專利名稱：兩體式基座半導(dǎo)體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光器，特別是一種兩體式基座半導(dǎo)體激光器。
技術(shù)背景目前，通信用半導(dǎo)體激光器的用戶對激光器的高溫?zé)崽匦缘囊笤絹碓礁?，一方面用戶的電路板上提供給半導(dǎo)體致冷器(TEC)的最高電壓不能超過2.6V， 電流不能超過1.2A。另一方面用戶往往要求激光器能工作到管殼實(shí)際溫度高達(dá) 85°C。若半導(dǎo)體激光器的熱負(fù)載過大，當(dāng)激光器的管殼溫度達(dá)到85t:時(shí)，TEC 的電壓會(huì)遠(yuǎn)大于2.6V，而這時(shí)板子已不能向TEC正常地提供足夠的電流。因此 TEC就不能正常泵浦其致冷端的熱量，最終不能使激光二極管(LD)及其熱沉的 溫度穩(wěn)定在它的所設(shè)定的工作點(diǎn)(一般為25°C)上。其結(jié)果是引起了激光器的 輸出功率變化和波長飄移等一系列的嚴(yán)重問題。TEC致冷時(shí)，其所泵浦的熱負(fù)載Qc;是決定其工作電壓和電流的重要參數(shù)，其中熱負(fù)載Qc又可分為主動(dòng)熱負(fù)載CL和受動(dòng)熱負(fù)載Qcp，主動(dòng)熱負(fù)載完全來自LD 釋放的熱量，它完全由LD的工作條件所決定，由于LD的效率很高，在通信用 半導(dǎo)體激光器中，當(dāng)管殼溫度較高時(shí)，主動(dòng)熱負(fù)載在總熱負(fù)載中占的比例并不高。受動(dòng)負(fù)載QeP在管殼溫度較高時(shí)是總熱負(fù)載Q。中的主要部。受分動(dòng)負(fù)載Qcp又可分為輻射熱負(fù)載、對流熱負(fù)載和傳導(dǎo)熱負(fù)載。這三部分熱負(fù)載都與LD熱沉 以及基座的結(jié)構(gòu)有關(guān)。目前的通信用半導(dǎo)體激光器產(chǎn)品中，其基座的結(jié)構(gòu)主要有兩種 一種為LD熱沉、光組件-體式基座結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，其缺點(diǎn)是由于基 座9除承載激光二極管3 (LD)熱沉外還承載了所有光學(xué)耦合元件(包括第一透 鏡4、光隔離器5、第二透鏡6、光纖7)，所以基座9必須做得足夠大。這樣的 基座及其所承載的眾多部件構(gòu)成了半導(dǎo)體致冷器2 (TEC)致冷端的沉重的被動(dòng) 熱負(fù)載QeP，此被動(dòng)熱負(fù)載在高溫時(shí)會(huì)遠(yuǎn)大于激光器的主動(dòng)熱負(fù)載。為了承載這 樣的基座，TEC不僅要選尺寸足夠大的以支撐基座，其泵浦熱量的能力也必須足 夠大。這樣TEC的功耗在高溫下必然上升的很高，其所要求的額定電流、電壓 值就很高。當(dāng)激光器工作在管殼溫度為85t:時(shí)，TEC的電壓會(huì)遠(yuǎn)超過2.6V，電流超過1. 2A。因此這種結(jié)構(gòu)不能使激光器工作到管殼溫度超過75°C。另一種為LD熱沉與第一透鏡為一體，由TEC控溫，隔離器和第二透鏡則裝 在管殼外的窗管上(如圖3所示)。其缺點(diǎn)是第二光耦合透鏡和隔離器裝在外 殼窗管上，由于外殼材料的熱脹冷縮，高溫下窗管會(huì)傾斜。這是因?yàn)橥鈿さ牡?座為了散熱用的是鎢銅材料，外殼殼身為了防止殼身膨脹系數(shù)和陶瓷及玻璃窗 片的膨脹系數(shù)相差太大引起陶瓷和玻璃窗片的脫落而采用可伐材料。高溫時(shí)管 殼的殼身下部被膨脹系數(shù)較大的鴇銅底座拉長，上部則按可伐的膨脹系數(shù)只有 較小的伸長。結(jié)果引起殼身的傾斜，從而導(dǎo)致裝在窗管上的隔離器和第二透鏡 的軸線傾斜(如圖4所示)，造成激光器光耦合效率發(fā)生變化而使輸出功率發(fā)生 變化。因此在高溫下(如管殼溫度達(dá)85"C時(shí))盡管TEC仍能正常工作，但激光 器的跟蹤誤差會(huì)變得很大，輸出功率的變化會(huì)超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。另外由于隔離沒 有被溫控，激光器的光隔離度在高溫下也會(huì)劣化，除非用溫度特性很好的2級 型光隔離器。但這樣成本也大大提高了。另外，此種結(jié)構(gòu)的裝配需要2臺以上 的激光焊接機(jī)，裝配成本較高。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種降低被動(dòng)熱負(fù)載、降低半導(dǎo)體致冷器功耗、 提高熱特性、穩(wěn)定性好、成本低、好安裝的兩體式基座半導(dǎo)體激光器，克服現(xiàn) 有技術(shù)的不足。本實(shí)用新型的兩體式基座半導(dǎo)體激光器，它包括殼體l，在殼體l內(nèi)設(shè)有半 導(dǎo)體致冷器、基座和位于基座上的激光二極管、第一透鏡、光隔離器、第二透 鏡和光纖，其特征在于所述的基座是由第一基座9和第二基座10組成的兩體 結(jié)構(gòu)，所述的激光二極管、第一透鏡設(shè)在第一基座9上，所述的第二透鏡和光 纖設(shè)置在第二基座10上，所述的半導(dǎo)體致冷器設(shè)在第一基座(9)的下方。所述的光隔離器設(shè)在第一基座9或第二基座10上。 本實(shí)用新型的兩體式基座半導(dǎo)體激光器與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于基座分為兩體 結(jié)構(gòu)，激光二極管、第一透鏡、光隔離器與第二透鏡、光纖分別設(shè)在不同的基 座上，激光器中承載激光二極管(LD)熱沉的基座9上承載第一透鏡4和光隔 離器5，基座9的尺寸較小，因此半導(dǎo)體致冷器2 (TEC)致冷端的被動(dòng)熱負(fù)載 較小(約只有一體式基座結(jié)構(gòu)的被動(dòng)熱負(fù)載的一半左右)。另外由于動(dòng)熱負(fù)載較 小，因此可選尺寸小自身功耗小的TEC。這就保證了當(dāng)激光器工作在管殼溫度為 85'C時(shí)，TEC的電流和電壓都不會(huì)超標(biāo)。第二透鏡6、光纖支架12和光纖7端4頭等光學(xué)組件固定在基座10上?；?0直接固定在殼體1的殼底11上不用TEC 致冷。溫度變化時(shí)，基座10及其承載的透鏡、光纖支架12和光纖7端頭等光 學(xué)組件會(huì)有等方向的熱脹冷縮所引起的的偏移，但并不會(huì)改變光組件的橫向中 心位置?；?0及其各個(gè)承載物的縱向和上下中心間相對位置并不會(huì)因熱脹 冷縮而變化，因?yàn)樗鼈兪艿降臏囟茸兓嗤嗡鼈兊闹Ъ懿牧弦蚕嗤??；?座10及其承載物的縱向和上下的整體中心位置在溫度變化時(shí)由于熱脹冷縮會(huì)有 微小偏移。但這種偏移并引起的整個(gè)光路的耦合效率的變化極小，因?yàn)榈谝煌?鏡和第二合透鏡之間傳播的時(shí)準(zhǔn)直束。耦合效率對第二透鏡相對第一透鏡的橫 向及上下的偏移極不敏感。所以溫度變化時(shí)這種結(jié)構(gòu)仍能使激光器光的輸出功 率穩(wěn)定，有很小的跟蹤誤差。大大提高半導(dǎo)體激光器的高溫?zé)崽匦圆⑿阅芊€(wěn)定， 成本低廉、易于裝配。

圖1是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中LD熱沉、光組件一體式基座結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中LD熱沉與第一透鏡為一體，由TEC控溫，隔離器和第二透鏡則裝在管殼外的窗管上的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3所示的激光器發(fā)生變形后的示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示1為殼體，殼體1的殼底11為鎢銅材料，其它部分為可伐材 料。在殼體1的內(nèi)側(cè)設(shè)有半導(dǎo)體致冷器(TEC)2，半導(dǎo)體致冷器2的上方設(shè)有第 一基座9，在第基座9上排列有激光二極管(LD) 3、第一透鏡4和光隔離器 5。在殼體1內(nèi)還設(shè)有第二基座10，在第二基座10上方設(shè)有第二透鏡6和光纖 7，光纖7的端頭由馬鞍型光纖支架12固定。8為與殼體1相連接的窗管，其內(nèi) 中心線處為光纖7。光隔離器5也可設(shè)在第二基座10上。
權(quán)利要求1、一種兩體式基座半導(dǎo)體激光器，它包括殼體(1)，在殼體(1)內(nèi)設(shè)有半導(dǎo)體致冷器、基座和位于基座上的激光二極管、第一透鏡、光隔離器、第二透鏡和光纖，其特征在于所述的基座是由第一基座(9)和第二基座(10)組成的兩體結(jié)構(gòu)，所述的激光二極管、第一透鏡設(shè)在第一基座(9)上，所述的第二透鏡和光纖設(shè)置在第二基座(10)上，所述的半導(dǎo)體致冷器設(shè)在第一基座(9)的下方。
2、 根據(jù)權(quán)利求1所述的兩體式基座半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述的光隔離器設(shè)在第一基座(9)或第二基座(10)上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種激光器，特別是一種兩體式基座半導(dǎo)體激光器。它包括殼體(1)，在殼體(1)內(nèi)設(shè)有半導(dǎo)體致冷器、基座和位于基座上的激光二極管、第一透鏡、光隔離器、第二透鏡和光纖，其特征在于所述的基座是由第一基座(9)和第二基座(10)組成的兩體結(jié)構(gòu)，所述的激光二極管、第一透鏡和光隔離器設(shè)在第一基座(9)上，所述的第二透鏡和光纖設(shè)置在第二基座(10)上。本激光器具有降低被動(dòng)熱負(fù)載、降低半導(dǎo)體致冷器功耗、提高熱特性、穩(wěn)定性好、成本低、好安裝的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G02B6/26GK201417882SQ20092001103
公開日2010年3月3日 申請日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月2日
發(fā)明者耐 張 申請人:大連艾科科技開發(fā)有限公司