CN206820247U - Dfb激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种DFB激光器，包括TO管座，TO管帽，激光芯片热沉，激光器芯片，背光监控芯片，探测芯片热沉，基板，该激光器还包括热敏电阻，热电制冷器；热电制冷器装配于TO管座上，且置于基板的下方；基板上方布置有热敏电阻、激光芯片热沉和探测芯片热沉；激光器芯片设置在激光芯片热沉上；背光监控芯片布置在探测芯片热沉上；TO管帽置于所述所有器件上方，且TO管座、TO管帽、芯片热沉须同轴安装。本实用新型将热电制冷器封装于DFB激光器内部，其低功耗且温度稳定，且该热电制冷器能对该激光器的温度进行精准控制，可有效抑制啁啾，实现了DFB激光器的波分复用。本实用新型采用了同轴封装，体积小，成本低，可大量应用在长途干线网络中。

Description

DFB激光器

技术领域

本实用新型涉及一种光通信器件，特别涉及一种DFB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。

实用新型内容

为了解决现有DFB激光器存在的啁啾缺陷，本实用新型采用集成芯片技术以及低功耗的热电制冷技术，采用同轴封装，提供了一种小型化波分复用的DFB激光器。

本实用新型提供了一种DFB激光器，包括TO管座1，TO管帽4，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，基板9，该激光器还包括热电制冷器2，热敏电阻3；热电制冷器2装配于TO管座1上，且置于基板9的下方；基板9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设置在激光芯片热沉5上；背光监控芯片7布置在探测芯片热沉8上；TO管帽4置于所述所有器件上方，且TO管座1、TO管帽4、激光器芯片6须同轴安装。

所述激光器芯片6的镭射线同轴于TO管座1中心。

所述背光监控芯片7的贴装与所述激光器芯片6成固定角度。

所述背光监控芯片7的贴装与所述激光器芯片6所成角度为7°±1°。

所述热电制冷器2通过环氧胶贴装到所述TO管座1上。

所述激光器芯片6通过金硒焊料贴装到激光芯片热沉5上。

所述激光器芯片6和激光芯片热沉5在金线键合时须实施多线平等键合。

所述TO管座的通信传输速率满足2.5G通信传输数率。

所述基板采用钨铜基板。

所述热敏电阻3和背光监控芯片7均采用环氧胶贴装。

本实用新型将热电制冷器封装于DFB激光器内部，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。本实用新型采用了同轴封装，体积小，成本低，可大量应用在长途干线网络中。

附图说明

图1是本实用新型的结构图。

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(PD)芯片，8-探测芯片热沉，9-钨铜基板

具体实施方式

小型化激光发射器的热电制冷技术是在激光器芯片的热沉下方贴装一只热电制冷器，热电制冷器的下方紧贴着密封TO管座，使其芯片能够更好的散热。热电制冷器能够精确控制芯片的温度，因为激光器芯片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。本实用新型的热电制冷器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。

如图1所示，本实用新型包括TO管座1，TO管帽4，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，基板9，该激光器还包括热电制冷器2，热敏电阻3；热电制冷器2装配于TO管座1上，且置于基板9的下方；基板9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设置在激光芯片热沉5上；背光监控芯片7布置在探测芯片热沉8上；TO管帽4置于所述所有器件上方，TO管座1、TO管帽4、激光器芯片6须同轴安装。

本实用新型采用特制的TO-8封装结构。TO管座1必须满足2.5G通信传输数率。TO管座1、TO管帽4、激光器芯片6这几个零件在组装时必须同轴安装，激光器芯片6(LD)的镭射线须同轴于底座，以便得到更好的耦合效率。背光监控芯片7的贴装应与激光器芯片6成一定角度，角度控制在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通过金锡焊料贴装到激光芯片热沉5上，然后金锡焊接基板9上，热敏电阻3、背光监控芯片7(PD)用环氧胶进行贴装到基板9上，然后将基板9银胶粘贴到热电制冷器2上，对半导体激光芯片及其热沉进行金线键合时要求进行多线平等键合，以达到减少电感，提高频率传输性能。然后把TO管帽焊接到TO底座1上，完成了TO产品的封帽。

在传输10Gbps速率信号的条件下，测试本实用新型的眼图特性，波形累计1000个点，眼图余量在10％以上，消光比4dB以上，实现了DFB激光器的波分复用。

通过测试证明：本实用新型已经能够实现高速、长距离稳定波长的传输。

本实用新型通过控制传统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，本实用新型采用行业能用的同轴封装尺寸，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。

由于本实用新型的成功应用，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。而本实用新型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。

Claims (10)

1.一种DFB激光器，包括TO管座(1)，TO管帽(4)，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)，基板(9)，其特征在于：该激光器还包括热电制冷器(2)，热敏电阻(3)；热电制冷器(2)装配于TO管座(1)上，且置于基板(9)的下方；基板(9)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)设置在激光芯片热沉(5)上；背光监控芯片(7)布置在探测芯片热沉(8)上；TO管帽(4)置于上述所有器件上方，且TO管座(1)、TO管帽(4)、激光器芯片(6)须同轴安装。

2.根据权利要求1所述的DFB激光器，其特征在于：所述激光器芯片(6)的镭射线同轴于TO管座(1)中心。

3.根据权利要求1所述的DFB激光器，其特征在于：所述背光监控芯片(7)的贴装与所述激光器芯片(6)成固定角度。

4.根据权利要求3所述的DFB激光器，其特征在于：所述背光监控芯片(7)的贴装与所述激光器芯片(6)所成角度为7°±1°。

5.根据权利要求1所述的DFB激光器，其特征在于：所述热电制冷器(2)通过环氧胶贴装到所述TO管座(1)上。

6.根据权利要求1所述的DFB激光器，其特征在于：所述激光器芯片(6)通过金硒焊料贴装到激光芯片热沉(5)上。

7.根据权利要求1所述的DFB激光器，其特征在于：所述激光器芯片(6)和激光芯片热沉(5)在金线键合时须实施多线平等键合。

8.根据权利要求1所述的DFB激光器，其特征在于：所述TO管座的通信传输速率满足2.5G通信传输数率。

9.根据权利要求1所述的DFB激光器，其特征在于：所述基板采用钨铜基板。

10.根据权利要求1所述的DFB激光器，其特征在于：所述热敏电阻(3)和背光监控芯片(7)均采用环氧胶贴装。