CN1748316A - 用于半导体激光器的光功率监测 - Google Patents
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Abstract
一种用于光电子封装件中所用的半导体发光器件的功率监测装置，包括安装结构、发光器件和光探测监视器。安装结构具有安装面，发光器件和光探测监视器设在该安装面上。发光器件在监测输出端和有源输出端处提供所发出的光。光探测监视器具有光敏区，并设在安装结构的安装面上且接近发光器件的监测输出端。半球体材料成形为至少包括光探测监视器的光敏区和发光器件的监测输出端。半球体的外表面用作反射面，以便将来自发光器件的监测输出端的光反射至光探测监视器的光敏区。
Description
技术领域
本发明涉及光电子封装件，更具体地说，涉及到对通常用于这种封装件中的半导体激光器的光输出功率进行监测。
背景技术
用于发光器件的光电子封装方案设计成可允许这种发光器件和光学系统有效耦合。发光器件由控制电路来驱动，控制电路可以或未被容纳于带发光器件的光电子封装件中。然而，具有较高光耦合效率的紧凑型封装件仍然是合乎需要的。封装件还必须为发光器件和相关电路所产生的热量提供充分的热耗散。
另外，通常为了保证单个器件的恒定输出以及保证类似器件之间的标准输出，还需要监测发光器件的光功率。通常，通过将光探测器元件设在发光器件附近来进行光功率的监测。然而，放置光探测器会带来对整个光电子封装件的许多设计限制。例如，需要使光电子封装件尽可能地紧凑。还需要提供精确的光功率监测，其基本上不受发光器件和光探测器之间的对准偏差的影响。严格的对准或定位要求会大大增加制造光电子封装件的人工、时间和成本。
因此，改善现有技术中固有的上述和其它缺陷是非常有利的。
本发明的一个目的是提供一种新颖的和改进的功率监测装置，其可用于光电子封装件中所用的半导体激光器。
本发明的另一目的是提供一种用于半导体激光器的新颖的和改进的功率监测装置，其可容易地结合在任何现有的光电子封装件中。
本发明的另一目的是提供一种用于半导体激光器的新颖的和改进的功率监测装置，其可极大地简化光电子封装件的制造。
发明的公开
简要地说，为了实现本发明的根据其一个优选实施例的所需目的，公开了一种用于光电子封装件中所用的半导体发光器件的功率监测装置。该装置包括具有安装面的安装结构、发光器件以及光探测监视器(monitor photodetector)，发光器件在设在安装结构的安装面上的监测输出端处和有源输出端处提供所发出的光，光探测监视器具有设在安装结构的安装面上并接近发光器件的监测输出端的光敏区。形成材料的半球体，其至少包括光探测监视器的光敏区和发光器件的监测输出端。半球体的外表面用作反射器，用于将来自发光器件的监测输出端的光反射至光探测监视器的光敏区。由于半球体的内表面所反射的光的宽光谱带的原因，因此光探测监视器的定位是完全不重要的，基本上只需要处于半球体内即可。
本发明的所需目的还可在一种方法中实现，该方法用于安装光电子封装件中的半导体发光器件的功率监测装置。该方法包括这些步骤：提供具有安装面的安装结构，将带有发光输出端和监测输出端的发光器件设在安装结构的安装面上，将具有光敏区的光探测监视器设在安装结构的安装面上并接近发光器件的监测输出端。该方法还包括在安装面上形成半球体材料以便至少包括光探测监视器的光敏区和发光器件的监测输出端的步骤。半球体的外表面用作反射器，用于将来自发光器件的监测输出端的光反射至光探测监视器的光敏区。
附图简介
从以下结合附图所进行的优选实施例的详细介绍中，本领域的技术人员可容易领会本发明的上述和其它的以及更具体的目的，其中：
图1是根据本发明的光电子封装件的部分示意性的侧视图；
图2是图1所示光电子封装件的部分示意性的顶视图；
图3是图1所示光电子封装件的一个修改例的部分示意性的顶视图。
本发明的最佳实施方式
现在参见图1，图中显示了根据本发明的光电子封装件5。在这个实施例中，光电子封装件5包括支撑结构11。支撑结构11可以例如为半导体衬底、陶瓷衬底、散热片，或者带有和/或包含所需导热率的另一支撑材料。另外，支撑结构11实际上可具有任何所需的形状，并且在一些应用中可以为较大结构如陶瓷或印刷电路板的一部分。
在这个实施例中，发光器件10设在支撑结构11的表面上。可利用粘合剂、焊料等将器件10固定地连接在支撑结构11上。发光器件10例如可以是半导体激光器或类似的发光器件，其中需要它对光功率输出进行监测。在该具体示例中，发光器件10是一种边射型半导体激光器，其包括可发出由圆锥13表示的一个方向上的光和由圆锥14表示的反方向上的光的作用区12。
本领域的技术人员可以理解，大多数半导体发光器件通常以大致圆锥形光束形式来发光，其中不同类型的器件具有不同的发光幅度。另外，在这个具体示例中，圆锥14表示通常耦合到光电子系统中和将受监测的最受关注的光。此外，圆锥13所代表的光和圆锥14所代表的光包括直接相关联的类似光，因此圆锥14所代表的光的功率变化与圆锥13所代表的光具有类似的变化。
在这个实施例中，光探测器16设在支撑结构11的表面上，并接近发光器件10。可利用粘合剂、焊料等将光探测器16固定地连接到结构11上。光探测器16包括光敏区18，其对由圆锥13表示的光的波长非常敏感。光探测器16例如可以为PIN码光探测器、雪崩光探测器，或者是能够检测从发光器件10中发出的光的任何类似的光敏器件。
粘合剂材料19的半球体定位成可部分地封闭发光器件10和全部或基本上全部的光探测器16。粘合剂材料19例如可以是硅酮以及硅化合物、各种环氧树脂和塑料、水玻璃，或者具有所需粘合性能以及可传导圆锥13所表示的光的性能的其它材料。优选的是，以液态或半液态的形式来提供材料19，使得可如图所示地将成滴的材料放在发光器件10和光探测器16上，与表面的自然粘合通常地或自动地形成了半球体。另外，材料19和周围空气、气体或真空(如果封装件是气密式密封的)之间的折射率差异在表面上产生镜像效应，将来自发光器件10的光反射回半球体，如箭头17所示。
由于来自发光器件10的光通常以圆锥13所代表的形状来发出，所以反射光(箭头17)将覆盖较宽的区域，光探测器16的位置是完全不重要的。如图2所示，光探测器16实际上可沿着代表发光器件10纵轴线的直线，而设在半球体材料19内的任何地方。另外，如图3所示，由于材料19的半球体形状，光探测器16可设在来自发光器件10的光的直接传播路径的任一侧。如图3所示，发光器件10可设在略微靠近中心的任一侧，光探测器16可设在材料19所形成的半球体的相反侧。这里，本领域的技术人员可以理解，至少在一些应用中，材料19可用于将发光器件10和光探测器16之一或两者粘合固定在结构11的表面上，从而进一步简化了制造或装配过程。
因此，公开了一种新颖的和改进的功率监测装置，其可用于光电子封装件中所用的半导体激光器。这种用于半导体激光器的改进的功率监测装置可以容易地结合在现有的任何光电子封装件中，并极大地简化了光电子封装件的制造。通过大大减少发光器件和功率监测装置装配时的时间和工作量，就可更容易和更有效率地装配光电子封装件，从而大大减少了未对准的问题和成本。
本领域的技术人员可容易地想出对本文所示说明性实施例进行的各种变化和修改。这些修改和变化的程度未脱离本发明的精神，它们将包含在本发明的范围内，本发明的范围仅由以下权利要求的清楚阐述来限定。
已经以清晰和简明的术语来全面地介绍了本发明，使得本领域的技术人员能够理解并实施本发明，本发明要求得到权利要求书的保护。
Claims (11)
1.一种用于光电子封装件中所用的半导体发光器件的功率监测装置，其包括：
具有安装面的安装结构；
发光器件，其在监测输出端和有源输出端处提供所发出的光，所述发光器件设在所述安装结构的安装面上；
具有光敏区的光探测监视器，所述光探测监视器设在所述安装结构的安装面上并接近所述发光器件；和
半球体材料，其定位成至少包括所述光探测监视器的光敏区和所述发光器件的监测输出端，所述半球体的外表面用作反射器，以便将来自所述发光器件的监测输出端的光反射至所述光探测监视器的光敏区。
2.根据权利要求1所述的用于光电子封装件中所用的半导体发光器件的功率监测装置，其特征在于，所述发光器件是边射型半导体激光器，所述监测输出端是从后面发光的。
3.根据权利要求1所述的用于光电子封装件中所用的半导体发光器件的功率监测装置，其特征在于，所述半球体材料包括硅酮和硅化合物、各种环氧树脂和塑料以及水玻璃中的一种。
4.根据权利要求1所述的用于光电子封装件中所用的半导体发光器件的功率监测装置，其特征在于，所述半球体材料将所述发光器件和光探测监视器固定在所述安装结构的安装面上。
5.一种用于光电子封装件中所用的半导体发光器件的功率监测装置，其包括：
具有安装面的安装结构；
边射型半导体激光器，其在前面的有源输出端和后输出端处提供所发出的光，所述发光器件设在所述安装结构的安装面上；
具有光敏区的光探测监视器，所述光探测监视器设在所述安装结构的安装面上，并接近所述边射型半导体激光器的后输出端；
半球体材料，其定位成至少包括所述光探测监视器的光敏区和所述边射型半导体激光器的后输出端，所述半球体材料包括可对所述边射型半导体激光器所发出的一定频率的光进行传导的材料，所述半球体的外表面用作反射器，以便将来自所述边射型半导体激光器的后输出端的光反射至所述光探测监视器的光敏区。
6.根据权利要求5所述的用于光电子封装件中所用的半导体发光器件的功率监测装置，其特征在于，所述半球体材料包括硅酮和硅化合物、各种环氧树脂和塑料以及水玻璃中的一种。
7.根据权利要求5所述的用于光电子封装件中所用的半导体发光器件的功率监测装置，其特征在于，所述半球体材料将所述发光器件和光探测监视器固定在所述安装结构的安装面上。
8.一种安装用于光电子封装件中的半导体发光器件的功率监测装置的方法，包括步骤：
提供具有安装面的安装结构；
将带有发射光输出端和监测输出端的发光器件设在所述安装结构的安装面上；
将具有光敏区的光探测监视器设在所述安装结构的安装面上，并使其接近所述发光器件的监测输出端；以及
在所述安装面上形成半球体材料，使其至少包括所述光探测监视器的光敏区和所述发光器件的监测输出端，所述半球体的外表面用作反射器，以便将来自所述发光器件的监测输出端的光反射至所述光探测监视器的光敏区。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，形成所述半球体材料的步骤包括，传送成滴的材料，使得对所述安装面的自然粘附力一般形成了所述半球体。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，形成所述半球体材料的步骤包括，使用包括硅酮和硅化合物、各种环氧树脂和塑料以及水玻璃之一的材料。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，设置所述发光器件的步骤包括，将半导体边射型激光器定位成使得后面的光输出端位于所述半球体内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: OCLARO TECHNOLOGY LTD. Free format text: FORMER NAME: OCLARO TECHNOLOGY PLC Owner name: OCLARO TECHNOLOGY PLC Free format text: FORMER NAME: BOOKHAM TECHNOLOGY PLC |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: The British county of Northampton Patentee after: OCLARO TECHNOLOGY Ltd. Address before: The British county of Northampton Patentee before: OCLARO TECHNOLOGY PLC Address after: The British county of Northampton Patentee after: OCLARO TECHNOLOGY PLC Address before: The British county of Northampton Patentee before: Bookham Technology PLC |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20081126 Termination date: 20170209 |