TWM531101U - 光發射器散熱結構及包含其的光發射器 - Google Patents

Description

光發射器散熱結構及包含其的光發射器

本創作係有關於一種光發射器散熱結構及包含其的光發射器，特別是指一種可大幅提高散熱效率的光發射器散熱結構及包含其的光發射器。

由於電腦處理速度及處理容量不斷增加，傳統電纜線的電信傳輸方式因為受限於頻寬以及傳輸速度，已無法因應現今科技隨時需要處理的龐大容量資訊傳輸，因此，傳統的電信傳輸系統逐漸由光纖傳輸系統所取代。所謂的光纖傳輸系統不具有頻寬限制，具有高速傳輸、傳輸距離長、材質不受電磁波干擾等優點，不僅是未來通訊科技的主流，也是目前電子產業致力研發的方向。

所謂的光通訊技術是指以光波作為訊號載體，於光纖的二節點之間進行傳輸，其領域依據傳輸介質的不同可區分為光通訊側及電通訊側，透過光收發器(optical transceiver)，將所接收到的光訊號轉換為可供晶片處理的電訊號，或將經資料處理過後的電訊號由光收發器轉換成光訊號以透過光纖進行傳輸並達到通訊目的。

分波多工(wavelength-division multiplexing,WDM)是一種多工處理數個藉由光纖傳遞的光學載波訊號之技術，利用不同波長訊號或是雷射光訊號傳遞，藉以實現光纖上訊號的雙向傳輸與加成的傳輸容量。其實際作法便是將光纖的工作波長分割成多個通道(channel)，以在同一條光纖內傳輸更大量的資料。

將WDM的技術應用於資料中心(Data Center)進行數據互換時，為配合資料中心的高速運算及即時性的需求，必須提高信息傳輸的數據量。由於信息系統處理的數據量過於龐大，在處理大量數據時，為增加單位時間訊息的傳輸量，光發射器(TOSA)的輸出功率勢必要提高，才能夠負荷如此龐大的訊息量。

然而，隨著功率的大量提升，在傳輸訊號的過程中，光發射模組的晶片也會隨著處理運作量的增加，產生相應的大量高溫熱源，這些熱源產生的熱並不會自行散去，甚至還會不斷累積，高溫環境會影響光纖傳輸訊號的穩定性，使光纖傳輸系統或其設備陷入溫度不斷升高的惡性循環之中，最終導致光纖傳輸速度緩慢，甚至損傷晶片或其他零組件，最嚴重將導致整個光纖傳輸系統或其設備損壞而無法使用。

有鑑於上述習知技術中仍存有許多尚待改善的缺失，本案創作人認為有必要針對晶片所產生的高溫熱源提供有效的散熱解決之道，以維持並保護光纖傳輸系統或其設備的穩定性以及安全性。

本創作的主要目的，在於解決習知技術中高功率光發射器的散熱效率不足的問題。

為解決上述問題，本創作係提供一種光發射器散熱結構，包含有一基座、以及一光發射器單元。該基座係包含有一座本體、一設置於該座本體上的散熱井、以及一插入並固定於該散熱井內的導熱塊。該導熱塊的一側係具有一熱導引平面。該光發射器單元係設置於該導熱塊上。該光發射器單元包含有一直接設置於該熱導引平面上的散熱基板，以及一直接設置於該散熱基板上的雷射二極體。該雷射二極體係藉由降低主動區高度減少熱源由主動區經由該散熱基板傳導至該熱導引平面間的熱傳導路徑，並將傳導至該熱導引平面的熱水平傳導至該散熱井外周的座本體上。

進一步地，該散熱基板係為陶瓷散熱基板。

進一步地，該陶瓷散熱基板的材質為氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、或氧化鋁(Al2O3)。

進一步地，該雷射二極體的主動區至該雷射二極體與該散熱基板接觸面間的間距係介於2μm至14μm之間。

進一步地，該導熱塊的熱導引平面係與該座本體表面平行。

本創作的另一目的，在於提供一種光發射器散熱結構，包含有一基座、以及一光發射器單元。該基座係包含有一座本體，一設置於該座本體上的散熱井，以及一插入並固定於該散 熱井內的導熱塊。該導熱塊的一側係突出於該座本體表面並與該座本體表面間具有一高度，並於該導熱塊於該高度位置上具有一熱導引平面。該光發射器單元係設置於該導熱塊上。該光發射器單元包含有一直接設置於該熱導引平面上的雷射二極體，該雷射二極體係藉由降低主動區高度減少熱源由主動區傳導至該熱導引平面間的熱傳導路徑，並將傳導至該熱導引平面的熱水平傳導至該散熱井外周的座本體上。

進一步地，該雷射二極體的主動區至該雷射二極體與該熱導引平面接觸面間的間距係介於2μm至14μm之間。

進一步地，該導熱塊的材質為銅(Cu)、銅合金、銅鉬(CuMo)、銅鎢(CuW)、鋁(Al)、鋁合金、或散熱陶瓷。

進一步地，該雷射二極體係為邊射型雷射二極體。

進一步地，該散熱井係貫穿於該座本體以利該導熱塊的二側分別露出於該散熱井的二側開口並由側面方向的周圍包圍該導熱塊，該導熱塊朝該座本體內方向露出的一側係搭載該光發射器單元，另一側朝外方向露出並接觸一熱導引墊。

本創作的另一目的，在於提供一種光發射器，包含有一連接器本體、以及一光校準筒。該連接器本體包含有一於一側設置有光校準窗的殼體、一插設於該殼體內的的導熱塊、一設置於該光校準窗一側的耦光透鏡、以及一設置於該殼體內以經由該耦光透鏡對準至該光校準窗位置的光發射器單元。其中，該殼體上係具有一散熱井、於該散熱井內係插入並固定該導熱塊。該 導熱塊的一側係具有一熱導引平面。該光發射器單元係設置於該導熱塊上。該光發射器單元包含有一直接設置於該熱導引平面上的散熱基板、以及一直接設置於該散熱基板上的雷射二極體。該雷射二極體係藉由降低主動區高度減少熱由主動區經由該散熱基板傳導至該熱導引平面間的熱傳導路徑，並將傳導至該熱導引平面的熱水平傳導至該散熱井外周的殼體上。該光校準筒係設置於該殼體一側的光校準窗上，以對應至該雷射二極體。該光校準筒包含有一結合於該光校準窗一側平面上的Z軸定位筒，以及一插設於該Z軸定位筒上用以連接光纖的光接合器。

進一步地，該散熱基板係為陶瓷散熱基板。

進一步地，該陶瓷散熱基板的材質為氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、或氧化鋁(Al2O3)。

進一步地，該雷射二極體的主動區至該雷射二極體與該散熱基板接觸面間的間距係介於2μm至14μm之間。

進一步地，該耦光透鏡係直接設置於該導熱塊上。

進一步地，該導熱塊的熱導引平面係與該殼體表面平行。

進一步地，該光發射器單元係包含有一設置於該散熱基板上用以檢測該雷射二極體功率的光監測器。

本創作的另一目的，在於提供一種光發射器，包含有一連接器本體、以及一光校準筒。該連接器本體包含有一於一側設置有光校準窗的殼體、一插設於該殼體內的導熱塊、一設置 於該光校準窗一側的耦光透鏡、以及一設置於該殼體內以經由該耦光透鏡對準至該光校準窗位置的光發射器單元。其中，該殼體上係具有一散熱井、於該散熱井內係插入並固定該導熱塊。該導熱塊的一側係突出於該殼體表面並與該殼體表面間具有一高度，並於該導熱塊於該高度位置上具有一熱導引平面。該光發射器單元係設置於該導熱塊上。該光發射器單元包含有一直接設置於該熱導引平面上的雷射二極體。該雷射二極體係藉由降低主動區高度減少熱由主動區傳導至該熱導引平面間的熱傳導路徑，並將傳導至該熱導引平面的熱水平傳導至該散熱井外周的殼體上。該光校準筒係設置於該殼體一側的光校準窗上，以對應至該雷射二極體。該光校準筒包含有一結合於該光校準窗一側平面上的Z軸定位筒、以及一插設於該Z軸定位筒上用以連接光纖的光接合器。

進一步地，該雷射二極體的主動區至該雷射二極體與該熱導引平面接觸面間的間距係介於2μm至14μm之間。

進一步地，該光發射器單元係包含有一設置於該熱導引平面上用以檢測該雷射二極體功率的光監測器。

進一步地，該散熱井係貫穿於該殼體以利該導熱塊的二側分別露出於該散熱井的二側開口並由側面方向的周圍包圍該導熱塊，該導熱塊朝該殼體內方向露出的一側係搭載該光發射器單元，另一側朝外方向露出並接觸一熱導引墊。

進一步地，該光發射器更進一步包含有一設置於該光校準窗上的光隔離器。

進一步地，該光校準窗係包含有一供該耦光透鏡對準的光通道，以及一設置於該光通道一側且供該光隔離器插入後固定的插設槽。

進一步地，該光校準窗更包含有一設置於該插設槽一側的讓位槽，該讓位槽的內徑係大於該插設槽的內徑。

進一步地，該殼體上係設置有一電路基板，該電路基板係包含有一基板本體，一設置於該基板本體一端並連接於該光發射器單元的電連接側，以及一設置於該基板本體相對該電連接側一端的電連接埠。

進一步地，該電連接側與該殼體間係塗覆有一層阻隔該殼體的熱的黏著劑，以避免熱經由該電連接側的金線傳導至該光發射器單元。

進一步地，該殼體係包含有一設置有該導熱塊的底座，以及一覆蓋於該底座上以密封該光發射器單元的上蓋。

進一步地，該底座二側係分別設置有一第一側壁，並於該第一側壁上分別設置有一第一階段，該上蓋二側係分別設置有一對應至該第一側壁的第二側壁，該第二側壁上係設置有一分別與該第一階段相互搭設的第二階段。

進一步地，該底座的一端係由該第一側壁延伸有一第一傾斜部，該上蓋的一端則由該第二側壁延伸有一與該第一傾斜部相互搭設的第二傾斜部。

進一步地，該底座的一端係由該第一傾斜部向前延 伸有一搭設平台，該上蓋的一端係由該第二傾斜部延伸有一於一側具有導角的突出部靠置於該搭設平台上。

進一步地，該導熱塊的材質為銅(Cu)、銅合金、銅鉬(CuMo)、銅鎢(CuW)、鋁(Al)、鋁合金、或散熱陶瓷。

進一步地，該雷射二極體係為邊射型雷射二極體。

是以，本創作係比習知技術具有以下之優勢功效：

1.本創作透過降低雷射二極體主動區高度縮短熱傳導路徑，並透過直接將熱由主動區經由散熱基板傳導至導熱塊，達到直下傳導的散熱效果，並透過散熱井由水平方向擴散熱，大幅提升散熱效率。

2.本創作更進一步於電路基板的電連接側與殼體間塗覆阻隔殼體熱源的黏著劑，有助於避免已向殼體傳導的熱再次經由金線傳導至雷射二極體，進而影響雷射二極體散熱效率。

M‧‧‧光發射器散熱結構

M1‧‧‧基座

M11‧‧‧座本體

M12‧‧‧散熱井

M13‧‧‧導熱塊

M131‧‧‧熱導引平面

M2‧‧‧光發射器單元

M21‧‧‧散熱基板

M22‧‧‧雷射二極體

N‧‧‧光發射器散熱結構

N1‧‧‧基座

N11‧‧‧座本體

N12‧‧‧散熱井

N13‧‧‧導熱塊

N131‧‧‧熱導引平面

N2‧‧‧光發射器單元

N22‧‧‧雷射二極體

100‧‧‧光發射器

10‧‧‧連接器本體

11‧‧‧殼體

111‧‧‧散熱井

112‧‧‧光校準窗

1121‧‧‧光通道

1122‧‧‧插設槽

1123‧‧‧讓位槽

12‧‧‧導熱塊

121‧‧‧熱導引平面

13‧‧‧耦光透鏡

14‧‧‧光發射器單元

141‧‧‧散熱基板

142‧‧‧雷射二極體

143‧‧‧光監測器

20‧‧‧光校準筒

21‧‧‧Z軸定位筒

22‧‧‧光接合器

221‧‧‧插槽

30‧‧‧電路基板

31‧‧‧基板本體

32‧‧‧電連接側

33‧‧‧電連接埠

331‧‧‧連接器

40‧‧‧光隔離器

G1‧‧‧膠體

G2‧‧‧膠體

200‧‧‧光發射器

12A‧‧‧導熱塊

121A‧‧‧熱導引平面

14A‧‧‧光發射器單元

142A‧‧‧雷射二極體

143A‧‧‧光監測器

300‧‧‧光通訊裝置

701‧‧‧外殼

702‧‧‧熱導引墊

B‧‧‧底座

B1‧‧‧第一側壁

B2‧‧‧第一階段

B3‧‧‧第一傾斜部

B4‧‧‧搭設平台

C‧‧‧上蓋

C1‧‧‧第二側壁

C2‧‧‧第二階段

C3‧‧‧第二傾斜部

C4‧‧‧突出部

C5‧‧‧導角

A-A‧‧‧剖面

圖1，本創作光發射器散熱結構其中一較佳實施態樣的示意圖。

圖2，本創作光發射器散熱結構另一較佳實施態樣的示意圖。

圖3，本創作光發射器的外觀示意圖。

圖4，本創作光發射器的結構分解示意圖。

圖5，本創作光發射器的俯視示意圖。

圖6，本創作光發射器於圖5A-A剖面線上的剖面示 意圖。

圖7，本創作另一較佳實施態樣的剖面示意圖。

圖8，本創作光發射器不同視角的結構分解示意圖(一)。

圖9，本創作光發射器不同視角的結構分解示意圖(二)。

圖10，本創作光通訊裝置的熱傳導示意圖。

有關本創作之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下。再者，本創作中之圖式，為說明方便，其比例未必照實際比例繪製，該等圖式及其比例並非用以限制本創作之範圍，在此先行敘明。

以下係針對本創作光發射器散熱結構輔以圖示進行說明，請參閱「圖1」，係為本創作光發射器散熱結構其中一較佳實施態樣的示意圖，如圖所示：本創作的光發射器散熱結構M包含有一基座M1、以及一設置於該基座M1上的光發射器單元M2。該基座M1係包含有一座本體M11、一設置於該座本體M11上的散熱井M12、以及一插入並固定於該散熱井M12內的導熱塊M13。該導熱塊M13的一側係具有一熱導引平面M131。該散熱井M12係貫穿於該座本體M11以利該導熱塊M13的二側分別露出於該散熱井M12的二側開口，並由該導熱塊M13側面方向的周圍包圍該導熱塊 M13。該導熱塊M13朝該座本體M11內方向露出的一側(即熱導引平面M131)係搭載該光發射器單元M2，另一側則用以接觸空氣、光通訊裝置上的一熱導引墊702(如圖10所示)、或是光通訊裝置的外殼內側，於本創作不予以限制。該光發射器單元M2包含有一直接設置於該熱導引平面M131上的散熱基板M21，以及一直接設置於該散熱基板M21上的雷射二極體M22。該雷射二極體M22係藉由降低主動區高度減少熱由主動區經由該散熱基板M21傳導至該熱導引平面M131間的熱傳導路徑，並藉由該導熱塊M13將傳導至該熱導引平面M131的熱水平傳導至該散熱井M12外周的座本體M11上。於較佳實施態樣中，該導熱塊M13的熱導引平面M131係與該座本體M11表面平行，減少因公差導致耦光困難的問題。

為增加散熱的效率，於較佳的實施態樣中該散熱基板M21係為陶瓷散熱基板，該陶瓷散熱基板的材質例如可以為氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、或氧化鋁(Al₂O₃)、或其他包含有上述材料、或具備上述材料特性的混合材質。該導熱塊M13的材質則可以為銅(Cu)、銅合金、銅鉬(CuMo)、銅鎢(CuW)、鋁(Al)、鋁合金或散熱陶瓷等，於本創作中不予以限制。

降低主動區高度後，該雷射二極體M22的主動區至該雷射二極體M22與該散熱基板M21接觸面間的間距係介於2μm至14μm之間，藉由縮短主動區至散熱基板M21間的間距，大幅地增加散熱的效率。所述的間距係未列入接著焊料的厚度，在此 先行敘明。

另外，本實施態樣可以在導熱塊M13上方保留用以設置耦光透鏡(圖未示)的空間(如圖1光發射器單元M2右側位置)，藉由將光發射器單元M2與耦光透鏡直接設置於該導熱塊M13同一平面上，可忽略導熱塊M13產生的公差，有利於提升耦光效果並增加產品的良率。

以下係針對本創作光發射器散熱結構另一較佳實施態樣輔以圖示進行說明，請參閱「圖2」，係為本創作光發射器散熱結構另一較佳實施態樣的示意圖，如圖所示：本實施態樣與前一實施態樣主要的差異點在於導熱塊N13的設計，並藉由導熱塊N13的設計省略了散熱基板(如圖1所示的散熱基板M21)，減少光發射器所需的零件。本實施態樣的光發射器散熱結構N，包含有一基座N1、以及一設置於該基座N1上的光發射器單元N2。該基座N1係包含有一座本體N11，一設置於該座本體N11上的散熱井N12，以及一插入並固定於該散熱井N12內的導熱塊N13。該導熱塊N13的一側係突出於座本體N11表面並與該座本體N11表面間具有一高度，並於該導熱塊N13於該高度位置上具有一熱導引平面N131。該光發射器單元N2包含有一直接設置於該熱導引平面N131上的雷射二極體N22，該雷射二極體N22係藉由降低主動區高度減少熱由主動區傳導至該熱導引平面N131間的熱傳導路徑，並將傳導至該熱導引平面N131的熱水平傳導至該散熱井N12外周的座本體N11上。

降低主動區高度後，該雷射二極體N22的主動區至該雷射二極體N22與該熱導引平面N131接觸面間的間距係介於2μm至14μm之間，藉由縮短主動區至導熱塊N13間的間距，大幅地增加散熱的效率，所述的間距係未列入接著焊料的厚度，在此先行敘明。

本創作的光發射器可應用於N階脈衝振幅調變(Pulse Amplitude Modulation N,PAM-N)、正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)、分離複頻調變技術(Discrete Multitone,DMT)、二位元相位偏移調變(Binary Phase Shift Keying，BPSK)、四位元相位偏移調變(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)、或其他類此之相關光通訊調變技術，於本創作中不予以限制。

此外，本創作的光發射器除應用於單通道的光通訊裝置外，亦可應用於波長分割多工(Wavelength Division Multiplexing,WDM)、粗式波長分割多工(Conventional/Coarse Wavelength Division Multiplexing，CWDM)、高密度分波多工(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)、光塞取多工(Optical Add/Drop Multiplexer，OADM)、可調光塞取多工(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer，ROADM)、或其他類此之相關光通訊多工技術，於本創作中不予以限制。

以下係針對本創作光發射器的技術舉一較佳實施態樣進行說明。請一併參閱「圖3」，係本創作光發射器的外觀示意 圖，如圖所示：本創作的光發射器100係包含有一連接器本體10、一結合於該連接器本體10上的光校準筒20、以及一設置於該連接器本體10內側並由該連接器本體10內側向外延伸的電路基板30。該光校準筒20上具有用以插設光纖的光纖插槽，該電路基板30係連接至光通訊裝置的電路板。於其中一較佳實施態樣中，該電路基板30上係設置有連接器331，透過該連接器331與光通訊裝置上的電路板進行電性連接，藉以透過該連接器331與電路板上的連接器相互對接結合，完成電性連接。於另一較佳實施態樣，該光發射器100的電路基板30可以透過焊接的方式將電路基板30結合並電性連接至該光通訊裝置的電路板上。於另一較佳實施態樣中，於光通訊裝置上係可設置有複數個插槽，該光發射器100的電路基板30係可以透過一側的金手指插入該插槽後與該光通訊裝置的電路板完成電性連結，惟，本創作不限制於上述的實施態樣。所述的電路基板30可以為軟性電路板(Flexible Printed Circuit Board)、陶瓷電路板(Ceramic PCB)、印刷電路板(Printed Circuit Board)等，於本創作不予以限制。該光發射器100作為獨立的模組，於光通訊裝置內部的光發射器100損壞時可直接汰換掉該光發射器100。

以下係針對光發射器的內部詳細構造進行說明，請一併參閱「圖4」、「圖5」及「圖6」，係本創作光發射器的結構分解示意圖、俯視圖以及剖面示意圖，如圖所示： 所述的連接器本體10係包含有一於一側設置有光校準窗112的殼體11、一插設於該殼體11內的導熱塊12、一耦光透鏡13、以及一光發射器單元14。

所述的殼體11內係具有一散熱井111，並於該散熱井111上插設有該導熱塊12。該散熱井111係貫穿於該殼體11以利該導熱塊12的二側分別露出於該散熱井111的二側開口並由該導熱塊12側面方向的周圍包圍該導熱塊12，該導熱塊12朝該殼體11內方向露出的一側(即熱導引平面121)係搭載該光發射器單元14，另一側則用以接觸空氣、光通訊裝置上的一熱導引墊702(如圖10所示)、或是光通訊裝置的外殼內側，於本創作不予以限制。所述的導熱塊12係具有階段，並與該散熱井111的形狀相符，透過與該散熱井111的階段搭設，可增加該導熱塊12與該殼體11間接觸的面積，增加散熱的效果。所述的殼體11的材質係可為不鏽鋼、科伐合金、或上述材料的組合等，於本創作中不予以限制。所述的導熱塊12的材質係可為銅(Cu)、銅合金、銅鉬(CuMo)、銅鎢(CuW)、鋁(Al)、鋁合金、散熱陶瓷或其他任何具有高導熱係數的材料以增加散熱的效果。

所述的殼體11上係設置有該電路基板30。該電路基板30係包含有一基板本體31、一電連接側32、以及一電連接埠33。該電連接側32係設置於該基板本體31一端並連接於該光發射器單元14，該電連接埠33係設置於該基板本體31相對該電連接側32一端。於較佳的實施態樣中，所述的電連接側32與該殼 體11間係塗覆有一層黏著劑，該黏著劑係可為用以阻隔殼體11熱源的非導電膠黏著劑或其他任何具有黏著性和隔熱性的膠體，藉由該黏著劑隔絕電路基板30及殼體11，以避免擴散至殼體11的熱又經由該電路基板30的電連接側32回流至光發射器單元14。所述的光發射器單元14係設置於該殼體11上，經由該耦光透鏡13對準至該光校準窗112位置。該光發射器單元14包含有一散熱基板141以及一雷射二極體142。該散熱基板141係直接設置於該導熱塊12一側的熱導引平面121上。於較佳的實施態樣中，所述的散熱基板141係為陶瓷散熱基板，該陶瓷散熱基板的材質例如可以為氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、或氧化鋁(Al₂O₃)、或其他包含有上述材料的混合材質或具備上述材料特性的化合或混合材質。

所述的雷射二極體142係直接設置於該散熱基板141上，並藉由降低主動區高度減少熱由主動區傳導至熱導引平面121間的熱傳導路徑，並將傳導至該熱導引平面121的熱水平傳導至該散熱井111外周的殼體11上。於較佳實施態樣中，該雷射二極體142的主動區至該雷射二極體142與該散熱基板141接觸面間的間距係介於2μm至14μm之間，所述的間距係未列入接著焊料的厚度，在此先行敘明。

於另一較佳實施態樣中，所述的導熱塊及散熱井亦可設計為由外朝殼體內側的方向插設，於本創作不予以限制。

於較佳的實施態樣中，所述的雷射二極體142係可 為邊射型雷射二極體(Edge Emitting Laser Diode)，於本創作中對此並不予以設限。所述的光發射器單元14係可進一步包含有一設置於該散熱基板141上的光監測器143以檢測該雷射二極體142的輸出功率。

於一較佳實施態樣中，該光發射器單元14及該耦光透鏡13係直接設置於該導熱塊12的熱導引平面121上，可避免將光發射器單元14及該耦光透鏡13分別設置於導熱塊12及殼體11上時，該導熱塊12及殼體11間產生的公差。此外，該熱導引平面121係可幫助該耦光透鏡13散熱，減少該耦光透鏡13可能因光熱損產生高溫而造成形變的問題。

所述的殼體11係密封該光發射器100內部的元件及機構，藉以保護該光發射器單元14、及其他設置於該殼體11內側的構件。

所述的光校準筒20係設置於該殼體11一側的光校準窗112上，以對應至該光發射器單元14。該光校準筒20包含有一Z軸定位筒21以及一光接合器22。該Z軸定位筒21係結合於該光校準窗112一側平面上，並於一側具有一插槽221供光纖插設連接。所述的光校準窗112係包含有一供該耦光透鏡13對準的光通道1121、一設置於該光通道1121一側的插設槽1122、以及一設置於該插設槽1122一側的讓位槽1123。於該光校準窗112上係設置有光隔離器(Isolator)40，該插設槽1122係供該光隔離器40插入後固定，於該插設槽1122一側的讓位槽1123的內徑係大 於該插設槽1122的內徑，藉由保留部分空間減少光隔離器40插設於該插設槽1122時的難度。此外，所述的光隔離器40係可以於外周緣處與該插設槽1122的內側面接觸，於塗佈膠體時，可將膠體G1塗佈於該讓位槽1123上該光隔離器40與插設槽1122間的接合位置，藉此達到密封的效果。於一較佳實施態樣中，為達到更佳的氣密效果，所述的光隔離器40係可進一步於內部的極化器結合法拉第旋轉器與外部的磁環之間塗佈膠體G2，於本創作中不予以限制。

於組裝該光發射器100時，係先將該光接合器22設置於該Z軸定位筒21上，透過耦光儀器進行校準。該耦光儀器係先測試該光接合器22與該Z軸定位筒21於Z軸上的最佳耦光位置，並透過電焊或雷射焊接的方式將該光接合器22固定於該Z軸定位筒21上，藉以固定該光接合器22與該光校準窗112於Z軸平面上的相對位置。接續，將該光校準筒20於XY平面上移動，於找到最佳耦光位置時透過電焊或雷射焊接的方式將該光校準筒20固定於該光校準窗112上，藉以固定該光校準筒20與該光校準窗112於XY平面上的相對位置。

請參閱「圖7」，係本發明另一較佳實施態樣的剖面示意圖，如圖所示：本實施態樣與圖2實施態樣的散熱結構相同，與前一實施態樣主要的差異點在於導熱塊12A的設計，藉由導熱塊12A的設計省略了散熱基板(如圖6所示的散熱基板141)，減少光發射 器200所需的零件。

本實施態樣光發射器200的殼體11上係具有一設置於該殼體11上的散熱井111，於該散熱井111內係設置有一插入並固定於該散熱井111的導熱塊12A，該導熱塊12A的一側係突出於殼體11表面並與該殼體11表面間具有一高度，並於該導熱塊12A於該高度位置上具有一熱導引平面121A。所述的光發射器單元14A係設置於該導熱塊12A上，該光發射器單元14A包含有一直接設置於該熱導引平面121A上的雷射二極體142A，以及一設置於該熱導引平面121A上用以檢測該雷射二極體142A功率的光監測器143A。該雷射二極體142A係藉由降低主動區高度減少熱由主動區傳導至該熱導引平面121A間的熱傳導路徑，並將傳導至該熱導引平面121A的熱經由該導熱塊12A水平傳導至該散熱井111外周的殼體11上。

降低主動區高度後，該雷射二極體142A的主動區至該雷射二極體142A與該熱導引平面121A接觸面間的間距係介於2μm至14μm之間，藉由縮短主動區至導熱塊12A間的間距，大幅地增加散熱的效率，所述的間距係未列入接著焊料的厚度，在此先行敘明。

所述的殼體係可透過以下的結構結合，以達到氣密的效果，請一併參閱「圖8」以及「圖9」，係本創作光發射器的結構分解示意圖：於本實施態樣中的光發射器100，所述的殼體11主 要可分為兩部分，該殼體11包含有一設置有該導熱塊12的底座B，以及一覆蓋於該底座B上以密封該光發射器單元14的上蓋C。

所述的底座B二側係分別設置有一第一側壁B1，並於該第一側壁B1上分別設置有一第一階段B2，由該第一側壁B1延伸有一第一傾斜部B3，並由該第一傾斜部B3向前延伸有一搭設平台B4。

所述的上蓋C二側係分別設置有一第二側壁C1，並於該第二側壁C1上係設置有一第二階段C2，由該第二側壁C1延伸有一第二傾斜部C3，並由該第二傾斜部C3延伸有一於一側具有導角C5的突出部C4。

於該上蓋C組裝於該底座B上時，該上蓋C二側的第二側壁C1上的第二階段C2係分別與該第一階段B2相互搭設，該第二傾斜部C3係與該第一傾斜部B3相互搭設而重合，而於該上蓋C前端的突出部C4靠置於該搭設平台B4上。於注膠時，係將膠體塗佈於該上蓋C及底座B間的接合位置，進一步地，於該底座B上側的位置，膠體係流入該突出部C4與該搭設平台B4的接合處膠合，該突出部C4的導角C5可容納膠針塗布並給予倚靠，同時導引膠體停留以避免朝外圍流動。於該上蓋C後端的位置係保留開口供該電路基板30穿過，於開口上塗布膠體固化後封合，所述的底座B及上蓋C即可達到氣密的效果。

請一併參閱「圖10」，係本創作光發射器的熱傳導示意圖，如圖所示： 由於所述的雷射二極體142係降低了主動區高度，雷射二極體142的主動區係相當靠近於該雷射二極體142與該散熱基板141的接觸面而使得其間的半導體層相當的薄，熱量係直接傳導至下方的散熱基板141(或例如圖7所示的導熱塊12A)。該散熱基板141係直接接觸於下方的導熱塊12的熱導引平面121，藉此主動區產生的熱源可以經由最短路徑傳達至下方的導熱塊12，由於中間所經過的材料均為高導熱材料，熱擴散角度(spreading angle)可以縮減到較小，以直下的方式將熱由最短的路徑迅速傳遞至導熱塊12並經由導熱塊12下方或殼體11表面傳遞後擴散。

於較佳實施態樣中，本創作的光發射器100裝設於光通訊裝置300時，藉由設置一或複數個熱導引墊702供該光發射器100共用或分別供該光發射器100個別使用，接觸於該導熱塊12朝外方向露出的另一側，藉由熱導引墊702將導熱塊12的熱均勻傳導至光通訊裝置300的外殼701，以加快雷射二極體142散熱效率。

該雷射二極體142、該散熱基板141、以及該導熱塊12間係可以透過接著焊料高溫固化黏著，中間並未經過任何阻熱材料(例如PCB、或FPC)，可進一步加速熱的擴散。於較佳的實施態樣中，可以選用銅鎢(CuW)作為該導熱塊12的材質，由於銅鎢(CuW)的熱傳導係數較高，能加快熱經由該導熱塊12散熱至空氣的速度，增加散熱效率。所述的接著焊料可以為金錫合金、焊片或其他類此的熱傳導係數較高的材料，於本創作中不予以限制。 於另一較佳實施態樣，可以透過高導熱黏著材料將雷射二極體142、該散熱基板141、以及該導熱塊12高溫固化黏著，於本發明中不予以限制。

綜上所述，本創作透過降低雷射二極體主動區高度縮短熱傳導路徑，並透過直接將熱由主動區經由散熱基板傳導至導熱塊，達到直下傳導的散熱效果，並透過散熱井由水平方向擴散熱，大幅提升散熱效率。再者，本創作更進一步於電路基板的電連接側與殼體間塗覆阻隔殼體熱的黏著劑，有助於避免已向殼體傳導的熱經由電連接側再次傳導至雷射二極體，進而影響雷射二極體散熱效率。

以上已將本創作做一詳細說明，惟以上所述者，僅惟本創作之一較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即凡依本創作申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本創作之專利涵蓋範圍內。

100‧‧‧光發射器

11‧‧‧殼體

111‧‧‧散熱井

112‧‧‧光校準窗

1122‧‧‧插設槽

1123‧‧‧讓位槽

12‧‧‧導熱塊

121‧‧‧熱導引平面

13‧‧‧耦光透鏡

14‧‧‧光發射器單元

141‧‧‧散熱基板

142‧‧‧雷射二極體

143‧‧‧光監測器

20‧‧‧光校準筒

21‧‧‧Z軸定位筒

22‧‧‧光接合器

221‧‧‧插槽

30‧‧‧電路基板

31‧‧‧基板本體

32‧‧‧電連接側

33‧‧‧電連接埠

331‧‧‧連接器

40‧‧‧光隔離器

Claims (32)

1. 一種光發射器散熱結構，包含有：一基座，係包含有一座本體，一設置於該座本體上的散熱井，以及一插入並固定於該散熱井內的導熱塊，該導熱塊的一側係具有一熱導引平面；以及一光發射器單元，係設置於該導熱塊上，該光發射器單元包含有一直接設置於該熱導引平面上的散熱基板，以及一直接設置於該散熱基板上的雷射二極體，該雷射二極體係藉由降低主動區高度減少熱源由主動區經由該散熱基板傳導至該熱導引平面間的熱傳導路徑，並將傳導至該熱導引平面的熱水平傳導至該散熱井外周的座本體上。
2. 如申請專利範圍第1項所述的光發射器散熱結構，其中，該散熱基板係為陶瓷散熱基板。
3. 如申請專利範圍第2項所述的光發射器散熱結構，其中，該陶瓷散熱基板的材質為氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、或氧化鋁(Al₂O₃)。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述的光發射器散熱結構，其中，該雷射二極體的主動區至該雷射二極體與該散熱基板接觸面間的間距係介於2μm至14μm之間。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述的光發射器散熱結構，其中，該導熱塊的熱導引平面係與該座本體表面平行。
6. 一種光發射器散熱結構，包含有：一基座，係包含有一座本體，一設置於該座本體上的散熱井，以及一插入並固定於該散熱井內的導熱塊，該導熱塊的一側係突出於該座本體表面並與該座本體表面間具有一高度，並於該導熱塊於該高度位置上具有一熱導引平面；以及一光發射器單元，係設置於該導熱塊上，該光發射器單元包含有一直接設置於該熱導引平面上的雷射二極體，該雷射二極體係藉由降低主動區高度減少熱源由主動區傳導至該熱導引平面間的熱傳導路徑，並將傳導至該熱導引平面的熱水平傳導至該散熱井外周的座本體上。
7. 如申請專利範圍第6項所述的光發射器散熱結構，其中，該雷射二極體的主動區至該雷射二極體與該熱導引平面接觸面間的間距係介於2μm至14μm之間。
8. 如申請專利範圍第1或6項所述的光發射器散熱結構，其中，該導熱塊的材質為銅(Cu)、銅合金、銅鉬(CuMo)、銅鎢(CuW)、鋁(Al)、鋁合金、或散熱陶瓷。
9. 如申請專利範圍第1或6項所述的光發射器散熱結構，其中，該雷射二極體係為邊射型雷射二極體。
10. 如申請專利範圍第1或6項所述的光發射器散熱結構，其中，該散熱井係貫穿於該座本體以利該導熱塊的二側分別露出於該散熱井的二側開口並由側面方向的周圍包圍該導熱塊，該導熱塊朝該座本體內方向露出的一側係搭載該光發射器單元，另一側朝外方向露出並接觸一熱導引墊。
11. 一種光發射器，包含有：一連接器本體，包含有一於一側設置有光校準窗的殼體，一插設於該殼體內的導熱塊，一設置於該光校準窗一側的耦光透鏡，以及一設置於該殼體內以經由該耦光透鏡對準至該光校準窗位置的光發射器單元；其中，該殼體上係具有一散熱井，於該散熱井內係插入並固定該導熱塊，該導熱塊的一側係具有一熱導引平面；其中，該光發射器單元係設置於該導熱塊上，該光發射器單元包含有一直接設置於該熱導引平面上的散熱基板，以及一直接設置於該散熱基板上的雷射二極體，該雷射二極體係藉由降低主動區高度減少熱由主動區經由該散熱基板傳導至該熱導引平面間的熱傳導路徑，並將傳導至該熱導引平 面的熱水平傳導至該散熱井外周的殼體上；以及一光校準筒，係設置於該殼體一側的光校準窗上，以對應至該雷射二極體，該光校準筒包含有一結合於該光校準窗一側平面上的Z軸定位筒，以及一插設於該Z軸定位筒上用以連接光纖的光接合器。
12. 如申請專利範圍第11項所述的光發射器，其中，該散熱基板係為陶瓷散熱基板。
13. 如申請專利範圍第12項所述的光發射器，其中，該陶瓷散熱基板的材質為氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、或氧化鋁(Al₂O₃)。
14. 如申請專利範圍第11至13項中任一項所述的光發射器，其中，該雷射二極體的主動區至該雷射二極體與該散熱基板接觸面間的間距係介於2μm至14μm之間。
15. 如申請專利範圍第11至13項中任一項所述的光發射器，其中，該耦光透鏡係直接設置於該導熱塊上。
16. 如申請專利範圍第11至13項中任一項所述的光發射器，其中，該導熱塊的熱導引平面係與該殼體表面平行。
17. 如申請專利範圍第11項所述的光發射器，其中，該光發射器單元係包含有一設置於該散熱基板上用以檢測該雷射二極體功率的光監測器。
18. 一種光發射器，包含有：一連接器本體，包含有一於一側設置有光校準窗的殼體，一插設於該殼體內的導熱塊，一設置於該光校準窗一側的耦光透鏡，以及一設置於該殼體內以經由該耦光透鏡對準至該光校準窗位置的光發射器單元；其中，該殼體上係具有一散熱井，於該散熱井內係插入並固定該導熱塊，該導熱塊的一側係突出於該殼體表面並與該殼體表面間具有一高度，並於該導熱塊於該高度位置上具有一熱導引平面；其中，該光發射器單元係設置於該導熱塊上，該光發射器單元包含有一直接設置於該熱導引平面上的雷射二極體，該雷射二極體係藉由降低主動區高度減少熱由主動區傳導至該熱導引平面間的熱傳導路徑，並將傳導至該熱導引平面的熱水平傳導至該散熱井外周的殼體上；以及一光校準筒，係設置於該殼體一側的光校準窗上，以對應至該雷射二極體，該光校準筒包含有一結合於該光校準窗一側平面上的Z軸定位筒，以及一插設於該Z軸定位筒上用以連接光纖的光接合器。
19. 如申請專利範圍第18項所述的光發射器，其中，該雷射二極體的主動區至該雷射二極體與該熱導引平面接觸面間的間距係介於2μm至14μm之間。
20. 如申請專利範圍第18項所述的光發射器，其中，該光發射器單元係包含有一設置於該熱導引平面上用以檢測該雷射二極體功率的光監測器。
21. 如申請專利範圍第11或18項所述的光發射器，其中，該散熱井係貫穿於該殼體以利該導熱塊的二側分別露出於該散熱井的二側開口並由側面方向的周圍包圍該導熱塊，該導熱塊朝該殼體內方向露出的一側係搭載該光發射器單元，另一側朝外方向露出並接觸一熱導引墊。
22. 如申請專利範圍第11或18項所述的光發射器，更進一步包含有一設置於該光校準窗上的光隔離器。
23. 如申請專利範圍第11或18項所述的光發射器，其中，該光校準窗係包含有一供該耦光透鏡對準的光通道，以及一設置於該光通道一側且供該光隔離器插入後固定的插設槽。
24. 如申請專利範圍第23項所述的光發射器，其中，該光校準窗更包含有一設置於該插設槽一側的讓位槽，該讓位槽的內徑係大於該插設槽的內徑。
25. 如申請專利範圍第11或18項所述的光發射器，其中，該殼體上係設置有一電路基板，該電路基板係包含有一基板本體，一設置於該基板本體一端並連接於該光發射器單元的電連接側，以及一設置於該基板本體相對該電連接側一端的電連接埠。
26. 如申請專利範圍第25項所述的光發射器，其中，該電連接側與該殼體間係塗覆有一層阻隔該殼體的熱的黏著劑，以避免熱經由該電連接側的金線傳導至該光發射器單元。
27. 如申請專利範圍第11或18項所述的光發射器，其中，該殼體係包含有一設置有該導熱塊的底座，以及一覆蓋於該底座上以密封該光發射器單元的上蓋。
28. 如申請專利範圍第27項所述的光發射器，其中，該底座二側係分別設置有一第一側壁，並於該第一側壁上分別設置有一第一階段，該上蓋二側係分別設置有一對應至該第一側壁的第二側壁，該第二側壁上係設置有一分別與該第一階段相互搭設的 第二階段。
29. 如申請專利範圍第28項所述的光發射器，其中，該底座的一端係由該第一側壁延伸有一第一傾斜部，該上蓋的一端則由該第二側壁延伸有一與該第一傾斜部相互搭設的第二傾斜部。
30. 如申請專利範圍第29項所述的光發射器，其中，該底座的一端係由該第一傾斜部向前延伸有一搭設平台，該上蓋的一端係由該第二傾斜部延伸有一於一側具有導角的突出部靠置於該搭設平台上。
31. 如申請專利範圍第11或18項所述的光發射器，其中，該導熱塊的材質為銅(Cu)、銅合金、銅鉬(CuMo)、銅鎢(CuW)、鋁(Al)、鋁合金、或散熱陶瓷。
32. 如申請專利範圍第11或18項所述的光發射器，其中，該雷射二極體係為邊射型雷射二極體。