微型激光器组件及四通道光模块的制作方法

本发明涉及光模块
技术领域：
，特别涉及一种微型激光器组件及四通道光模块。
背景技术：
：目前通用的激光器组件封装标准是tocan封装工艺，一般是to-56tosa(to管座最大外围直径5.6mm的激光器组件)，这款to的管座体积很大，一般用于单通道或者双通道的光通信高速光模块封装。另外，现有的to-38tosa(to管座最大外围直径3.8mm的激光器组件)因在tocan封装过程中光路经过透镜耦合会发生偏心，封装后的tosa实际外径大于3.8mm，也很难将4个tosa并行装载入四通道的光模块中；例如40g、100g、200g、400g的光通信高速光器件封装就无法装载入msa协议的标准光模块外壳中，尤其难以载入qsfp28(quadsmallform-factorpluggable，4通道sfp封装)的标准光模块外壳中。技术实现要素：本发明的主要目的是提供一种微型激光器组件及四通道光模块，旨在提供一种体积小，且便于封装入标准光模块的外壳中的微型激光器组件。为实现上述目的，本发明提出的一种微型激光器组件及四通道光模块，微型激光器组件包括to管座、金属管帽、调节环、及光纤耦合适配器，所述金属管帽和所述to管座电阻焊接相连，所述调节环的一端与所述光纤耦合适配器激光焊接相连，所述调节环的另一端与所述金属管帽远离所述to管座的一端激光焊接相连，并且所述金属管帽与所述调节环的连接处形成有避位槽，所述避位槽内为焊接处，所述to管座、金属管帽、调节环、及光纤耦合适配器的外径均小于所述to管座的外径，所述to管座的外径尺寸为3.8毫米。优选地，定义所述避位槽和所述调节环相连的侧壁与垂直于避位槽底壁的切面之间的夹角为a，15°≤a≤90°。优选地，所述金属管帽内设有透镜，所述to管座内设有激光芯片，所述透镜与所述激光芯片同轴设置。优选地，所述透镜为非球面透镜。优选地，所述金属管帽包括筒状本体以及设置在所述筒状本体顶部的环形盖体，所述环形盖体的内、外壁面之间的宽度为b1，1毫米≤b1≤1.5毫米，所述环形盖体的延伸长度为b2，0.8毫米≤b2≤1.2毫米，所述透镜设于所述环形盖体的轴心。优选地，所述光纤耦合适配器包括金属套管，所述金属套管的一端插设于所述调节环内，并通过激光穿透焊接与所述调节环相连。优选地，所述光纤耦合适配器还包括隔离器、及光纤插芯，所述隔离器限位于所述金属套管插入所述调节环的一端，所述光纤插芯穿设于所述金属套管内并与所述隔离器具有间隙。优选地，所述光纤耦合适配器还包括陶瓷套筒，所述陶瓷套筒插入所述金属套管远离所述调节环的一端，使得所述陶瓷套筒夹持于所述光纤插芯与所述适配器之间。优选地，所述调节环的横截面呈u形，所述调节环的内径为r1，2毫米≤r1≤3.2毫米，所述调节环的延伸长度为c1，1.5毫米≤c1≤3毫米，所述调节环的外径和内径之间的厚度为c2，0.1毫米≤c2≤0.5毫米；且/或所述金属管帽的外径为r2，3毫米≤r2≤3.8毫米；且/或所述金属管帽采用sus430材料制成。本发明还提供一种四通道光模块，包括光模块外壳和四个微型激光器组件，所述光模块外壳具有空腔；四个所述微型激光器组件并排设置于所述空腔的底壁，所述微型激光器组件为如上所述微型激光器组件。本发明技术方案中，金属管帽和to管座电阻焊接相连，调节环的一端与光纤耦合适配器激光焊接相连，调节环的另一端与金属管帽远离to管座的一端激光焊接相连，并且金属管帽与调节环的连接处形成有避位槽，避位槽内为焊接处，使得调节环与金属管帽激光焊接的过程中即使在焊接处产生了鼓包，也不会超出金属管帽的外径尺寸，有效避免外径扩大；to管座、金属管帽、调节环、及光纤耦合适配器的外径均小于to管座的外径，to管座的外径尺寸为3.8毫米，有效实现小型化，适用于四通道的光模块，将四个微型激光器组件安装于标准的光模块外壳内。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明实施例一四通道光模块的结构示意图；图2为本发明实施例一微型激光器组件的剖视图；图3为图2中的调节环的结构示意图；图4为图2中的金属管帽的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称10光模块外壳231避位槽20微型激光器组件24光纤耦合适配器21to管座241隔离器211激光芯片242金属套管22金属管帽243陶瓷套筒221筒状本体244光纤插芯222环形盖体25透镜23调节环本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。本发明提出一种微型激光器组件20及四通道光模块。请参阅图1至图4，本发明一实施例中，该微型激光器组件20包括to管座21、金属管帽22、调节环23、及光纤耦合适配器24，金属管帽22和to管座21电阻焊接相连，调节环23的一端与光纤耦合适配器24激光焊接相连，调节环23的另一端与金属管帽22远离to管座21的一端激光焊接相连，并且金属管帽22与调节环23的连接处形成有避位槽231，避位槽231内为焊接处，to管座21、金属管帽22、调节环23、及光纤耦合适配器24的外径均小于to管座21的外径，to管座21的外径尺寸为3.8毫米。调节环23的横截面呈u形，调节环23的内径为r1，2毫米≤r1≤3.2毫米，调节环23的延伸长度为c1，1.5毫米≤c1≤3毫米，调节环23的外径和内径之间的厚度为c2，0.1毫米≤c2≤0.5毫米；有效保证调节环23具有足够尺寸与金属管帽22通过激光器进行激光焊接，保证小型化。金属管帽22的外径为r2，3毫米≤r2≤3.8毫米，有效保证金属管帽22的外径小于to管座21的外径。金属管帽22采用sus430材料制成，有效适用于电阻焊接、及激光焊接。本发明技术方案通过，金属管帽22和to管座21电阻焊接相连，调节环23的一端与光纤耦合适配器24激光焊接相连，调节环23的另一端与金属管帽22远离to管座21的一端激光焊接相连，并且金属管帽22与调节环23的连接处形成有避位槽231，避位槽231内为焊接处，使得调节环23与金属管帽22激光焊接的过程中即使在焊接处产生了鼓包，也不会超出金属管帽22的外径尺寸，有效避免外径扩大；to管座21、金属管帽22、调节环23、及光纤耦合适配器24的外径均小于to管座21的外径，to管座21的外径尺寸为3.8毫米，有效实现小型化，适用于四通道的光模块，将四个微型激光器组件20安装于标准的光模块外壳10内。具体地，定义避位槽231和调节环23相连的侧壁与垂直于避位槽231底壁的切面之间的夹角为a，15°≤a≤90°。当a为90°时，避位槽231的槽口较小，调节环23与金属管帽22的焊接处更厚实，调节环23更为稳定；当a为15°时，使得避位槽231的槽口扩大，方便激光打入槽口进行焊接。优选地，本实施例金属管帽22内设有透镜25，to管座21内设有激光芯片211，透镜25与激光芯片211同轴设置。可以理解的，在光线沿着直径小的透镜25发射，光线经过透镜25有少许折射，透镜25与激光芯片211同轴设置，有效避免激光芯片211发出的光线受到金属管帽22的阻挡。本实施例中，透镜25为非球面透镜，可以理解的，透镜25是a-lens，通过迷你型的透镜25将光聚焦至光纤耦合适配器24的光纤插芯244的纤芯中，可以提高耦合效率，现有技术中，一般对称球面透镜的耦合效率是8％～20％，而非球面透镜耦合效率达到40％以上。进一步地，透镜25至焦距点之间的焦距为2.5毫米，缩短了光路即缩短了激光器组件to-can封装的长度。进一步地，金属管帽22包括筒状本体221以及设置在筒状本体221顶部的环形盖体222，环形盖体222的内、外壁面之间的宽度为b1，1毫米≤b1≤1.5毫米，环形盖体222的延伸长度为b2，0.8毫米≤b2≤1.2毫米，透镜25设于环形盖体222的轴心。筒状本体221远离环形盖体222的一端在氮气的环境下与to管座21通过电阻焊接机焊接进行密封，环形盖体222远离透镜25与调节环23的接触面上进行激光焊接。本实施例中，环形盖体222的轴心形成有通孔，透镜25嵌入通孔内，使得连接结构更为紧凑，环形盖体222的内、外壁面之间的最佳宽度尺寸为1毫米，环形盖体222的延伸长度为1.2毫米，使得环形盖体具有足够的空间与调节环23进行激光焊接，并且，避免在激光焊接过程中距离透镜25太近，导致损坏透镜25，也避免因环形盖体222太薄而被激光打穿，有效保证金属管帽22与调节环23的正常连接及使用。优选地，光纤耦合适配器24包括金属套管242，金属套管242的一端插设于调节环23内，并通过激光穿透焊接与调节环23相连，有效避免外径扩大。具体地，光纤耦合适配器24还包括隔离器241、及光纤插芯244，隔离器241限位于金属套管242插入调节环23的一端，光纤插芯244穿设于金属套管242内并与隔离器241具有间隙。隔离器241、光纤插芯244同轴设置，本实施例中，金属套管242的一端外径小于调节环23的内径，金属套管242的一端插设于调节环23内时，可调节金属套管242的轴心。本实施例中，光纤插芯244内的纤芯直径是9微米，光束焦距点需准确汇聚至光纤插芯244的纤芯。进一步地，光纤耦合适配器24还包括陶瓷套筒243，陶瓷套筒243插入金属套管242远离调节环23的一端，使得陶瓷套筒243夹持于光纤插芯244与金属套管242之间。本实施例中，金属管帽22与to管座21通过电阻焊接机焊接进行密封后，to管座21上的激光芯片211发射的光束，经透镜25折射而汇聚，折射后的焦距为2.5毫米，此时光束且相对于激光芯片211发生第一次偏移，移动光纤耦合适配器24使得光束再经过隔离器241，此时光束的焦距延长为2.8毫米，且相对于激光芯片211发生第二次偏移，最终光束的焦距点汇聚至光纤插芯244内的纤芯端面上。在光束耦合的过程中，金属套管242的一端位于调节环23内移动并带动隔离器241偏移至焦距点对应光纤插芯244内的纤芯端面，光耦合完毕后将金属套管242、陶瓷套筒243通过激光焊接固定。调节环23通过穿透激光焊固定光纤耦合适配器24，且通过避位槽231打入激光焊接将其固定金属管帽22上，保证光耦合的效率。可以很好保证光纤耦合适配器24与光纤接头之间的插拔力，整个金属套管242的结构更为紧凑，插拔重复性好，使得本激光器组件耦合输出的光路稳定性较好，降低光接口端的装配成本和简化装配工艺。本发明还提供一种四通道光模块，请参照图1，四通道光模块包括光模块外壳10和四个微型激光器组件20，光模块外壳10具有空腔；四个微型激光器组件20并排设置于空腔的底壁，微型激光器组件20为如上微型激光器组件20。本实施例中，四通道光模块的壳体为qsfp28标准光模块壳体，其中，空腔内的宽度是16.5毫米，空腔的高度是5毫米。该微型激光器组件20的具体结构参照上述实施例，由于本四通道光模块采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12