CN1479125A - 半导体激光器蝶形封装器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体激光器蝶形封装器件，该器件包括：一蝶形管壳；一半导体致冷器烧焊在蝶形管壳里面；一带有半导体激光器、光纤和背光探测器及微波微带电路的硅热沉固定在半导体致冷器上；管壳引脚固定在蝶形管壳两侧；用互连金丝连接硅热沉上的微波微带电路和管壳引脚。本发明能够快速简便可靠高效地进行半导体激光器蝶形封装器件的耦合封装，无需人工精确调整光纤位置，达到提高生产效率，降低生产成本的目的，并且器件的高频特性和温度稳定性也较好。

Description

半导体激光器蝶形封装器件
技术领域
本发明属于半导体、光纤通信技术领域，更具体说是属于半导体激光器与光纤的蝶形封装耦合器件。
背景技术
在光纤通信技术中，通常采用半导体激光器作为光纤通信的信号源。为了将半导体激光器产生的激光导入光纤中，需要将半导体激光器耦合封装到某种特定的封装形式当中，达到将半导体激光器产生的光信号稳地可靠的耦合到光纤当中，以及将直流偏置、调制信号等电信号引入半导体激光器的目的。常见的耦合封装形式有同轴封装，蝶形封装，双列直插封装，小型双列直插封装等等。其中蝶形封装由于内部空间较大，通常安装有半导体致冷器和温敏电阻，并且能够放置一些微波微带电路。通过半导体制冷器和温敏电阻，结合外部控制电路，能够保证半导体激光保持一个恒定的工作温度，这对于发光波长等性能对工作温度十分敏感的半导体激光器十分重要；而微波微带电路对于减少封装对于半导体激光器高频响应特性的影响起到很明显的作用。由于蝶形封装的半导体激光器器件具有诸多的好处，使其在光纤通信的波分复用、高速率、长距离等应用领域成为广泛采用的一种封装形式。常见的半导体激光器蝶形封装器件中，光纤通常用激光焊接或胶粘的方式固定在蝶形管壳的台座上或者是管壳上附加的尾管中，这种耦合方式存在耦合对准困难，需要将光纤精密调整对准半导体激光器的出光位置，从而导致生产效率低下，对技术工人要求高，生产成本高的问题；并且在半导体激光器蝶形封装器件工作过程中，由于半导体激光器本身的发热，半导体制冷器的热量迁移作用，周围环境的温度变化等原因，会导致半导体激光器所在的位置与固定光纤的位置产生一定的温度梯度，这样材料的热胀冷缩并不一致，最终导致半导体激光器的位置与光纤的位置发生相对变化，影响器件的出光稳定性，严重时甚至会完全没有光输出。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种半导体激光器蝶形封装器件，该器件能够达到快速简便的进行半导体激光器与光纤的耦合工作，生产效率高，生产成本低，并且温度稳定性也较好。
本发明解决其技术问题的技术方案是：
本发明一种半导体激光器蝶形封装器件，其特征在于，该器件包括：一蝶形管壳；一半导体致冷器烧焊在蝶形管壳里面；一带有半导体激光器、光纤和背光探测器及微波微带电路的硅热沉固定在半导体致冷器上；管壳引脚固定在蝶形管壳两侧；用互连金丝连接硅热沉上的微波微带电路和管壳引脚。
其中在硅热沉的上面制成光纤V形槽、纵向V形槽4和背光V形槽；在硅热沉的上面与各V形槽的同一面制成微波微带电路以及对准标记，该对准标记与光纤V形槽和背光V形槽同轴向，在光纤V形槽和背光V形槽之间倒扣固定有一半导体激光器，在背光V形槽的另一端固定有一背光探测器；在光纤V形槽和半导体激光器的一侧制作有热敏电阻；一圆锥形头部的光纤用固化胶固定于光纤V形槽内。
其中硅热沉的背面制成有背面金属层。
其中在蝶形管壳的一端固定有一管壳尾管。
其中该管壳尾管用密封胶封堵。
本发明的有益效果是：能够快速简便可靠高效地进行半导体激光器蝶形封装器件的耦合封装，无需人工精确调整光纤位置，达到提高生产效率，降低生产成本的目的，并且器件的高频特性和温度稳定性也较好。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容以下结合附图和实施例对本发明进一步说明，其中：
图1是新型半导体激光器蝶形封装器件中硅热沉的主视图。
图2是新型半导体激光器蝶形封装器件中硅热沉沿横向中心轴方向的侧面剖面图。
图3是新型半导体激光器蝶形封装器件的内部结构图。
具体实施方式
在图1和图2的实施例中，利用湿法刻蚀的微机械加工技术在硅热沉1上分别制成光纤V形槽5、纵向V形槽4和背光V形槽3。然后使用微电子工艺在硅热沉1上制成微波微带电路2以及对准标记8，在硅热沉1的背面制成背面金层。在这个过程中，利用微机械加工技术和微电子工艺的精密性很容易保证严格对准光纤V形槽5和对准标记8的中心线。使用倒扣焊机将半导体激光器7的波导和解理面与对准标记8的相应标志对齐，并烧焊在微波微带电路2上。光纤10的头部通过磨制或高温拉制成型的办法得到圆锥形的形状，能够提高光纤10的数值孔径NA，从而提高光纤10与半导体激光器7的光耦合效率。光纤10在光纤V形槽5内调整好前后位置，并用紫外固化胶固定于光纤V形槽5内。纵向V形槽4提供一个半导体激光器7发出的激光进入光纤10的空间。由于半导体激光器7的波导位置利用对准标记8和光纤V形槽5的中心位置精确对准，并且光纤V形槽5的深度与光纤10的直径都经过了精确计算，使得光纤10的中心位置位于硅热沉1的表面位置上，这就保证了光纤10与半导体激光器7的出光位置的精确对位，从而很容易得就能够获得很高的耦合效率(视不同情况获得20％～60％的耦合效率)。在耦合对准过程中不需要很多的劳动力时间，对技术工人的技术水平要求也较低，这样在保证新型半导体激光器蝶形封装器件的耦合效率的同时，达到了提高生产效率，减少生产成本的目的。背光探测器9也利用倒扣焊机倒扣着焊接在硅热沉1上。半导体激光器7的背光通过背光V形槽3后端的斜面能够反射到背光探测器9的入光面上，并且该斜面的角度为54度，能够防止背光探测器9入光面的反射光影响半导体激光器7的工作状态。温敏电阻6和电感等器件也焊接在硅热沉1上。
在图3的实施例中，半导体致冷器14烧焊在蝶形管壳11里面，将带有半导体激光器7、光纤10和背光探测器9的硅热沉1烧焊在半导体致冷器14上。用互连金丝15连接硅热沉1上的微波微带电路2和管壳引脚13，光纤10从管壳尾管12伸出，并用密封胶密封管壳尾管12。盖上管壳盖(图中未画出)，在充氮环境下用平行缝焊机缝焊管壳盖。

Claims (5)

1、一种半导体激光器蝶形封装器件，其特征在于，该器件包括：
一蝶形管壳；
一半导体致冷器烧焊在蝶形管壳里面；
一带有半导体激光器、光纤和背光探测器及微波微带电路的硅热沉固定在半导体致冷器上；
管壳引脚固定在蝶形管壳两侧；
用互连金丝连接硅热沉上的微波微带电路和管壳引脚。
2、根据权利要求1所述的半导体激光器蝶形封装器件，其特征在于，其中在硅热沉的上面制成光纤V形槽、纵向V形槽和背光V形槽；在硅热沉的上面与各V形槽的同一面制成微波微带电路以及对准标记，该对准标记与光纤V形槽和背光V形槽同轴向，在光纤V形槽和背光V形槽之间倒扣固定有一半导体激光器，在背光V形槽的另一端固定有一背光探测器；在光纤V形槽和半导体激光器的一侧制作有热敏电阻；一圆锥形头部的光纤用固化胶固定于光纤V形槽内。
3、根据权利要求1或2所述的半导体激光器蝶形封装器件，其特征在于，其中硅热沉的背面制成有背面金属层。
4、根据权利要求1所述的半导体激光器蝶形封装器件，其特征在于，其中在蝶形管壳的一端固定有一管壳尾管。
5、根据权利要求4所述的半导体激光器蝶形封装器件，其特征在于，其中该管壳尾管用密封胶封堵。
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