CN203415815U - 同轴封装制冷型激光器管芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种同轴封装制冷型激光器管芯，该管芯包括：TO-Can底座、制冷器、金属热沉、陶瓷热沉、激光器芯片、电容、热敏电阻、背光监控二极管、带透镜的封帽、引线；制冷器贴装在TO-Can底座的中心，金属热沉贴装在制冷器的制冷面，陶瓷热沉贴装在金属热沉的正面中心处，激光器芯片贴装在陶瓷热沉正面中心处，电容贴装在陶瓷热沉正面的左下方，靠近激光器芯片的位置，热敏电阻贴装在陶瓷热沉正面的右下方，靠近激光器芯片的位置，背光监控二极管贴装在陶瓷热沉的正面或金属热沉上，位于激光器芯片的出光面的相反方向，靠近激光器芯片的位置，引线分布在TO-Can底座的外侧，数量为7根。应用本实用新型，可以提高激光器管芯稳定性。

Description

同轴封装制冷型激光器管芯

技术领域

本实用新型涉及光通信领域，尤其涉及一种同轴封装（TO-Can，Transistor Outline-Can）制冷型激光器管芯。

背景技术

TO-Can激光器管芯与蝶形封装激光器管芯相比，具有结构简单，元件紧凑，容易批量生产，成本低等特点，但由于传统的TO-Can激光器管芯内部不具有冷却组件，其性能受温度变化的影响，如果激光器芯片温度过高时，发射光波长可能会发生漂移，并且啁啾效应大，性能稳定性较差，不能满足激光器在宽温度范围内操作的应用条件和需要。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供了一种同轴封装制冷型激光器管芯，提升激光器管芯的性能稳定性。

为达到上述目的，本实用新型实施例提供的一种同轴封装制冷型激光器管芯，包括：TO-Can底座、制冷器、金属热沉、陶瓷热沉、激光器芯片、电容、热敏电阻、背光监控二极管、带透镜的封帽、引线；所述TO-Can底座与所述带透镜的封帽相连接，所述带透镜的封帽内设有所述制冷器、所述金属热沉、所述陶瓷热沉、所述激光器芯片、所述电容、所述热敏电阻、所述背光监控二极管，所述制冷器贴装在所述TO-Can底座的中心，所述金属热沉贴装在制冷器的制冷面，所述陶瓷热沉贴装在所述金属热沉的正面中心处，所述陶瓷热沉的正面贴装所述激光器芯片、所述电容、所述热敏电阻、所述背光监控二极管；所述引线分布在TO-Can底座的外侧。

较佳地，所述激光器芯片贴装在所述陶瓷热沉正面中心处。

较佳地，所述激光器芯片的出光面的出光光轴与所述TO-Can底座的中心轴、所述带透镜的封帽的中心轴一致。

较佳地，所述电容贴装在所述陶瓷热沉正面的左下方，靠近所述激光器芯片的位置。

较佳地，所述热敏电阻贴装在所述陶瓷热沉正面的右下方，靠近所述激光器芯片的位置，或，所述热敏电阻贴装在所述金属热沉的顶面，靠近所述激光器芯片的位置。

较佳地，所述背光监控二极管贴装在所述陶瓷热沉的正面，位于所述激光器芯片的出光面的相反方向，靠近所述激光器芯片的位置，或，所述背光监控二极管贴装在所述陶瓷热沉下方的金属热沉上，靠近所述激光器芯片的位置，所述背光监控二极管的光敏面与所述激光器芯片的出光面反向。

较佳地，所述背光监控二极管的中心轴与所述激光器芯片出光光轴具有6°～9°夹角。

较佳地，所述引线数量为7根，6根为激光器管芯的功能引线，1根为接地引线。

较佳地，所述激光器管芯的功能引线，分别连接所述背光探测二极管的阳极、所述制冷器的正极、所述制冷器的负极、所述激光器芯片的激光器二极管的正极、所述激光器芯片的调制器的正极、所述热敏电阻的一端。

较佳地，所述接地引线，与所述背光探测二极管的负极、所述激光器芯片的激光器二极管的负极、所述激光器芯片的调制器的负极、所述热敏电阻另一端相连接。

由上述可见，本实用新型实施例的技术方案中，激光器管芯采用TO-Can结构，在封装过程中，除封装金属热沉、陶瓷热沉、激光器芯片、电容、背光监控二极管等元件外，同时封装制冷器和热敏电阻来控制激光器管芯温度，当热敏电阻监控到激光器芯片工作温度超过规定的温度范围时，触发制冷器工作，制冷器通过增加注入的电流吸收激光器芯片工作产生的热量，实现制冷，降低激光器管芯温度，提升激光器管芯的性能稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1为本实用新型实施例同轴封装制冷型激光器管芯的主视结构示意图；

图2为本实用新型实施例同轴封装制冷型激光器管芯俯视示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型中，为解决传统TO-Can激光器管芯内部由于不具有冷却组件，当激光器管芯温度过高时，其发射光波长可能会发生漂移，啁啾效应大，导致激光器性能不稳定的问题，提出了一种TO-Can制冷型激光器管芯，该激光器管芯采用TO-Can结构，在封装过程中，除封装金属热沉、陶瓷热沉、激光器芯片、电容、背光监控二极管等元件外，同时封装制冷器和热敏电阻来控制激光器管芯温度，制冷器贴装在TO-Can底座的中心上，金属热沉的底面贴装在制冷器的制冷面，金属热沉的正面贴装携带有激光器芯片、电容、热敏电阻、背光监控二极管的陶瓷热沉，激光器芯片工作温度过高时，产生的热量将依次通过陶瓷热沉、金属热沉传递至制冷器，制冷器通过增加注入的电流吸收热量，降低激光器管芯温度，提升激光器管芯的性能稳定性。

图1为本实用新型实施例同轴封装制冷型激光器管芯的主视结构示意图。参见图1，包括：TO-Can底座101、制冷器102、金属热沉103、陶瓷热沉104、激光器芯片105、电容106、热敏电阻107、背光监控二极管108、带透镜的封帽109、引线110；其中，

TO-Can底座101与带透镜的封帽109相连接；带透镜的封帽109内部封装制冷器102、金属热沉103、陶瓷热沉104、激光器芯片105、电容106、热敏电阻107、背光监控二极管108。

制冷器102，采用导电焊料焊接或环氧胶粘工艺贴装在TO-Can底座101的中心，用于控制激光器管芯的温度，通过改变注入电流的大小改变吸热量。

金属热沉103，采用热导率高的WCu合金材料制作，金属热沉103的底面采用导电焊料焊接或环氧胶粘工艺贴装在制冷器102的制冷面，用于将激光器芯片105产生的热量传递至制冷器102。

陶瓷热沉104，采用热导率高且热膨胀系数小的氮化铝材料制作，采用导电焊料焊接或环氧胶粘工艺贴装在金属热沉103的正面中心处，陶瓷热沉104贴装有激光器芯片105、电容106、热敏电阻107、背光监控二极管108，用于将激光器芯片105产生的热量传递到金属热沉103。

激光器芯片105，采用共晶焊接工艺贴装在陶瓷热沉104正面中心处，其出光面的出光光轴与TO-Can底座101的中心轴、带透镜的封帽109的中心轴一致。

电容106，采用环氧胶粘工艺贴装在陶瓷热沉104正面的左下方，靠近激光器芯片105的位置，通过金丝键合工艺与激光器芯片105进行电气连接，用于滤除供给激光器芯片105的电源噪声。

热敏电阻107，采用导电焊料焊接或环氧胶粘工艺贴装在陶瓷热沉104正面的右下方，靠近激光器芯片105的位置，用于对激光器芯片105的温度进行监测，当激光器芯片105温度超过规定温度时，触发制冷器102开始工作。

本实用新型实施例中，热敏电阻107贴装在陶瓷热沉104正面的右下方，靠近激光器芯片105的位置，以精确监测激光器芯片105的工作温度，并触发制冷器102开始工作，将激光器芯片105温度变化锁定在0.8°C以内。

在实用应用中，在对激光器管芯性能稳定性要求不是十分严格的情况下，热敏电阻107可以贴装在金属热沉103的顶面，靠近激光器芯片105的位置，监测激光器芯片105的工作温度，并触发制冷器102开始工作，将激光器芯片105温度变化锁定在2°C以内。

背光监控二极管108，采用环氧胶粘工艺贴装在陶瓷热沉104的正面，位于激光器芯片105的出光面的相反方向，靠近激光器芯片105的位置，背光监控二极管108的中心轴与激光器芯片105出光光轴具有6°～9°夹角，用于监测激光器芯片105的背光功率。

在实际应用中，背光监控二级管108可以贴装在陶瓷热沉下方的金属热沉103上，靠激光器芯片105的位置，其光敏面与激光器芯片105出光面反向。

引线110，分布在TO-Can底座101的外侧，数量为7根，其中6根为激光器管芯的功能引线，分别连接背光探测二极管108的阳极、制冷器102的正极、制冷器102的负极、激光器芯片105的激光器二极管的正极、激光器芯片105的调制器的正极、热敏电阻107一端；1根为接地引线，与背光探测二极管108的负极、激光器芯片105的激光器二极管的负极、激光器芯片105的调制器的负极、热敏电阻107另一端相连接，用于将激光器管芯内部的元件与外部进行电连接。

制冷器102、金属热沉103、陶瓷热沉104、激光器芯片105、电容106、热敏电阻107、背光监控二极管108在TO-Can底座101上贴装完毕后，采用电阻焊接工艺将带透镜的封帽109与TO-Can底座101连接，完成激光器管芯的气密封装。

较佳地，在激光器管芯工作过程中，激光器芯片105的工作温度随外界环境温度的升高而升高，当热敏电阻107监测到激光器芯片105温度超出要求的工作温度范围时，触发制冷器102开始工作，激光器芯片105产生的热量经由陶瓷热沉104、金属热沉103传递到制冷器102的上表面，也就是制冷面，制冷器102通过增加注入的电流，吸收传递至的热量，实现制冷，防止因激光器芯片温度过高而造成发射光波长发生漂移，啁啾效应大，提高性能的稳定性。

图2为本实用新型实施例同轴封装制冷型激光器管芯俯视结构示意图，参见图2，包括：第一引线201、第二引线202、第三引线203、第四引线204、第五引线205、第六引线206、第七引线207。

其中，第一引线201与激光器芯片105的调制器的正极相连接；第二引线202与制冷器102的正极相连接；第三引线203与制冷器102的负极相连接；第四引线204与背光探测二极管108的阳极相连接；第五引线205与激光器芯片105的激光器二极管的正极相连接；第六引线206与热敏电阻107一端相连接；第七引线207为接地引线，与背光探测二极管108的负极、激光器芯片105的激光器二极管的负极、激光器芯片105的调制器的负极、热敏电阻107另一端相连接。

本实用新型提供了一种同轴封装制冷型激光器管芯，采用同轴封装结构，同时封装制冷器和热敏电阻来控制激光器管芯温度，当热敏电阻监控到激光器芯片工作温度超过规定温度范围时，触发制冷器工作，制冷器吸收激光器芯片工作产生的热量，实现制冷，降低激光器管芯温度，保证性能稳定性。

显然，本领域技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种同轴封装制冷型激光器管芯，其特征在于，包括：TO-Can底座、制冷器、金属热沉、陶瓷热沉、激光器芯片、电容、热敏电阻、背光监控二极管、带透镜的封帽、引线；其中， 

所述TO-Can底座与所述带透镜的封帽相连接，所述带透镜的封帽内封装所述制冷器、所述金属热沉、所述陶瓷热沉、所述激光器芯片、所述电容、所述热敏电阻、所述背光监控二极管，所述制冷器贴装在所述TO-Can底座的中心，所述金属热沉贴装在制冷器的制冷面，所述陶瓷热沉贴装在所述金属热沉的正面中心处，所述陶瓷热沉的正面贴装所述激光器芯片、所述电容、所述热敏电阻、所述背光监控二极管；所述引线分布在TO-Can底座的外侧。 

2.根据权利要求1所述的同轴封装制冷型激光器管芯，其特征在于， 

所述激光器芯片贴装在所述陶瓷热沉正面中心处。 

3.根据权利要求2所述的同轴封装制冷型激光器管芯，其特征在于， 

所述激光器芯片的出光面的出光光轴与所述TO-Can底座的中心轴、所述带透镜的封帽的中心轴一致。 

4.根据权利要求1所述的同轴封装制冷型激光器管芯，其特征在于， 

所述电容贴装在所述陶瓷热沉正面的左下方，靠近所述激光器芯片的位置。 

5.根据权利要求1所述的同轴封装制冷型激光器管芯，其特征在于，所述热敏电阻贴装在所述陶瓷热沉正面的右下方，靠近所述激光器芯片的位置，或，所述热敏电阻贴装在所述金属热沉的顶面，靠近所述激光器芯片的位置。 

6.根据权利要求2所述的同轴封装制冷型激光器管芯，其特征在于， 

所述背光监控二极管贴装在所述陶瓷热沉的正面，位于所述激光器芯片的出光面的相反方向，靠近所述激光器芯片的位置，或，所述背光监控二极管贴装在所述陶瓷热沉下方的金属热沉上，靠近所述激光器芯片的位 置，所述背光监控二极管的光敏面与所述激光器芯片的出光面反向。 

7.根据权利要求6所述的同轴封装制冷型激光器管芯，其特征在于， 

所述背光监控二极管的中心轴与所述激光器芯片出光光轴具有6°～9°夹角。 

8.根据权利要求1所述的同轴封装制冷型激光器管芯，其特征在于， 

所述引线的数量为7根，6根为激光器管芯的功能引线，1根为接地引线。 

9.根据权利要求8所述的同轴封装制冷型激光器管芯，其特征在于， 

所述激光器管芯的功能引线，分别连接所述背光探测二极管的阳极、所述制冷器的正极、所述制冷器的负极、所述激光器芯片的激光器二极管的正极、所述激光器芯片的调制器的正极、所述热敏电阻的一端。 

10.根据权利要求9所述的同轴封装制冷型激光器管芯，其特征在于， 

所述接地引线，与所述背光探测二极管的负极、所述激光器芯片的激光器二极管的负极、所述激光器芯片的调制器的负极、所述热敏电阻另一端相连接。 

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