专利名称：一种生产在工作温度下高稳定性低回损的1310/1550激光器的方法
技术领域：
本发明涉及光通信有源器件领域，具体地说是生产一种在工作状 态下高稳定性低回损激光器的有效方法。
背景技术：
目前市场上的的激光器光源可根据不同的应用场合采用法布里 一由罗激光器(FP - LD )、分布反馈激光器(DFB - LD )以及其他发光 器件，其中DFB-LD非常适用于长距离系统。为了降低光反射对光信 号产生的影响，减小回损值，目前激光器传统的制作方法都采用的是 将发出光在1310/1550标准± 10 ju m波长的二极管芯和峰值隔离度在 1310/1550士10jum波长隔离器随机配比波长进行耦合达到最大输出 光功率生产激光器。
然而遗憾的是，这种传统生产工艺和方法存在^L多弊端，其弊端 在于
就激光器来说，其工作波长和激光器的工作电流及工作温度有着 密切的关系，并具有如下近似公式 df/dT"10GHZ/ °C ( 1 ) df/dI"lGHZ/mA (2)
其中f是激光器的工作频率，T是管芯温度，工为偏置电流。由 此可见，激光器的管芯的工作波长是随着工作温度的变化而漂移的。
由于使用激光器的射频光模块是安装在光纤直放站中， 一般情况 下，当光模块处于工作状态时机箱温度会比常温高，当激光器的管芯 的工作波长随着工作温度的变化漂移出隔离器隔离度合格范围时，隔 离器在激光器管芯工作波长的隔离度就达不到隔离反射光的要求，回 损值上升将导致光模块的整体性能降低，甚至整个光传输系统的瘫痪 和崩溃。例如当激光器发光二极管管芯常温波长为1310jum+10Mm,随机配对的隔离器峰值隔离度对应波长为1310|am-10Mm,此时 激光器和隔离器在常温下可能都是合格产品，但是在工作状态，激光 器发光二极管管芯就有可能飘移到了 1326 jum，，而隔离器峰值隔离 度还在1300jum处，在1326nm处的隔离度很可能是达不到有效隔
升，线形变差，平坦度不够，严重抖动现象、低部噪声上升，产品不 合格了。
综上所述，目前现有的方式生产出来的激光器由于其弊端和局限 性无法正常使用于3G系统中射频光模块的生产，如强制性使用，带 来的后果往往是在高温环境下有50%左右的有源器件出现回损降低、 严重抖动现象、低部噪声上升而导致整个系统的平坦度和线性不能满 足需求。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的弊端，提出一种大幅度增加 1310/1550激光器的使用期优良率，降低1310/1550在使用环境中的 回损，增加1310/1550产品的使用稳定性，提高1310/1550激光器的 指标性能，为适应整个3G光传输系统提升提供新的1310/1550激光 器的制造方法。
为实现此目的，本发明采用对隔离器的峰值隔离度波长对应激光 器发光二极管常温波长定制作为技术途径的核心手段，其具体方式 首先对激光器发光二极管管芯在常温环境中用光谱仪进行逐只认证 其波语特性，确定其常温波长范围；第二步对应激光器发光二极管 管芯的常温波长进行定制隔离器，如激光器发光二极管管芯的常温 波长为1310|im，则对应该激光器发光二极管向上偏移3-6|um,进 其隔离器的峰值隔离度的对应波长应该为1313-1316jum。第三步 制作装配管芯的特定管体和装配隔离器及钢包针插芯的特定插针套； 第四步将管芯和隔离器按照隔离器峰值隔离度比激光器管芯常温波长大3-6pm对应耦合激光器；第五步焊接固定激光器的所有金属 件，并4企测成品。
本发明用304不锈钢按照图纸制作成装配管芯的特定管体和装 配隔离器的特定插针套。304不锈钢的成分含量指标要求铬>19%， 镍>9%,碳含量<0.03%且具有无磁性管体设计须考虑与激光器发 光二极管芯为松配装配；插针套设计须考虑与隔离器及尾纤之间为松 配装配；本发明将激光器发光二极管松配放入管体焊接固定，并使用 耦合夹具下夹头夹住装配激光器发光二极管后的管体，然后将尾纤夹 入耦合夹具的上夹头，进行第一次耦合至最大耦合效率；将对应激光 器发光二极管向上偏移3-6jum的隔离器用环氧树脂胶固定入插针套 并套入上夹头上的尾纤，进行第二次耦合至最大耦合效率，并与下夹 头上的管体压紧；本发明将耦合夹具放入激光点式焊接机焊接固定插 针套和尾纤之间以及插针套和管体之间；最后测试后记录出光光功 率、常温回损值、80摄氏度高温回损值、插入损耗，合格产品指标 标准值为光功率不低于3mw,常温回损值不高于-45db, 80纟聂氏度回 损值不高于-40db。
本发明所述隔离器定制方法如下在显^f敖环境下，将一个偏振器 和法拉第旋光器紧密结合在一起形成一个两层结构，固定在一个支架 上，将另一个偏振器固定于另一个支架中，将带偏振器和法拉第旋光 器的支架和带偏振器的支架放置于圓柱形磁环内，使一个支架固定于 磁环内，另一个可以平滑旋转，然后确定输入输出光的偏振态方向， 通过准直器和光i普仪监测推动可滑动支架使其相对另 一个已固定支 架平滑旋转一定角度进行手工效准，光谱仪监测的隔离器光谱图随着 推动的角度不同峰值隔离度左右移动，当监控指标达到峰值隔离度在 对应激光器发光二极管常温波长向上偏移3-6ym的波长范围内时用 环氧树脂胶固定支架与隔离器之间，送高温环境中逐步加温烘烤，至 环氧树脂胶达到最佳紧固状，测试标注入光面、出光面，并记录光谱特性、最大隔离度波长漂移准值、插入损耗，合格隔离器指标标准值
为峰值隔离度大于45dB,插入损耗小于0.25dB,波长范围为对应激 光器发光二极管管芯常温波长向上偏移3-6 |a m的波长范围。备用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点利用了激光器管芯受温 度变化而漂移的特性，按照精确计算出的光i普漂移比例改变隔离器的 定制方法和激光器的耦合工艺，使激光器在工作环境下波长飘移后正 好落在隔离器的峰值隔离度上，从而达到完全隔离反射光的干扰的效 果；本发明还在设计管体和插针套上提出了对材料304不锈钢的明确 要求铬>19%，镍>9%，碳含量<0.03%且具有无磁性，，解决了装配 承载体的抗氧化腐蚀性和焊接时的碳化作用而导致老化后光功率下 降的现象，提高了激光器产成品的稳定性；本发明中还提出了设计装 配激光器管体时必须紧配，装配过程为压接工艺，提高了管芯装配的 牢固性，保障了激光器生产过程中及产成后的同心度的问题，避免了 由于偏心耦合不到最大光功率以及老化后偏心而产生的光功率下降 的问题。整个改进后的工艺方法生产上简单易行，成品率极高，改进 成本极低，大大提高了激光器在3G系统光传输中的稳定性和合格率， 提升了整个光传输系统的性能，比传统生产模式成本下降2倍左右。 经过对按照这种方法产出的激光器进行测试，其在工作环境下的指标 达到回损值不高于-40db，光功率不低于3mw。从而彻底的解决了 3G光通信系统中有源器件在工作环境下特别是高温环境下工作时抖 动的问题，使整体系统的平坦度和线性指标达到3G系统的要求指标。
本发明说明书内容具体实施方式
及附图中所涉及的具体数据均 为本发明最优化方案，不应作为对本发明方法保护的限制。
图1为激光器发光管芯的光谱结构示意图2为隔离器峰值隔离度测试的光谱结构示意图3为使用本方法制造的隔离器的装配轴视分解结构示意图；图4为装配激光器管芯所用的管体结构示意图。；
在图l中，箭头所指处为激光管波长读取处。
在图2中，箭头所指处为峰值隔离度对应波长监控读取处。
在图3中，磁环-1,偏振器-2a、 2b，法拉第旋转器-3，支架-4a、4b。
在图4中，发光二极管-5，管体-6,插针套-7,隔离器-8，尾纤-9。
具体实施例方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述首先 对激光器发光二极管管芯在常温环境中用光谱仪进行逐只认证其波 谱特性，确定其常温波长范围(见图1);第二步对应激光器发光二 极管地常温波长向上偏移3-6nm进行定制隔离器，如激光器发光 二极管管芯的常温波长为1310jum,则对应该激光器发光二极管向上 偏移3-6 jam进行定制的隔离器的峰值隔离度的对应波长应该为 1313-1316Mm。定制方法如下(见图3隔离器的装配结构)在显微 环境下，将一个偏振器(图3中2a)和法拉第旋光器(图3中3 )紧 密结合在一起形成一个两层结构，固定在一个支架(图3中4a)上， 将另一个偏振器(图3中2b)固定于另一个支架(图3中4b)中， 将带偏振器(图3中2a)和法拉第旋光器(图3中3 )的支架(图3 中4a)和带偏振器(图3中4)的支架(图3中4b)放置于磁环(图 3中1)内，使一个支架固定于磁环内，另一个可以平滑旋转，然后 确定输入输出光的偏振态方向，通过准直器和光谱仪监测推动可滑动 支架使其相对另一个已固定支架平滑旋转一定角度进行手工效准，光 谱仪监测的隔离器光谱图随着推动的角度不同峰值隔离度左右移动， 当监控指标达到峰值隔离度在对应激光器发光二极管常温波长向上 偏移3-6 |i m的波长范围内时用环氧树脂胶固定支架与隔离器之间， 送高温环境中逐步加温烘烤，至环氧树脂胶达到最佳紧固状，测试标注入光面、出光面，并记录光谱特性、最大隔离度波长漂移准值、插
入损耗，合格隔离器指标标准值为峰值隔离度大于45dB，插入损耗 小于0.25dB,波长范围为对应激光器发光二极管管芯常温波长向上 偏移3-6iam的波长范围。备用。第三步用304不锈钢按照图纸制 作成装配管芯的管体(见图3)和装配隔离器和尾纤的插针套。304 不锈钢的成分含量指标要求铬>19%，镍>9%，碳含量<0.03%且 具有无磁性管体设计须考虑与激光器发光二极管芯为松配装配(见 图3 );插针套设计须考虑与隔离器及尾纤之间为松配装配(见图4); 第四步将激光器发光二极管(图4中5)松配放入管体(图4中6) 焊接后固定，并使用耦合夹具下夹头夹住装配激光器发光二极管后的 管体(图4中6)，然后将尾纤(图4中9)夹入耦合夹具的上夹头， 进行第一次耦合至最大耦合效率；将对应激光器发光二极管向上偏移 3-6 ia m的定制隔离器(图4中8 )用环氧树脂胶固定入以304不锈钢 制成的特定插针套(图4中7)并套入上夹头上的尾纤(图4中9), 进行第二次耦合至最大耦合效率，并与下夹头上的管体(图4中6) 压紧；第五步将耦合夹具以及夹具上的激光器所有组件》文入激光点式 焊接机焊接固定插针套(图4中7)和尾纤(图4中9)之间以及插 针套(图4中7)和管体(图4中6)之间；最后测试后记录出光光 功率、常温回损值、80摄氏度高温回损值、插入损耗，合格产品指 标标准值为光功率不低于3mw,常温回损值不高于-45db, 80摄氏度 回损值不高于-40db。
权利要求
1. 一种生产在工作温度下高稳定性低回损的1310/1550激光器的方法，本发明采用对隔离器的峰值隔离度波长对应激光器发光二极管常温波长定制作为主要手段，其特征在于首先确定激光器发光二极管管芯常温波长范围；第二步对应激光器发光二极管管芯的常温波长进行定制隔离器，其隔离器的峰值隔离度对应波长为实际测量的对应激光器发光二极管的常温波长向上偏移3-6μm；第三步制作装配管芯的特定管体和装配隔离器及钢包针插芯的特定插针套；第四步将管芯和隔离器按照隔离器峰值隔离度比激光器管芯常温波长大3-6μm对应耦合激光器；第五步，焊接固定激光器的所有金属件，并检测成品。
2. 根据权利要求1所述的一种生产在工作温度下高稳定性低回 损的1310/1550激光器的方法，其特征在于定制隔离器的方法为 在显微环境下，将一个偏振器和法拉第旋光器紧密结合在一起形成一 个两层结构，固定在一个支架上，将另一个偏振器固定于另一个支架 中，将带偏振器和法拉第旋光器的支架和带偏振器的支架放置于圆柱 形磁环内，使一个支架固定于磁环内，另一个可以平滑旋转，然后确 定输入输出光的偏振态方向，通过准直器和光谱仪监测推动可滑动支 架使其相对另 一个已固定支架平滑旋转一定角度进行手工效准，光谱 仪监测的隔离器光谱图随着推动的角度不同峰值隔离度左右移动，当 监控指标达到峰值隔离度在对应激光器发光二极管常温波长向上偏 移3-6 y m的波长范围内时用环氧树脂胶固定支架与隔离器之间，送 高温环境中逐步加温烘烤，至环氧树脂胶达到最佳紧固状，测试标注 入光面、出光面，并记录光谱特性、最大隔离度波长漂移准值、插入 损耗，合格隔离器指标标准值为峰值隔离度大于45dB，插入损耗小 于0.25dB,波长范围为对应激光器发光二^l管管芯常温波长向上偏移3-6jam的波长范围。
3. 根据权利要求1所述的一种生产在工作温度下高稳定性低回 损的1310/1550激光器的方法，其特征在于激光器管芯和管体之间 用松配焊接完成；隔离器与插针套之间松配用环氧树脂胶紧固；装配 激光器管芯的管体和装配隔离器的插针套之间用激光焊接机焊接固 定，装配隔离器的插针套和尾纤之间用激光焊接机焊接固定。
4. 根据权利要求1所述的一种生产在工作温度下高稳定性低回损 的1310/1550激光器的方法，其特征在于管体和插针套材料304不 锈钢的成分铬>19%，镍>9%，碳含量<0.03%，具有无磁性。
全文摘要
本发明公开了一种生产在工作温度下高稳定性低回损的1310/1550激光器的方法，属于光通信有源器件领域。本发明的技术方案是首先确定激光器发光二极管管芯常温波长范围；第二步对应激光器发光二极管管芯的常温波长进行定制隔离器，其隔离器的峰值隔离度对应波长为实际测量的对应激光器发光二极管的常温波长向上偏移3-6μm；第三步制作装配管芯的特定管体和装配隔离器及钢包针插芯的特定插针套；第四步将管芯和隔离器按照隔离器峰值隔离度比激光器管芯常温波长大3-6μm对应耦合激光器；第五步，焊接固定激光器的所有金属件，并检测成品。
文档编号H01S5/00GK101533990SQ20091006163
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者艳 况, 斌 彭 申请人:武汉迈科通信信息有限公司