一种微型化光纤陀螺用无致冷短波SLD光源的制作方法

一种微型化光纤陀螺用无致冷短波sld光源
技术领域
1.本实用新型属于光纤传感领域，具体涉及一种微型化光纤陀螺用无致冷短波sld光源。


背景技术：

2.某微型化光纤陀螺是国内最小尺寸光纤陀螺，为了缩小体积，采用了光纤直接与裸露的超辐射发光二级管耦合焊接方案。俄罗斯fizoptika公司同类型光纤陀螺光源组件制作方案如图1所示，光源组件主要包括原耦合光纤101、原无氧铜配块102、原第一焊锡103、原第二焊锡104、原超辐射发光芯片105、原aln绝缘子106、原第一镀银铜导线108、原第二镀银铜导线109。该光源组件先在无氧铜配块上表面1/2区域镀上原第一焊锡103，侧面镀原第二焊锡104，把原耦合光纤101直接固定于原无氧铜配块102表面，靠近原超辐射发光芯片105的1/2区域用原第一焊锡103进行焊接固定，原超辐射发光芯片(105)和原aln绝缘子(106)采用高温焊锡焊接在无氧铜热沉上，通过原第二焊锡104把无氧铜配块和原无氧铜热沉107焊接固定在一起。
3.该方法制作光源组件存在以下问题：
4.1光纤与焊锡浸润性比较差，原第一焊锡103与原耦合光纤101之间焊接强度较弱，当器件反复受到环境温度影响时，原第一焊锡103与原耦合光纤101可能会发生焊接分离，原耦合光纤101就会自由移动，导致光源组件耦合失效，存在可靠性风险。
5.2原耦合光纤101下沉到原无氧铜配块102表面时，由于焊锡的密度大于光纤密度，需要额外的使用外力下压耦合光纤101，另外耦合光纤为超细径40um单模光纤，光纤比较柔软，易导致光纤端头翘起，光纤光轴方向与原超辐射发光芯片105光束方向形成一定耦合夹角，会导致耦合效率减小，耦合一致性差。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种微型化光纤陀螺用无致冷短波sld光源，通过在无氧铜配块上面加工一个um量级u型槽结构，把耦合光纤嵌入槽内，用环氧树脂胶和焊锡进行固定，最后在与热沉焊接固定，器件可靠性高，性能稳定。
7.本技术提供一种微型化光纤陀螺用无致冷短波sld光源，所述无致冷短波sld光源包括耦合光纤201、无氧铜配块202、第一焊锡203、第二焊锡204、超辐射发光芯片205、aln绝缘子206、第一镀银铜导线208、第二镀银铜导线209和u形槽210，其中：
8.无氧铜配块202上表面设置有u形槽210，耦合光纤201穿过u形槽210，无氧铜配块202的上表面设置第一焊锡203，无氧铜配块202的侧表面设置第二焊锡204，第二焊锡204的另一端设置有热沉(207)，热沉(207)的上表面设置有超辐射发光芯片205和aln绝缘子206，超辐射发光芯片205和aln绝缘子206之间通过金丝键合实现电连接，aln绝缘子206的另一端与第一镀银铜导线208连接，第一镀银铜导线208伸出热沉207，第二镀银铜导线209设置在热沉207的外部侧面，且第二镀银铜导线209伸出热沉207。
9.具体的，无氧铜配块202的上表面为光纤固定面，无氧铜配块202的侧表面为耦合焊接面；
10.在无氧铜配块202的光纤固定面镀第一焊锡203，耦合焊接面镀第二焊锡204。
11.具体的，通过半导体微加工技术，在无氧铜配块202上表面加工u形槽210。
12.具体的，耦合光纤201嵌入u形槽210内，且紧贴u形槽210底部。
13.具体的，无氧铜配块202u形槽210内的耦合光纤201采用第一焊锡203覆盖。
14.具体的，在无氧铜配块202上表面没有镀第一焊锡203的u型槽区域上，点环氧树脂胶211。
15.具体的，通过第二焊锡204把无氧铜配块202与热沉207无氧铜热沉焊接固定在一起。
16.具体的，第一焊锡203熔点高于第二焊锡204熔点，热沉(207)为无氧铜热沉。
17.本实用新型的有益效果：通过无氧铜配块表面划槽，嵌入式粘接固定光纤的方式，极大提高光源耦合可靠性和一致性。
附图说明
18.图1是现有技术的微型化光纤陀螺用无致冷短波sld光源结构示意图；
19.图2是一种较佳实施例中的微型化光纤陀螺用无致冷短波sld光源结构示意图；
20.图3是无氧铜配块u形槽光纤粘接截面示意图；
21.其中：101-原耦合光纤、102-原无氧铜配块、103-原第一焊锡、104-第二焊锡、105-原超辐射发光芯片、106-原aln绝缘子、107-原热沉、108-原第一镀银铜导线、109-原第二镀银铜导线；201-耦合光纤、202-无氧铜配块、203-第一焊锡、204-第二焊锡、205-超辐射发光芯片、206-aln绝缘子、208-第一镀银铜导线、209-第二镀银铜导线和210-u形槽。
具体实施方式
22.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需要说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
23.具体技术方案如下：
24.一种微型化光纤陀螺用无致冷短波sld光源，包括耦合光纤201、无氧铜配块202、第一焊锡203、第二焊锡204、超辐射发光芯片205、aln绝缘子206、第一镀银铜导线208、第二镀银铜导线209、u形槽210、环氧树脂胶211。
25.进一步地，在无氧铜配块202光纤固定面镀第一焊锡203，耦合焊接面镀第二焊锡204。
26.进一步地，通过半导体微加工技术，在无氧铜配块202上表面加工一u型结构槽，耦合光纤201嵌入槽内，与槽底部紧贴；
27.进一步地，无氧铜配块202镀焊锡1/2区域，槽内耦合光纤201采用第一焊锡203覆盖；
28.进一步地，在无氧铜配块202另外半边区域u型槽上点上环氧树脂胶，由于毛细作用，环氧树脂胶自动流满u型槽，再加热烘烤至胶固化，选用的环氧树脂胶具有耐高温特性。
29.进一步地，通过第二焊锡204把无氧铜配块与无氧铜热沉焊接固定在一起。
30.图2是本实用新型一种较佳实施例中的微型化光纤陀螺用无致冷短波sld光源结构示意图，主要包括耦合光纤201、无氧铜配块202、第一焊锡203、第二焊锡204、超辐射发光芯片205、aln绝缘子206、第一镀银铜导线208、第二镀银铜导线209、u形槽210、环氧树脂胶211。
31.无氧铜配块202上表面加工规格为宽60um、深40umu型槽，把超细径耦合光纤精准的放入槽内；给无氧铜配块加热，在无氧铜配块后1/2区域用第一焊锡203覆盖耦合光纤201，耦合光纤201可以在u型槽210内进行前后移动，表明光纤与槽壁或焊锡之间都存在缝隙，第一焊锡203和u型槽210之间就会形成一个封闭的通道；在无氧铜配块202的前1/2区域，把环氧树脂胶211点在图示区域，由于毛细作用，环氧树脂胶211将流淌填充u型槽，包括第一焊锡203和u型槽210之间的整个通道。通过环氧树脂胶把耦合光纤固定在一个密闭的金属通道内，极大的提高了光源制作可靠性。
32.图3是无氧铜配块u形槽光纤粘接截面示意图，包括耦合光纤201、无氧铜配块202、第一焊锡203、u型槽210。耦合光纤201通过专用光纤调节架精准放入u型槽210内，耦合光纤201与槽底部紧贴，上面采用第一焊锡203覆盖，覆盖焊锡时可能会有部分焊锡流入槽内，但是不会影响粘接可靠性。耦合光纤201与槽底部平行，这保证光纤光轴与超辐射发光芯片105光束方向相同，降低俯仰角度带来的耦合误差，提高光源耦合制作一致性。
33.本实施例微型化光纤陀螺用无致冷短波sld光源制作工艺简述：
34.1在无氧铜配块202光纤固定面后1/2区域镀第一焊锡203，耦合焊接面下1/2区域镀第二焊锡204；
35.2通过半导体微加工技术，在无氧铜配块202上表面加工一u型结构槽210，u型槽规格为宽60um、深40um；
36.3对无氧铜配块202加热，第一焊锡203熔化，用专用工具拨动焊锡，让上表面镀锡1/2区域槽内耦合光纤201采用第一焊锡203覆盖；
37.4在无氧铜配块202前1/2区域u型槽上点上环氧树脂胶，由于毛细作用，胶自动流满u型槽，再加热烘烤至胶固化；
38.5在无氧铜配块和无氧铜热沉底部对称加热第二焊锡204熔化后，调节无氧铜配块与无氧铜热沉相对位置，使光纤与光源芯片有最大输出功率值，再降低温度，两者通过第二焊锡204焊接固定。
39.综上所述，本实用新型提供一种满足微型化光纤陀螺用无致冷短波sld光源，如图所示，包括超细径40um单模光纤、无氧铜配块、850nmsld芯片、无氧铜热沉、aln绝缘子、镀银铜导线等元件组成。本实用新型提供了一种低成本小型化高可靠性无致冷短波sld光源的制作方法。本实用新型用于应用的微型化光纤陀螺光路为一体化结构，整个光路不存在熔接点。基于该应用需求，本实用新型提出了一种在无氧铜配块表面划槽嵌入粘接耦合光纤后与光源热沉端面耦合焊接的方法进行制作，结构简单，成本低，可靠性高，有利于提高陀螺的生产能力和可靠性。