基于可调光衰减器集成的半导体光学器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于可调光衰减器集成的半导体光学器件，属于光通信领域。
【背景技术】
[0002]光通信领域的光电子器件包含光发射器，光探测器、光衰减器等多种不同类型，目前这些类型的器件沿用已久并已大规模的制造。为保证光电子器件长时间的稳定工作，防止外部水汽等环境物质进入到器件内部从而造成其功能元件的损坏，通常每个半导体光学器件的内部功能元件将在低水汽的惰性环境中封焊于管壳及其配套盖板内部。光电子器件通常使用光导纤维进行光学耦合至外部光学设备，光导纤维通过管壳尾管端口实现与外部的连接，并同时需要保证管壳尾管端口处的气密性密封。以下分别简单介绍一下典型的光纤组件以及可调光衰减器的结构。
[0003]如图1所示，典型的光纤组件100，由125um裸光纤110焊接在后镍管140上制成，其中裸光纤110在后镍管安装区域表面做有一层金属化130 (—般是镀镍镀金)，利用共晶焊料120 (—般是金锡焊料)使裸光纤110与后镍管140焊接在一起。后镍管140的作用是与管壳尾管150用焊料焊接在一起，形成管壳的气密性封装。图2所示的为光纤组件100于管体210中的典型安装固定情况。光纤组件100的金属套管140与管体210的尾管220使用金属焊料230密闭焊接实现密闭装配。
[0004]图3所示的为典型的可调光学衰减器(Variable Optical Attenuator, V0A),包括一个双光纤准直器310、一片挡光式的微电机系统(Micro Electro Mechanical-System,MEMS)可调光学衰减器芯片320和一个光电探测芯片(Photo Detector, PD) 330?挡光式的MEMS VOA芯片320固定在双光纤准直器310和光电探测芯片330之间，且三者的中心位于同一轴线上。MEMS VOA芯片320与光电探测芯片330相对的MEMS VOA芯片320的面上通常镀有高反射膜，即MEMS VOA单面镀有起分光作用的高反射膜(High-reflecting Film)，其反射率通常为95% — 99 %。该可调光学衰减器还包括起固定作用的TO管座340，用于光电探测芯片330的固定。可调光学衰减器在工作过程中与外部控制电路相连，依靠控制电路进行调节可调光学衰减器的衰减量实现光路中信号稳定调谐的目。该控制电路也可以与MEMS VOA芯片320和光电探测芯片330相连，且根据光电探测芯片330探测的电流，调节MEMS VOA芯片320的衰减参数，进而调节光强衰减量。如图4所示信号光从双光纤准直器TO的一根光纤进入，入射到单面镀有高反射膜的挡光式的MEMS VOA芯片320上，由于单面镀有高反射膜，其中大部分光(大约占95% — 99)在MEMS VOA芯片320上的高反射膜的一端反射后又返回到双光纤准直器320中，经聚焦后进入另一根光纤射出，还有小部分的透射光(约占5% — 1%)从MEMS VOA芯片320的高反射膜的另一端射出，入射到光电探测芯片330上，得到透射光强的电信号。因MEMS VOA芯片320上的高反射膜的反射和透射系数均为常数，根据透射光强的电信号得到透射光强度，再根据透射光强度计算得出反射光的强度。系统预设一给定值，当反射光强度小于给定值时，光电探测芯片330探测到透射光强度也较小，输出较小的电信号，控制电路接收到较小的电信号后驱动MEMS VOA芯片320调节衰减参数，使得衰减量减小，反射光强度相应的增大；当反射光强度大于给定值时，探测到较大的电信号，控制电路接收到较大的电信号后驱动MEMS VOA芯片320调节衰减参数，使得衰减量增大，反射光强度相应的减小，如此实现光路信号稳定调谐。
[0005]目前许多传统的光学放大器通常使用了多个诸如图3所示的可调光学衰减器，多个光探测器以及多个独立封装的泵浦器件作为源。随着通信行业日新月异的发展，现在许多多级光学放大器对于缩减半导体光学器件的尺寸以进行小型化制造以及成本降低的需求有所提高，传统的使用多个独立封装的器件进行简单的累加式使用已经无法满足现阶段光学放大器的制造需求，改善的空间有限。
[0006]因此有必要设计一种基于可调光衰减器集成的半导体光学器件，以克服上述问题。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种可缩减尺寸实现小型化制造，同时能降低成本的基于可调光衰减器集成的半导体光学器件。
[0008]本实用新型是这样实现的:
[0009]本实用新型提供一种基于可调光衰减器集成的半导体光学器件，包括管壳，所述管壳内部安装有半导体致冷器载体和过渡块，所述过渡块设于所述半导体致冷器载体上，所述过渡块上安装有三个光电功能单元，所述管壳的一侧具有一尾管；一屏蔽罩盖设于所述三个光电功能单元的上方，所述屏蔽罩具有多个隔离柱，将所述三个光电功能单元分别彼此隔离开，所述屏蔽罩的底部紧密贴合于所述过渡块上；所述三个光电功能单元通过多根穿过所述尾管的光纤耦合至外部光学设备，所述三个光电功能单元均为可调光衰减器，所述光纤包括基本光导纤维和设于所述基本光导纤维外部的保护套管，所述保护套管容纳于所述尾管中，并采用密闭填充胶固定。
[0010]进一步地，所述过渡块为氮化铝过渡块或钨铜热沉。
[0011]进一步地，所述基本光导纤维包括纤芯、设于纤芯外侧的包层以及设于所述包层外侧的涂覆层，所述保护套管套设于所述涂覆层的外侧。
[0012]进一步地，所述光纤为保偏光纤或单模光纤。
[0013]进一步地，所述光纤的端部设有透镜。
[0014]进一步地，所述尾管包括靠近所述管体内腔的第一管段和远离所述管体内腔的第二管段，所述第一管段的内径大于所述基本光导纤维的外径，小于所述光纤的外径；所述第二管段的内径大于所述光纤的外径。
[0015]进一步地，所述基本光导纤维穿过所述第一管段，所述保护套管靠近所述基本光导纤维的部分位于所述第二管段内，所述保护套管与所述第二管段之间通过所述填充胶固定连接。
[0016]进一步地，其中一个所述可调光衰减器可替换成半导体光电探测器。
[0017]进一步地，其中一个所述可调光衰减器可替换成半导体激光器。
[0018]本实用新型具有以下有益效果:
[0019]所述过渡块上安装有三个光电功能单元，所述三个光电功能单元均为可调光衰减器。所述屏蔽罩盖设于所述三个光电功能单元的上方，所述屏蔽罩具有多个隔离柱，将所述三个光电功能单元分别彼此隔离开。所述基于可调光衰减器集成的半导体光学器件通过上述结构可有效缩减产品尺寸实现小型化制造，同时能降低成本。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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获得其它的附图。
[0021]图1是现有技术的典型光纤组件的示意图；
[0022]图2是现有技术的典型光纤组件安装固定结构横截面的示意图；
[0023]图3是现有技术的可调光衰减器的局部横截面的示意图；
[0024]图4是现有技术的可调光衰减器的工作原理示意图；
[0025]图5是本实用新型实施例的基于可调光衰减器集成的半导体光学器件的结构示意图；
[0026]图6a、6b是本实用新型实施例中光纤组件的示意图；
[0027]图7是本实用新型实施例中屏蔽罩的外形示意图；
[0028]图8是本实用新型实施例中屏蔽罩的安装结构的示意图；
[0029]图9是本实用新型实施例中光纤与器件管壳尾管连接密封的示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0031]如图5至图9，本实用新型实施例提供一种基于可调光衰减器集成的半导体光学器件500，包括管壳560，所述管壳560内部安装有半导体致冷器载体550和过渡块540，所述过渡块540设于所述半导体致冷器载体550上，所述过渡块540上安装有三个光电功能单元510a、510b和510c，所述管壳560的一侧具有一尾管910。一屏蔽罩570盖设于所述三个光电功能单元的上方，所述屏蔽罩570具有多个隔离柱，将所述三个光电功能单元分别彼此隔离开，所述屏蔽罩570的底部紧密贴合于所述过渡块540上；所述三个光电功能单元通过多根穿过所述尾管910的光纤耦合至外部光学设备，所述三个光电功能单元均为可调光衰减器，所述光纤包括基本光导纤维和设于所述基本光导纤维外部的保护套管534，所述保护套管534容纳于所述尾管910中，并采用密闭填充胶固定。所述基本光导纤维530包括纤芯、设于纤芯外侧的包层以及设于所述包层外侧的涂覆层，所述保护套管534套设于所述涂覆层的外侧。所述光纤为保偏光纤或单模光纤，所述光纤的端部设有透镜。
[0032]如图5至图9，所述基于可调光衰减器集成的半导体光学器件的具体结构如下描述:所述基于可调光衰减器集成的半导体光学器件500可以光学耦合至其它外部设备，诸如，掺馆光纤放大器(EDFA)、拉曼放大器等。其包含管壳560,管壳560内安装有半导体致冷器(Thermoelectric Cooler, TEC)载体550以及过渡块540，所述过渡块540为氮化铝过渡块或钨铜热沉，所述过渡块540上安装有三个光电功能单元510a、510b和510c。所述三个光电功能单元均为可调光衰减器。其中一个所述可调光衰减器可替换成半导体光电探测器。其中一个所述可调光衰减器还可替换成半导体激光器。具体的为:三个光电功能单元510a、510b和510c可以是包含可调光衰减器的任何合适半导体光学器件或器件的相互组合。光电功能单元510a、510b和510c