RU2606702C1 - Способ изменения направления и уменьшения расходимости излучения полупроводникового вертикально излучающего лазера - Google Patents
Способ изменения направления и уменьшения расходимости излучения полупроводникового вертикально излучающего лазера Download PDFInfo
- Publication number
- RU2606702C1 RU2606702C1 RU2015126482A RU2015126482A RU2606702C1 RU 2606702 C1 RU2606702 C1 RU 2606702C1 RU 2015126482 A RU2015126482 A RU 2015126482A RU 2015126482 A RU2015126482 A RU 2015126482A RU 2606702 C1 RU2606702 C1 RU 2606702C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- emitter
- radiation
- diffraction grating
- crystal
- model
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0938—Using specific optical elements
- G02B27/0944—Diffractive optical elements, e.g. gratings, holograms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Способ изменения направления и уменьшения расходимости излучения полупроводникового вертикально излучающего лазера включает в себя измерение диаграммы направленности VCSEL. Используют модель излучения для моделирования дифракционной решетки таким образом, чтобы обеспечить требуемый поворот излучения и диаграмму его распространения. На основании модели изготавливают дифракционную решетку. Разогревают дифракционную решетку и кристалл излучателя. На кристалл излучателя помещают дифракционную решетку и производят их склеивание. Технический результат изобретения - расширение арсенала способов изменения направления и уменьшения расходимости излучения полупроводникового вертикально излучающего лазера. 2 ил.
Description
Описание изобретения
Изобретение относится к радиоэлектронике. Оно может использоваться тогда, когда требуется изменить направление излучения полупроводникового вертикально излучающего лазера. Кроме того, будет уменьшаться и расходимость этого излучения.
Применение этого изобретения в радиоэлектронике объясняется следующим.
При больших частотах (скоростях передачи) в несколько гигабит в секунду в медных проводниках (дорожках) печатной платы возникают сильные искажения сигналов, как за счет увеличения сопротивления самих проводников, так и из-за резонансных явлений, и выход находят в использовании оптических соединений, когда исходный электрический сигнал при помощи микролазера преобразуют в оптический, затем осуществляют передачу оптического сигнала по волокну (полимерному оптическому волноводу), прием оптического сигнала микрофотодетектором и преобразование оптического сигнала в исходный электрический. Оптический сигнал в этом случае необходимо передать с наименьшими потерями, так как мощность микролазера очень мала, а излучение имеет свойство в значительной степени рассеиваться.
Для передачи оптического сигнала между компонентами электронного модуля используют лазеры и приемники, выполненные в виде соответствующих кристаллов. Особенности технологии получения этих элементов определяют их конструктивные особенности: излучающая и приемная площадки элементов могут быть направлены либо вверх (кристалл монтируется на подложку "лицом вверх"), либо вниз (кристалл монтируется на подложку "лицом вниз"). Поэтому для передачи оптического сигнала в этом случае существует и проблема поворота луча.
Во всех известных решениях с высокими эксплуатационными характеристиками для изменения направления лазерного излучения используются микрозеркала (http://www.lps.umd.edu/AdvancedComputing/AdvancedComputingSystemsIndex.html;
https://www.osapublishing.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-17-26-24250&id=194158;
https://www.osapublishing.org/aop/fulltext.cfm?uri=oe-17-3-1215&id=176047;
https://www.osapublishing.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-13-16-6259&id=85290).
Однако микрозеркала на этапе сборки нуждаются в точной юстировке по трем осям, что является существенной проблемой для серийного производства модулей, содержащих решения с VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser - вертикально излучающий лазер). Кроме того, микрозеркала не решают проблему рассеивания излучения, что негативно сказывается при дальнейшем распространении излучения в волноводе из-за потерь.
В диссертации (Karppinen M. High bit-rate optical interconnects on printed wiring board. Micro-optics and hybrid integration, Edita prima Oy, Helsinki, 2008, p. 71-72) используют зеркала и микролинзы для поворота и уменьшения расходимости лазерного излучения. Однако линзы и зеркала требуют тщательной юстировки, и при серийном производстве это оказывается узким местом.
В диссертации (Takahara H. Optoelectronic Packaging Trends in Japan. Stanford University, US-Asia TMC, May 2003, p. 6) также используют зеркала и микролинзы, которые требуют тщательной установки.
Известно, что использование дифракционных решеток позволяет отклонить пучок лазерных лучей и уменьшить его диаметр (htts://www.osapublishing.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-21-7-7868&id=251662; http://opto.ee.cuhk.edu.hk/Tsang/research.html). Особенностью применения дифракционной решетки в качестве отражательного оптического элемента является отсутствие жестких требований по ее расположению относительно излучающей площадки. Все это позволяет эффективно использовать дифракционную решетку для изменения направления и уменьшения расходимости излучения полупроводникового вертикально излучающего лазера, когда это требуется, если предполагается серийное производство.
Технический результат изобретения - расширение арсенала способов изменения направления и уменьшения расходимости излучения полупроводникового вертикально излучающего лазера.
Один из вариантов реализации использования дифракционной решетки для изменения направления и уменьшения расходимости излучения полупроводникового вертикально излучающего лазера сводится к следующему (пример иллюстрируется фиг. 1 и 2):
1. Снимают характеристики излучателя типа VCSEL (изготовленного ранее, покупного) путем проведения измерения диаграммы оптического излучения.
2. Создают компьютерную модель излучателя, в которой эти характеристики используют как исходные.
3. Используя модель излучателя, моделируют дифракционную решетку (шаг, материал и геометрию нарезки решетки) таким образом, чтобы обеспечить требуемый поворот излучения и диаграмму его распространения и после соединения с кристаллом излучателя оставить доступными электрические контактные площадки VCSEL или часть их.
4. На основании модели изготавливают кристалл дифракционной решетки 1.
5. Кристаллы излучателя 2 и дифракционной решетки разогревают до температуры 100…140°C.
6. Берут клей (например, Namics DA8483, ЕРО-ТЕК H20S, или КТК-7), также разогревают до температуры 100…140°C и выдерживают 4…6 мин.
7. Кристалл излучателя располагают в рабочем положении (в данном случае излучающей площадкой вверх).
8. На необходимую часть поверхности кристалла VCSEL методом трафаретной печати посредством шприцевания наносят клей, причем толщина слоя клея не должна превышать 7 мкм.
9. С помощью позиционера на кристалл излучателя помещают кристалл дифракционной решетки и производят склеивание соответствующих поверхностей с допуском по обеим координатам ±2…4 мкм. При этом прикладывают усилие монтажа в пределах 1…3 кгс в течение 0,5 с.
10. Сборку помещают в сушильную камеру на 120 мин для отверждения клея при температуре 170…180°C.
Claims (1)
- Способ изменения направления и уменьшения расходимости излучения полупроводникового вертикально излучающего лазера, заключающийся в том, что для его реализации снимают характеристики излучателя типа VCSEL путем проведения измерения диаграммы оптического излучения, создают компьютерную модель излучателя, в которой эти характеристики используют как исходные, используя модель излучателя, моделируют дифракционную решетку таким образом, чтобы обеспечить требуемый поворот излучения и диаграмму его распространения и после соединения с кристаллом излучателя оставить доступными электрические контактные площадки VCSEL или часть их; на основании модели изготавливают кристалл дифракционной решетки, кристаллы излучателя и дифракционной решетки разогревают до температуры 100…140°C, берут клей (например, Namics DA8483, ЕРО-ТЕК H20S, или КТК-7), также разогревают до температуры 100…140°C и выдерживают 4…6 мин; кристалл излучателя располагают в рабочем положении, на необходимую часть поверхности кристалла VCSEL методом трафаретной печати посредством шприцевания наносят клей, причем толщина слоя клея не должна превышать 7 мкм, с помощью позиционера на кристалл излучателя помещают кристалл дифракционной решетки и производят склеивание соответствующих поверхностей с допуском по обеим координатам ±2…4 мкм с усилием монтажа в пределах 1…3 кгс в течение 0,5 с, наконец, сборку помещают в сушильную камеру на 120 мин для отверждения клея при температуре 170…180°C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015126482A RU2606702C1 (ru) | 2015-07-02 | 2015-07-02 | Способ изменения направления и уменьшения расходимости излучения полупроводникового вертикально излучающего лазера |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015126482A RU2606702C1 (ru) | 2015-07-02 | 2015-07-02 | Способ изменения направления и уменьшения расходимости излучения полупроводникового вертикально излучающего лазера |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2606702C1 true RU2606702C1 (ru) | 2017-01-10 |
Family
ID=58452514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015126482A RU2606702C1 (ru) | 2015-07-02 | 2015-07-02 | Способ изменения направления и уменьшения расходимости излучения полупроводникового вертикально излучающего лазера |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2606702C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5878070A (en) * | 1995-05-25 | 1999-03-02 | Northwestern University | Photonic wire microcavity light emitting devices |
EP1008008B1 (en) * | 1997-08-27 | 2003-06-25 | Digital Optics Corporation | Integrated beam shaper and use thereof |
US20040109483A1 (en) * | 2002-12-10 | 2004-06-10 | Simpson John T. | Nanocrystal waveguide (NOW) laser |
RU2301435C2 (ru) * | 2000-12-13 | 2007-06-20 | Ой Модинес Лтд. | Формирователь пучка |
-
2015
- 2015-07-02 RU RU2015126482A patent/RU2606702C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5878070A (en) * | 1995-05-25 | 1999-03-02 | Northwestern University | Photonic wire microcavity light emitting devices |
EP1008008B1 (en) * | 1997-08-27 | 2003-06-25 | Digital Optics Corporation | Integrated beam shaper and use thereof |
RU2301435C2 (ru) * | 2000-12-13 | 2007-06-20 | Ой Модинес Лтд. | Формирователь пучка |
US20040109483A1 (en) * | 2002-12-10 | 2004-06-10 | Simpson John T. | Nanocrystal waveguide (NOW) laser |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9612401B2 (en) | Method and system for providing optical connections | |
US9316799B2 (en) | Optical module and fabrication method | |
US9541715B2 (en) | Optical module, manufacturing method of optical module, and optical device | |
US20080044127A1 (en) | Printed Circuit Board Element Comprising at Least One Optical Waveguide, and Method for the Production of Such a Printed Circuit Board Element | |
CN101506708B (zh) | 光学连接器和光学耦合结构 | |
US9201203B2 (en) | Photoelectric composite substrate and method of manufacturing the same | |
US9054024B2 (en) | Apparatus and method for optical communications | |
JP2004240220A (ja) | 光モジュール及びその製造方法、混成集積回路、混成回路基板、電子機器、光電気混載デバイス及びその製造方法 | |
US9184840B2 (en) | Optical module | |
JP2006284781A (ja) | 回路基板 | |
US20160147017A1 (en) | Optical module | |
JP2022163007A (ja) | 光学素子を取り付けるためのキャリア及び関連する製造工程 | |
RU2606702C1 (ru) | Способ изменения направления и уменьшения расходимости излучения полупроводникового вертикально излучающего лазера | |
EP3345315B1 (en) | System, method, and apparatus for performing alignment between an optical transceiver and an optical reflector | |
WO2014141458A1 (ja) | 光モジュールおよび伝送装置 | |
JP6500336B2 (ja) | 光導波路型モジュール装置および製造方法 | |
JPWO2009001822A1 (ja) | 光モジュール | |
WO2019202895A1 (ja) | 光モジュール、光配線基板および光モジュールの製造方法 | |
JP2011128435A5 (ja) | 光導波路基板および光電気混載装置 | |
RU2568341C1 (ru) | Способ образования канала для передачи оптического сигнала между компонентами электронного модуля | |
JP2016118594A (ja) | 位置決め構造を有するポリマ光導波路の製造方法、これによって作製されるポリマ光導波路、並びにこれを用いた光モジュール | |
KR100874116B1 (ko) | 광전변환모듈 | |
KR20150116707A (ko) | 저가형 광결합 모듈 | |
JP6262551B2 (ja) | 光モジュール | |
JP2013246201A (ja) | 光配線部品、光配線モジュールおよび光配線装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200703 |