[發(fā)明專利]一種用于光電器件的TO管帽及其制作方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110151943.4
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112925071A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳剛;毛召召;杜立華;周游;李志濤;熊良明;蘭小波
• 申請（專利權(quán)）人: 長飛光纖光纜股份有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

本發(fā)明涉及一種用于光電器件的TO管帽及其制備方法，包括有金屬管殼，在金屬管殼頂部開設(shè)中心通孔，中心通孔中安設(shè)有高折射率玻璃透鏡，其特征在于所述的玻璃透鏡為直徑為d的圓球形玻璃透鏡，所述的圓球形玻璃透鏡的折射率為2.0~2.4，在圓球形玻璃透鏡表面鍍AR膜。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，耦合效率高；透過率≥97%，管帽到光纖的耦合效率達到25~40%。本發(fā)明的制作過程中無需使用托盤，不僅工藝簡單，而且還可以改善球透鏡和金屬管殼的同軸度，具有同軸度好、耦合效率高、制作工藝簡單、成本低的優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于光電器件的TO管帽及其制作方法，屬于光模塊器件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，龐大的數(shù)據(jù)流量對光纖通信的容量和帶寬提出了更高的要求。特別是5G通信和數(shù)據(jù)中心的建設(shè)方興未艾，全球高性能光模塊的需求與日俱增。TO管帽(Transistor Outline CAN)即晶體管外殼，是控制某種特殊導(dǎo)電電子外殼的國際行業(yè)標準名稱，它是光模塊中重要的光耦合器件。TO封裝包含兩個元件：管座和管帽。在光電子領(lǐng)域中，管帽實現(xiàn)了兩大基本功能。首先，它們對傳輸和接收應(yīng)用領(lǐng)域中的光學(xué)元件提供了持久可靠的保護。其次，作為光學(xué)接口，它們還確保了光學(xué)信號的順利傳輸。因此，安裝在管帽上的窗口或透鏡的光學(xué)性質(zhì)必須達到相當高的要求。TO管帽中的光模塊發(fā)射的激光經(jīng)過管帽中的透鏡匯聚后入射到光纖中，實現(xiàn)光通信，TO管帽是光通信中的重要光耦合部件。

現(xiàn)有的球透鏡TO管帽所用玻璃透鏡的折射率為1.5-2.0，由于存在球差的問題，使得激光耦合效率只有10～25％，且光束質(zhì)量無法達到高速傳輸光信號的性能要求。中國專利CN108535823A中，采用雙透鏡型管帽，內(nèi)側(cè)透鏡折射率為1.8，直徑1.0mm，外側(cè)透鏡折射率為1.5，直徑2.0mm，這種管帽所用玻璃透鏡的折射率不超過1.8，耦合效率受限，而且需要制作兩個管殼進行兩次焊接，制作工藝復(fù)雜，成本較高。專利CN103214191B中，將玻璃柱裝配在管帽上，在氮氣保護下以880-920℃溫度熔融玻璃柱冷卻成型于管帽上，將透鏡成型技術(shù)和連接技術(shù)合二為一，但制作的透鏡面型難精確控制，而且加工溫度很高。專利CN108002716B中，使用粘合劑封接透鏡與管殼，通過機臺的施壓頭校正透鏡位置來保證產(chǎn)品的精度，機臺的轉(zhuǎn)座設(shè)置有凸臺(托盤)，將管殼安裝在所述凸臺上，再將一透鏡置于所述管殼的通孔，接著使用所述機臺的施壓頭將所述透鏡的上端施壓固定，使所述透鏡底部與所述凸臺充分接觸，該方法要使用凸臺(托盤)和施加壓力，焊接裝置和焊接工藝都較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提供一種用于光電器件的TO管帽及其制作方法，它結(jié)構(gòu)簡單，耦合效率高且便于制作。

本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的TO管帽技術(shù)方案為：包括有金屬管殼，在金屬管殼頂部開設(shè)中心通孔，中心通孔中安設(shè)有玻璃透鏡，其特征在于所述的玻璃透鏡為直徑為d的圓球形玻璃透鏡，所述的圓球形玻璃透鏡的折射率為2.0～2.4，在圓球形玻璃透鏡表面鍍AR膜(減反射膜)。

按上述方案，所述的中心通孔與圓球形玻璃透鏡的最大外徑相配置，中心通孔的孔徑D等于或小于圓球形玻璃透鏡的直徑d。

按上述方案，所述的圓球形玻璃透鏡的直徑d為1.0～3.0mm，由氣懸浮激光燒結(jié)的鑭系高折射率玻璃制作而成。

按上述方案，所述的圓球形玻璃透鏡與金屬管殼中心通孔的周邊連接處通過點膠焊接法或焊料玻璃環(huán)焊接法焊接成一體；焊接所用玻璃焊料由膨脹系數(shù)與所述玻璃球透鏡以及金屬管殼相匹配的低溫玻璃制成。

按上述方案，所述的表面鍍AR膜的圓球形玻璃透鏡的透過率≥97％。

按上述方案，所述的管帽到光纖的耦合效率達到25～40％。

本發(fā)明上述TO管帽制作方法的技術(shù)方案為：