电吸收调制密封激光器的同轴有源封装结构的制作方法

本实用新型涉及光纤通信技术领域，特别涉及电吸收调制密封激光器的同轴有源封装结构。

背景技术：

随着光通信行业的发展，更高速率，更长传输距离的激光器的需求持续增加。传统的激光器主要是采用内调制技术的直调式激光器，直调式激光器按调制信号对光源本身直接调制，以调制信号改变激光器的振荡参数，通过偏置电流的变化改变激光器输出特性以实现调制，加载信号是在激光振荡过程中进行，其体积小、结构简单、容易实现，并且成本低。但是频带利用率较低，因其特殊的啁啾效应，内调制的速率很难满足以太网长距离的传输，不能满足高速率光通信系统的需要。而采用外调制技术的电吸收激光器将激光光束直接发射在调制器上，用调制信号改变调制器的物理性能，从而使通过调制器的激光束光波的参量发生变化，降低啁啾效应，容易实现高速率光信号的调制，因此逐渐取代了直调式激光器成为市场主流。

早先的电吸收激光器主要采用BOX封装，但是随着设备厂商小型化整合，BOX结构无法满足其尺寸要求，成本也远大于同轴(TO-CAN)封装。虽然，TO-CAN封装的散热性能较差，不适合长距离的信号传输，但基于成本考虑，传输距离要求在40KM以下的激光器基本都会采用TO-CAN封装，既可以降低管壳的成本，又可以随着主流的模块尺寸进行封装。

目前市场上的电吸收激光器的同轴封装结构如图1所示，其存在两个问题：一个是其光发射芯片LD、电容等器件需要竖直封装在管座内(见图1中A部分)，在贴装LD时需要先倒置管座，并且采用多种焊料配合焊接，工艺难度大；另外一个是其透镜与LD的耦合为有源耦合，但是现有的封装结构下光耦合器件只能在水平面上的X，Y两个方向调整，不利于光路耦合。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，避免上述现有技术中的不足之处而提供一种便于加工的电吸收调制密封激光器的同轴有源封装结构。

为实现上述目的，提供电吸收调制密封激光器的同轴有源封装结构，包括管体，管体一端伸出有导电金脚，另一端罩有帽状金属壳体，帽状金属壳体远离导电金脚的顶部安装有环状套管结构的可调金属座，可调金属座的底部向外延伸形成环状密封圈并贴紧帽状金属壳体的顶面，透镜穿在可调金属座的环状套管内且两者的相对位置可调，所述管体内正对着帽状金属壳体的表面设有热沉，热沉的上表面集成有电吸收调制激光器芯片和反射棱镜，反射棱镜的反射面正对电吸收调制激光器芯片的出光方向的度角的斜面，电吸收调制激光器芯片发出的激光光束经反射棱镜的该反射面反射后进入上方的透镜形成主光路。

其中，帽状金属壳体的顶部设有密封玻璃。

其中，密封玻璃为自管体顶面向内部凹陷的圆环状内凹，可调金属座的环状套管的内圈对准密封玻璃的圆环状内凹且与其同轴。

其中，透镜安装在可调金属座内，透镜一端对准反射棱镜，另一端吸附于管体上端的真空吸附结构，该真空吸附结构对准耦合光纤的入光口。

其中，所述真空吸附结构包括真空吸嘴，真空吸嘴的上端用于固定耦合光纤的入光口，真空吸嘴的下端设有用于吸附所述透镜的真空吸附口，真空吸嘴的侧边设有用于实现抽真空的气管吸附口。

其中，电吸收调制激光器芯片的背光方向贴装有背光探测器。

其中，所述热沉的底部设有冷却散热装置，该冷却散热装置连接有设置在热沉上的热敏电阻作为温度探测器。

其中，所述管体和帽状金属壳体之间为同轴电阻焊接。

其中，所述热沉上设有载体过渡模块，包括焊盘和第一引脚，所述第一引脚一方面通过焊盘与电吸收调制激光器芯片正向极连接，另一方面分别经去耦电阻连接到作为外扩充区域的预留安装位。

其中，所述热沉载体过渡模块包括老化工作线位。

有益效果：该电吸收调制密封激光器的同轴有源封装结构，电吸收调制激光器芯片和反射棱镜等器件都集成在管体内部的热沉上表面，且透镜设置在反射棱镜上方，加工时不需要倒置管座，降低了工艺难度。另外，采用与管体分离式的透镜，不需要把透光玻片贴装在管体内部，一方面降低了对电吸收调制激光器芯片的贴片精度要求，另一方面由于透镜可以通过可调金属座调整与反射棱镜的相对距离和位置，在有源耦合上可以降低透镜的耦合难度。

附图说明

图1是现有技术中电吸收调制密封激光器的封装结构示意图。

图2是该电吸收调制密封激光器的同轴有源封装结构的拆解示意图

图3是该电吸收调制密封激光器的管体内的器件布置示意图。

图4是该电吸收调制密封激光器的热沉的载体过渡模块的链路结构示意图。

图5是该电吸收调制密封激光器的同轴有源封装结构的真空吸附有源耦合结构示意图。

具体实施方式

该电吸收调制密封激光器的同轴有源封装结构，如图2所示，包括采用镍-金电镀加工而成的管体1，管体1一端伸出有导电金脚12，另一端罩有帽状金属壳体11。帽状金属壳体11的顶部(远离导电金脚12的一端)为自管体1顶面向内部凹陷的圆环状内凹式的密封玻璃13，帽状金属壳体11的顶部安装有环状套管结构的可调金属座9，可调金属座9的底部向外延伸形成环状密封圈并贴紧帽状金属壳体11的顶面，而环状套管的内圈则对准密封玻璃13的圆环状内凹且与其同轴。透镜10穿在可调金属座9的环状套管内并探入密封玻璃13的圆环状内凹。管体1内，如图3所示，正对着帽状金属壳体11的表面为定位基准面，该表面贴装有半导体制冷器2，半导体制冷器2上设有热沉7，热沉7的上表面集成有电吸收调制激光器芯片3、背光探测芯片4、电容5、反射棱镜6和热敏电阻8。反射棱镜6的反射面为45度角的斜面，该反射面正对电吸收调制激光器芯片3的出光方向，电吸收调制激光器芯片3发出的激光光束经反射棱镜6反射后进入上方的透镜10形成主光路。背光探测器4贴装在电吸收调制激光器芯片3的背光方向，对电吸收调制激光器芯片3背面光功率进行测试，从而探测其出光状态。

该电吸收调制密封激光器的光路系统以管体1的定位基准面为X/Y轴平面，垂直于该定位基准面的方向为Z轴方向。在加工时，首先通过同轴封装设备及其图像识别系统对电吸收调制激光器芯片3与热沉7进行共晶焊接的对位，实现首次精确定位和安装固定，然后反射棱镜6以安装好的电吸收调制激光器芯片3的出光方向为基准方向实现第二次精确定位，并且背光探测芯片4以与反射棱镜6相同的基准方向实现第三次精确定位，最后分别将电容5和热敏电阻8固定在热沉7上。管体1加工过程的三次精确定位可以有效的关联电吸收调制激光器芯片3、背光探测芯片4和反射棱镜6这三者之间的容差，实现安装精度的一致性。

管体1内部结构加工完成后，把透光的密封玻璃13封装在帽状金属壳体11顶部，然后通过同轴封装设备的精确定位实现管体1和帽状金属壳体11之间的同轴电阻焊接，完成该电吸收调制密封激光器的管体1的密封。如图5所示，透镜10安装在可调金属座9内，透镜10一端对准密封玻璃13，另一端通过真空吸附定位于管体1的Z轴上端的真空吸嘴14的真空吸附口141。耦合光纤16的入光口封在真空吸嘴14内且对准透镜10从而实现两者的光路耦合，真空吸嘴14的侧边设有用于实现抽真空的气管吸附口15。加工时，在可调金属座9内转动透镜10来调整耦合光纤16、透镜10以及反射棱镜6这三者相对于X/Y轴基准面的位置关系，或者在可调金属座9内上下移动透镜10来调整这三者在Z轴方向的位置关系，直到实现有源耦合，把透镜10固定在可调金属座9内，从而实现该电吸收调制密封激光器的三维有源耦合。

该电吸收调制密封激光器的同轴有源封装结构，采用与管体1分离式的透镜10，不需要把透光玻片贴装在管体1内部，一方面降低了对电吸收调制激光器芯片3的贴片精度要求，另一方面由于透镜10位置可调，在有源耦合上可以降低透镜10与耦合光纤16的耦合难度。

如图4所示，热沉7上的多个载体过渡模块为COC(基板上芯片贴装)实现安装定位，稳定电吸收调制激光器芯片3的特性。具体的，电吸收调制激光器芯片3定位于热沉7的焊盘70处。第一引脚71一方面通过焊盘31与电吸收调制激光器芯片3正向极连接，另一方面分别经去耦电阻连接到外扩充区域72、73，这两个外扩充区域72、73为预留安装位，用于根据激光器的特性对电路进行调整。背光探测芯片4定位于热沉7的放置区间74，在其右侧设有背光探测芯片4的正向极线长的区间块75，并且在放置区间74和与之临近的外扩充区域72之间设有COC老化工作线位76。在热沉7的右下角则分别设有由电吸收调制激光器芯片3正向极到电容5的过度区间块77和到热敏电阻8的过度区间块78。该热沉7上的多个载体过渡模块可以分解金线过长导致整个链路存在的阻抗不对等，解决其致使电吸收调制密封激光器射频性能裂化的问题。该电吸收调制密封激光器的同轴有源封装结构，以电吸收调制激光器芯片3为主体，基于电吸收调制激光器芯片3的引脚排布采用多个载体过渡模块实现系统功能的链路设计，形成各模块间的匹配电路，可以初始化最优的电信号传输，在狭小空间内实现电吸收调制激激光器的高性能光电特性，使得封装可以实现小型化设计。

其中，热敏电阻8作为温度探测器主要检测电吸收调制激光器芯片3的工作温度，半导体制冷器2安装在热沉7下方，半导体制冷器2作为冷却散热装置，与热敏电阻8连接从而形成自动温控回路来实现管体1内的温度调节。