[實用新型]光纖耦合的多模半導體光電器件

有效

• 申請號: 201520134284.3
• 申請日: 2015-03-10
• 公開（公告）號: CN204496054U
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 姜源源;曾乾;卜勤練;余春平
• 申請（專利權）人: 武漢電信器件有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

技術領域

本實用新型涉及一種光纖耦合的多模半導體光電器件，應用于光纖傳輸通信領域。

背景技術

隨著光電子技術的快速發展，半導體激光器在光通信領域有著廣泛的應用。各類半導體激光器，諸如泵浦激光器，根據應用要求，通常輸出特定的單波長激光，這類光電器件通常包裝在一個特定的外殼內并且進行氣密性密封，通過一種具有某種標準規格的光纖耦合至其他光電設備，以實現光信號和光能量的傳遞。

圖1所示出了光電器件100，用于將半導體激光器201光學的耦合至外部光電設備。如圖所示，光電器件100的包裝外殼，也稱管殼，一般由管體102和管蓋103兩部分組合。管體102可為立方體形狀的蝶形、雙列直插類型，或圓柱體形狀的同軸等多種類型，材料可為可伐、不銹鋼、鎢銅或者其它金屬。管體102上開有一個或者多個通孔，通常制作成金屬管狀結構，稱為尾管104。如圖所示，半導體激光器201包裝在外殼內，并且放置于載臺203上。組合元件金屬管206穿過尾管104，伸入殼內，至光纖110置于載臺204上。并且載臺203和204均置放于熱電制冷器（TEC）202上。

光纖是一種纖芯折射率比包層折射率高的同軸圓柱形電介質波導，如圖2所示出了現業界通常使用的常規石英基材的光纖31的橫截面結構示意圖，主要結構包括纖芯12，包層13和涂覆層14，其中纖芯12的主要成分為石英材料，其直徑通常為8-100微米。包層13的主要成分一般也為石英材料，其常規外徑通常為125微米，其作用主要是把光能量限制在纖芯中。為了增強光纖的柔韌性、機械強度和耐老化特性，還在包層外增加一層涂覆層，其主要成分是環氧樹脂和硅橡膠等高分子材料。光能量主要在纖芯中傳播，包層為光的傳輸提供反射面和光隔離，并起一定的機械保護作用。

光電功能單元的耦合對準一般通常采用有源對準方式，通過檢測激光器輸出光功率與XYZ三維方向調整光纖，使光纖110與半導體激光器201對齊，實現最佳耦合。然后可采用金屬支架、玻璃焊料或者環氧樹脂205進行光纖110的固定。最后可采用焊料焊接或者環氧樹脂填充的方式使金屬管206與尾管104內壁進行連接，實現尾管密封，最終使整個包裝實現氣密性封裝。

隨著光放大器的逐漸發展，其對泵浦功率的要求進一步增加。目前應用于光放大器的泵浦激光器，通常由單模芯片輸出激光，再由單模光纖進行耦合，采用光纖光柵后實現單個波長的穩定輸出，但由于半導體激光器的結構特點，其輸出光束在垂直于結平面和平行于結平面方向的發散角不同，尤其是快軸方向具有很大的發散角，這類半導體激光器的輸出功率都會受到限制。現通常同時采用多個獨立的泵浦器件工作，而如此設計，會導致光放大器的功耗及成本增加。另可有將多個芯片組合在一個包裝外殼內，通過多光纖整合光至輸出，然半導體芯片之間的熱和其他輻射串擾或干擾效應仍然存在困難。

因此有必要設計一種光纖耦合的多模半導體光電器件，以克服上述問題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術之缺陷，提供了一種光纖耦合的多模半導體光電器件，其可降低放大器功耗和成本，同時可以避免半導體芯片之間的熱和其它輻射串擾或干擾效應的風險。

本實用新型是這樣實現的：

本實用新型提供一種光纖耦合的多模半導體光電器件，包括管殼、設于所述管殼底部的熱電制冷器、設于所述熱電制冷器上的熱沉過渡塊以及設于所述熱沉過渡塊上的半導體激光器、耦合透鏡組件、熱敏電阻和背光探測器，所述管殼的一側設有通孔，通孔中心穿有光纖組件，所述光纖組件與所述管殼密封連接；所述光纖組件包括金屬管和光纖，所述金屬管的一端為粗管，另一端為細管，所述光纖同時穿過所述粗管和所述細管進入所述管殼內部，所述光纖位于所述粗管內的部分套設有保護套管，所述光纖的端部固定于一光纖過渡塊上，并正對所述耦合透鏡組件設置；其中，所述半導體激光器、所述背光探測器、所述熱電制冷器以及所述熱敏電阻與所述管殼的外部引腳電氣連接。

進一步地，所述管殼于所述通孔的外側設有尾管，所述尾管的中心線與所述半導體激光器的發光條中心線同軸設置。

進一步地，所述背光探測器的光敏面中心對準所述半導體激光器背向發光面的中心線。

進一步地，所述背光探測器的光敏面與得到半導體激光器的背光發光面垂直設置。

進一步地，所述光纖過渡塊包括熱沉和墊塊，熱沉與墊塊之間通過共晶焊料焊接，并焊接在所述管殼的底部。

進一步地，所述耦合透鏡組件采用金屬支架、玻璃焊料或環氧樹脂固定于所述熱沉過渡塊上。