CN213520693U - 一种激光器封装 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光器封装，涉及光通信的技术领域，主要解决了现有技术中激光器封装中，激光器采用竖贴安装方式热传导效果差的技术问题。该激光器封装包括信号发射管座、激光器组件和温控组件，温控组件安装在信号发射管座上，激光器组件平贴于温控组件背离信号发射管座的一面。激光器组件平贴于温控组件上，使得激光组件和温控组件能够直接进行热交换，进而增强激光器组件与温控组件之间的人传导能力，实现稳定的温度控制，以保证激光封装高速传输信号。优选技术方案中，通过增设镶嵌有透镜块的封装管帽形成高耦合效率的光路。

Description

一种激光器封装

技术领域

本实用新型涉及光通信的技术领域，尤其涉及一种激光器封装。

背景技术

随着信息技术的发展，社会对通信系统传输的速率要求在逐步提高，单通道信号速率从之前1.25G，10G往25G，50G发展，随着信号速率的提高，对高速信号的处理要求变高，同时，高速激光器对于温度和散热更敏感，要求在封装在解决高速信号的同时，加入温度控制系统，保持激光器处于恒温工作状态。

参照图5至图7，加入温度控制系统后，激光器距离高速发射管座表面的距离增加，进而使得高速信号线与激光器之间间距增加。进一步，因为打线距离过长，不利于信息高速传输，为此，现有技术通过在高速信号线与激光器之间设置有陶瓷垫片以解决高速信号线与激光器之间的走线问题。

进一步参照图5至图7，现有技术中的陶瓷垫片与高速信号线的侧壁抵靠连接，使得陶瓷垫片中的导电面为竖直设置，进而限定了温度控制系统的位置，削弱温度控制系统对激光器降温能力。

实用新型内容

本实用新型其中一个目的是为了提出一种激光器封装，解决了现有技术中激光器封装中，激光器采用竖贴安装方式散热效果差的技术问题。本实用新型优选实施方案中能够达到诸多有益效果，具体见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型的激光器封装包括信号发射管座、激光器组件和温控组件，温控组件安装在信号发射管座上，激光器组件平贴于温控组件背离信号发射管座的一面。

本实用新型一种优选或可选的技术方案中，激光器组件包括热沉板、激光器、光探测器和光反射器，热沉板安装在温控组件背离信号发射管座的一面，激光器、光探测器和光反射器平贴于热沉板背离温控组件的一面，激光器一侧的光照射在光探测器上，激光器另一侧的光照射在光反射器上，并通过光反射器改变照射在光反射器上光的传播方向。

本实用新型一种优选或可选的技术方案中，光反射器为45°反射镜。

本实用新型一种优选或可选的技术方案中，激光器封装还包括封装管帽，封装管帽罩在信号发射管座靠近激光器组件的一端，且激光器组件和温控组件位于封装管帽与信号发射管座之间形成的腔室内。封装管帽的顶部镶嵌有透镜块，经光反射器的反射光并穿过透镜块。

本实用新型一种优选或可选的技术方案中，热沉板上设置有导电层，导电层与信号发射管座、激光器和光探测器连接，以通过导电层将电能和/或电信号传输至激光器和光探测器。

本实用新型一种优选或可选的技术方案中，信号发射管座包括高速信号线，高速信号线与热沉板上和激光器连接的导电层连接。

本实用新型一种优选或可选的技术方案中，信号发射管座还包括底座和高速信号线座，高速信号线座与底座连接，且高速信号线座凸出于底座表面，用于固定高速信号线。高速信号线穿过高速信号线座，且高速信号线的一端凸出于高速信号线座远离底座一端的端面。高速信号线与热沉板上的导电层通过打线连接。

本实用新型一种优选或可选的技术方案中，信号发射管座还包括陶瓷垫片，陶瓷垫片至少包括第一导电面和第二导电面，第一导电面和第二导电面上设置有导电层，第一导电面上的导电层与第二导电面上的导电层连接，且第一导电面上的导电层与高速信号线连接，第二导电面上的导电层与热沉板上的导电层连接。

本实用新型一种优选或可选的技术方案中，温控组件包括温度感测单元、控制单元和TEC，温度感测单元位于热沉板上，且温度感测单元用于感测热沉板的温度。控制单元与温度感测单元和TEC连接，且控制单元基于温度感测单元感测信息控制TEC。

本实用新型一种优选或可选的技术方案中，TEC背离信号发射管座的一面与热沉板通过高导热银胶粘接。

本实用新型提供的激光器封装中至少具有如下有益技术效果：

本实用新型所述的激光器封装中，激光器组件平贴于温控组件上，使得激光组件和温控组件能够直接进行热交换，进而增强激光器组件与温控组件之间的人传导能力，实现稳定的温度控制，以保证激光封装高速传输信号。

此外，本实用新型优选技术方案还可以产生如下技术效果：

本实用新型一种优选或可选的技术方案中的激光器组件中将激光器平贴，并增设光反射器进一步改变激光器发射光的路径，以使激光器封装射出光线的路径与现有激光器封装射出光线的路径相同。需要特别说明的是，这里所述的激光器封装射出光线的路径与现有激光器封装射出光线的路径相同仅仅是指射出激光器封装后光线的路径，而不包含激光器封装内部光线路径。

本实用新型一种优选或可选技术方案中，封装管帽通过镶嵌透镜块达到聚焦透过透镜块的目的。进一步优选的，封装管帽通过透镜块聚焦的光线汇聚到光纤端。

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，下面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，下面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来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种优选或可选实施方式激光器封装的剖面示意图；

图2是本实用新型一种优选或可选实施方式激光器封装激光器平贴的示意图；

图3是本实用新型一种优选或可选实施方式激光器封装激光器平贴的示意图；

图4是本实用新型一种优选或可选实施方式温度控制组件的控制简图

图5是现有技术中25G以及以上速率的高速发射管座的示意图；

图6是现有技术中单一陶瓷垫片的高速发射管座的示意图；

图7是现有技术中两个陶瓷垫片的高速发射管座的示意图。

图中：100-信号发射管座；110-高速信号线；120-底座；130-高速信号线座； 140-陶瓷垫片；141-第一导电面；142-第二导电面；200-激光器组件；210-热沉板；211-导电层；220-激光器；230-光探测器；240-光反射器；300-温控组件； 310-温度感测单元；320-控制单元；330-TEC；400-封装管帽；410-透镜块；500- 传统陶瓷垫片。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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方式，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图3，本实用新型优选或可选的实施方式中，激光器封装包括信号发射管座100、激光器组件200和温控组件300，温控组件300安装在信号发射管座100上，激光器组件200平贴于温控组件300背离信号发射管座100 的一面。

上述优选实施例中，将激光器组件200平贴与温控组件300上，使得激光器组件200能够直接与温控组件300进行热交换，进而加快了激光器组件200 的散热性能。需要说明的是，温控组件300的一个目的是使激光器组件200为此在一个适宜的工作温度，进而保证激光器组件200处于较好的工作状态。具体的，当激光器组件200的温度偏高，温控组件300对激光器组件200进行加热，当激光器组件200温度偏低，温控组件300对激光器组件200进行制冷。

作为本实用新型一种进一步优选或可选的实施方式，激光器组件200与信号发射管座100靠近温控组件300一端的端面平行。

作为一种优选或可选的实施方式，温控组件300通过高导热银胶固定粘接在信号发射管座100上。进一步优选或可选的，激光器组件200通过高导热银胶固定粘接在温控组件300背离信号发射管座100的一面。

上述优选实施例中，高导热银胶尽可能减小温控组件300与激光器组件200 之间的热阻，进而提高激光器组件200与温控组件300之间热传递性能。

参照图1至图3，本实用新型一种进一步优选或可选实施方式中，激光器组件200包括热沉板210、激光器220、光探测器230和光反射器240，热沉板 210安装在温控组件300背离信号发射管座100的一面，激光器220、光探测器 230和光反射器240平贴于热沉板210背离温控组件300的一面，激光器220 一侧的光照射在光探测器230上，激光器220另一侧的光照射在光反射器240 上，并通过光反射器240改变照射在光反射器240上光的传播方向。

上述优选实施例中提供了一种激光器220平贴时，激光器220发射光光路的解决方案。具体的，光反射器240改变光路方向，进而使得激光器220平贴发射光的光路能够经过光反射器240调整为与传统方案中激光器220竖贴发射光的光路方向相同，进而使得本实用新型所述的激光器封装能够与现有技术中和激光器220竖贴的激光器封装配套是使用的零部件配套使用。

参照图1，本实用新型一种进一步优选或可选的实施方式，光反射器240 为45°反射镜。需要说明的是，上述45°反射镜是指，激光器220发射光光路的入射角为45°，进而照射在光反射器240上的光线的光路发生90°偏转。

作为本实用新型一种优选或可选的实施方式，光反射器240通过非导电胶粘接固定在热沉板210上。

参照图1，激光器220和光探测器230平贴于热沉板210上，激光器220 靠近光探测器230的一侧的发射光照射在光探测器230上，以通过光探测器230 监控激光器220的工作状态。作为本实用新型一种优选或可选的实施方式，光探测器230为监控光电二极管。

参照图1，本实用新型一种进一步优选或可选的实施方式中，激光器封装还包括封装管帽400，封装管帽400罩在信号发射管座100靠近激光器组件200 的一端，且激光器组件200和温控组件300位于封装管帽400与信号发射管座 100之间形成的腔室内。封装管帽400的顶部镶嵌有透镜块410，经光反射器 240的反射光并穿过透镜块410。

进一步参照图1，一种优选或可选的实施方式，透镜块410对光进行聚焦，且最终将光线汇聚到光纤端，进而形成高耦合效率的光路。

作为本实用新型一种优选或可选的实施方式，封装管帽400通过电阻焊焊接在信号发射管座100上。

参照图2和图3，本实用新型一种进一步优选或可选的实施方式中，热沉板210上设置有导电层211，导电层211与信号发射管座100、激光器220和光探测器230连接，以通过导电层211将电能和/或电信号传输至激光器220和光探测器230。

作为一种优选或可选的实施方式，热沉板210为陶瓷热沉板。进一步优选的，导电层211通过表面金属化工艺镀金形成。

本实用新型一种优选或可选的实施方式中，激光器220和光探测器230与热沉板210上的导电层211通过导电银胶固定粘接。

具体的，激光器220的正电极通过金线与热沉板210上的导电层211连接。激光器220的负极位于在激光器220的底部，并且激光器220的负极通过金锡焊料与导电层211焊接。监控光电二极管的正极通过金线与热沉板210上的导电层211连接；监控光电二极管的负极位于监控光电二极管的底部，并且监控光电二极管的负极通过导电银胶与热沉板210上的导电层211连接。

上述优选实施例中，激光器220与导电层211通过金锡焊料焊接不仅能够保证激光器220与导电层211之间的连接强度，还能保证激光器220与导电层 211连接部的导电效果。

作为本实用新型一种优选或可选的实施方式，热沉板210上与激光器220 和光探测器230连接的导电层211分别与信号发射管座100中的管脚连接。

参照图2和图3，本实用新型一种进一步优选或可选的实施方式中，信号发射管座100包括高速信号线110，高速信号线110与热沉板210上和激光器 220连接的导电层211连接。

参照图2和图3，一种进一步优选或可选的而实施方式，热沉板210上与激光器220正极和负极连接的导电层211与信号发射管座100上的高速信号线 110连接。具体的，热沉板210上与激光器220正极和负极连接的导电层211 与信号发射管座100上的高速信号线110连接。

参照图5至图7，现有技术中高速信号线110通过传统陶瓷垫片500与激光器220连接，因为在激光器220与底座120之间还要设置光探测器230和温控组件300，进而在激光器220与底座120之间需要设置足够的间隙以用于安装光探测器230和温控组件300。又因为现有技术中的高速信号线110是以凸出于底座120表面的部分为形成天线，对于高频信号来说，凸出高速信号线110 中凸出于底座120表面部分的长度越长，高速信号线110的传送速度受到的限制越大。

参照图3，本实用新型激光器封装中信号发射管座100的一种优选或可选实施方式中，信号发射管座100还包括陶瓷垫片140，陶瓷垫片140至少包括第一导电面141和第二导电面142，第一导电面141和第二导电面142上设置有导电层211，第一导电面141上的导电层211与第二导电面142上的导电层 211连接，且第一导电面141上的导电层211与高速信号线110连接，第二导电面142上的导电层211与热沉板210上的导电层211连接。

由于现有技术中传统陶瓷垫片500上只有一面设置有导电层211，即传统陶瓷垫片500只包含一个导电面。由于传统陶瓷垫片500与高速信号线110连接时，需要传统陶瓷垫片500与高速信号线110的侧壁抵接，即传统陶瓷垫片 500只能竖直设置，进而使得与传统陶瓷垫片500连接的激光器220只能竖贴。

上述优选实施例中，陶瓷垫片140中至少设置有第一导电面141和第二导电面142。在一种优选或可选的安装方式中，第一导电面141中的导电层211 与高速信号线110的侧壁抵接，第二导电面142用于与激光器220连接，进而使得激光器220所在平面与竖直平面的夹角可以通过改变第一导电面141和第二导电面142之间的夹角进行调节。本实用新型一种优选或可选的实施方式，第一导电面141与第二导电面142相互垂直，以使第二导电面142能通过打线与热沉板210上连接激光器220的导电层211连接。

作为本实用新型一种优选或可选的实施方式，高速信号线110与第一导电面141中的导电层211通过金锡焊料焊接固定。

参照图2，本实用新型激光器封装中信号发射管座100的另一种优选或可选实施方式中，信号发射管座100还包括底座120和高速信号线座130，高速信号线座130与底座120连接，且高速信号线座130凸出于底座120表面，用于固定高速信号线110。高速信号线110穿过高速信号线座130，且高速信号线 110的一端凸出于高速信号线座130远离底座120一端的端面。高速信号线110 与热沉板210上的导电层211通过打线连接。

参照图2，本实用新型一种优选或可选实施方式中，通过在底座120上设置高速信号线座130，使得高速信号线110固定部分与底座120之间存在高度差，进而在保证底座120与激光器220之间有足够的空间用于安装光探测器230 和温控组件300的情况下，缩短了高速信号线110与激光器220之间的间距，使得高速信号线110与激光器220之间无需设置传统陶瓷垫片500进行过渡。

进一步，参照图5至图7，现有技术中，传统陶瓷垫片500与高速信号线 110之间采用抵靠的方式连接，为了保证传统陶瓷垫片500能够与高速信号线 110具有良好的导通性能，故而高速信号线110凸出于底座120部分的长度不能太短，进而使得高速信号线110的传输速度受到限制。而本实施例所述信号发射管座100中的高速信号线110无需与传统陶瓷垫片500通过抵靠的方式连接，而是通过设置高速信号线座130缩短高速信号线110与激光器220之间的间距直接采用打线连接，进而使得高速信号线110凸出于高速信号线座130部分的长度不受高速信号线110与激光器220连接的影响，能进一步缩短高速信号线110凸出于高速信号线座130部分的长度，提高传输速率。

参照图2，作为一种进一步优选或可选的实施方式，高速信号线110凸出于高速信号线座130一端的端面通过金线与热沉板210上连接激光器220的导电层211连接。

本实用新型一种进一步优选或可选的实施方式中，高速信号线110与激光器220连接的一端凸出于高速信号线座130端面的长度不大于0.5mm。

参照图1至图4，本实用新型一种优选或可选的实施方式中，温控组件300 包括温度感测单元310、控制单元320和TEC330，温度感测单元310位于热沉板210上，且温度感测单元310用于感测热沉板210的温度。控制单元320与温度感测单元310和TEC330连接，且控制单元320基于温度感测单元310感测信息控制TEC330。

作为本实用新型一种优选或可选的实施方式，温度感测单元310为热敏电阻。具体的，热敏电阻的一端通过金线与信号发射管座100上的管脚连接，另一端通过导电银胶固定粘接在热沉板210上的导电层211上。随着激光器220 工作发热，热敏电阻的阻值发生变化。当热敏电阻两端加载的电压为以恒定值时，经过热敏电阻的电流随着热敏电阻的阻值的变化而变化，即通过经过热敏电阻的电流实现热沉板210实际温度的监测。

参照图5，作为一种优选或可选的实施方式，温度感测单元310与控制单元320连接，以使控制单元320能够基于温度感测单元310感测到的信息控制 TEC330。具体的，当热沉板210温度偏高，控制单元320控制TEC330制冷，进而加速激光器组件200散热。当热沉板210温度偏低，控制单元320控制 TEC330加热，以增加激光器组件200的温度。优选的，控制单元320为TEC 控制器。优选的，TEC控制器位于封装管帽400外。

作为本实用新型一种优选或可选的实施方式，TEC330背离信号发射管座 100的一面与热沉板210通过高导热银胶粘接，以降低TEC330与信号发射管座100连接部位的热阻，增加信号发射管座100用于TEC330之间的热交换速率。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种激光器封装，其特征在于，包括信号发射管座(100)、激光器组件(200)和温控组件(300)，所述温控组件(300)安装在所述信号发射管座(100)上，所述激光器组件(200)平贴于所述温控组件(300)背离所述信号发射管座(100)的一面。

2.根据权利要求1所述的激光器封装，其特征在于，所述激光器组件(200)包括热沉板(210)、激光器(220)、光探测器(230)和光反射器(240)，所述热沉板(210)安装在所述温控组件(300)背离所述信号发射管座(100)的一面，

所述激光器(220)、光探测器(230)和光反射器(240)平贴于所述热沉板(210)背离所述温控组件(300)的一面，

所述激光器(220)一侧的光照射在所述光探测器(230)上，所述激光器(220)另一侧的光照射在所述光反射器(240)上，并通过所述光反射器(240)改变照射在所述光反射器(240)上光的传播方向。

3.根据权利要求2所述的激光器封装，其特征在于，所述光反射器(240)为45°反射镜。

4.根据权利要求2或3所述的激光器封装，其特征在于，还包括封装管帽(400)，所述封装管帽(400)罩在所述信号发射管座(100)靠近所述激光器组件(200)的一端，且所述激光器组件(200)和所述温控组件(300)位于所述封装管帽(400)与所述信号发射管座(100)之间形成的腔室内；

所述封装管帽(400)的顶部镶嵌有透镜块(410)，经所述光反射器(240)的反射光并穿过所述透镜块(410)。

5.根据权利要求2所述的激光器封装，其特征在于，所述热沉板(210)上设置有导电层(211)，所述导电层(211)与所述信号发射管座(100)、所述激光器(220)和光探测器(230)连接，以通过所述导电层(211)将电能和/或电信号传输至所述激光器(220)和所述光探测器(230)。

6.根据权利要求5所述的激光器封装，其特征在于，所述信号发射管座(100)包括高速信号线(110)，所述高速信号线(110)与所述热沉板(210)上和所述激光器(220)连接的导电层(211)连接。

7.根据权利要求6所述的激光器封装，其特征在于，所述信号发射管座(100)还包括底座(120)和高速信号线座(130)，

所述高速信号线座(130)与所述底座(120)连接，且所述高速信号线座(130)凸出于所述底座(120)表面，用于固定所述高速信号线(110)；

所述高速信号线(110)穿过所述高速信号线座(130)，且所述高速信号线(110)的一端凸出于所述高速信号线座(130)远离所述底座(120)一端的端面；

所述高速信号线(110)与所述热沉板(210)上的导电层(211)通过打线连接。

8.根据权利要求6所述的激光器封装，其特征在于，所述信号发射管座(100)还包括陶瓷垫片(140)，所述陶瓷垫片(140)至少包括第一导电面(141)和第二导电面(142)，所述第一导电面(141)和第二导电面(142)上设置有导电层(211)，

所述第一导电面(141)上的导电层(211)与所述第二导电面(142)上的导电层(211)连接，且所述第一导电面(141)上的导电层(211)与所述高速信号线(110)连接，所述第二导电面(142)上的导电层(211)与所述热沉板(210)上的导电层(211)连接。

9.根据权利要求2所述的激光器封装，其特征在于，所述温控组件(300)包括温度感测单元(310)、控制单元(320)和TEC(330)，所述温度感测单元(310)位于所述热沉板(210)上，且所述温度感测单元(310)用于感测所述热沉板(210)的温度；

所述控制单元(320)与所述温度感测单元(310)和所述TEC(330)连接，且所述控制单元(320)基于所述温度感测单元(310)感测信息控制所述TEC(330)。

10.根据权利要求9所述的激光器封装，其特征在于，所述TEC(330)背离所述信号发射管座(100)的一面与所述热沉板(210)通过高导热银胶粘接。

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