实施例，本发明提供的新型的用于固定光纤的支架的材料、形貌、结构参数直接影响和决定了带尾纤输出光电子器件耦合封装的功率、光谱等参数的稳定性和环境的适应性，直接决定了应用光电子器件的系统的效能，是核心技术指标，本发明通过设计用于固定光纤的支架的结构参数、形貌等方案，提高光电子器件耦合封装可靠性和效率的，对应用于光纤通信、光纤传感、光纤激光器等系统的半导体光电子器件可靠性等性能提升有重要的意义。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。再者，单词"包含"不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面发明的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于固定光纤的支架，其特征在于，包括：支架底座模块和支架连接模块；
所述支架底座模块包括第一底板(101)、第二底板(102)、第一支撑板(201)和第二支撑板(202)，所述第一底板(101)和所述第二底板(102)呈对称分布，所述第一支撑板(201)与所述第一底板(101)相互垂直，所述第二支撑板(202)与所述第二底板(102)相互垂直，所述第一支撑板(201)与所述第二支撑板(202)相互平行且呈对称分布；
所述第一支撑板(201)和所述第二支撑板(202)中任一个均包括至少一对凹陷部，在所述第一支撑板的成对的凹陷部之间设有第一凸起部(301)，在所述第二支撑板的成对的凹陷部之间设有第二凸起部(302)；
所述支架连接模块(20)设置于所述第一凸起部(301)和所述第二凸起部(302)上，形成具有中空结构的支架。
2.根据权利要求1所述的支架，其中，所述支架在光纤延伸方向上的长度(B1)的范围包括2mm～3.5mm，所述支架的厚度(D1)的范围包括0.1mm～0.2mm，所述支架的宽度(A1)的范围包括1.5mm～3.5mm，所述中空结构的内部宽度(A2)的范围包括0.85～1.20mm，所述第一支撑板(201)和所述第二支撑板(202)中任一个支撑板的第一高度(H1)的范围均包括0.98mm～3mm。
3.根据权利要求1所述的支架，其中，所述第一支撑板(201)的凹陷部的数量与所述第二支撑板(202)的凹陷部的数量相等，所述第一支撑板(201)的凹陷部的尺寸与所述第二支撑板(202)的凹陷部的尺寸相同；
所述凹陷部的长度(B2)的范围包括0.3mm～0.7mm，所述凹陷部的第三高度(H3)的范围包括0.4mm～0.7mm。
4.根据权利要求1或3所述的支架，其中，所述成对的凹陷部与所述第一支撑板(201)的两端之间分别设有第三凸起部(303)和第四凸起部(304)，所述成对的凹陷部与所述第二支撑板(202)的两端之间分别设有第五凸起部(305)和第六凸起部(306)；
所述第一凸起部(301)和所述第二凸起部(302)中任一个凸起部的宽度(B3)的范围均包括0.5mm～1mm，所述第三凸起部(303)、所述第四凸起部(304)、所述第五凸起部(305)和所述第六凸起部(306)中任一个凸起部的第二高度(H2)的范围均包括0.6mm～1.2mm，所述第二高度(H2)与所述第三高度(H3)的差值范围包括0.2～0.7mm。
5.根据权利要求1所述的支架，其中，所述支架底座模块(10)和所述支架连接模块(20)为一体化结构。
6.根据权利要求1所述的支架，其中，所述支架连接模块(20)的形状包括半圆弧柱面。
7.根据权利要求6所述的支架，其中，所述半圆弧柱面的半圆弧的直径比与光纤连接的柱状金属管的直径大0.05mm～0.15mm。
8.根据权利要求1所述的支架，其中，所述支架的横截面的形状包括“Ω”形。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的支架的制备方法，包括：
提供一个基板；
将所述基板压制成含有所述支架底座模块(10)和所述支架连接模块(20)图案的平面结构，所述支架底座模块(10)中的所述第一支撑板(201)和所述第二支撑板(202)中任一个均包括至少一对凹陷部；
将所述平面结构通过模具制作成包括所述支架底座模块(10)和所述支架连接模块(20)的支架。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，将所述平面结构通过模具制作成有所述支架底座模块(10)和所述支架连接模块(20)的支架包括：
通过模具制做的所述支架连接模块(20)的形状包括半圆弧柱面。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN2567837Y (zh) * | 2002-08-05 | 2003-08-20 | 刘胜 | 一种半导体激光发射模块 |
| CN202886656U (zh) * | 2012-07-27 | 2013-04-17 | 北京大族天成半导体技术有限公司 | 适用活动光纤连接头的光纤耦合结构 |
| CN105281197A (zh) * | 2015-11-11 | 2016-01-27 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 一种抗冲击能力强的半导体光源封装结构 |
| CN209266832U (zh) * | 2019-01-08 | 2019-08-16 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种泵浦激光器 |
| CN112965236A (zh) * | 2021-02-19 | 2021-06-15 | 无锡亮源激光技术有限公司 | 光斑均匀化装置 |
-
2021
- 2021-12-14 CN CN202111526442.6A patent/CN114200607A/zh active Pending
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