专利名称：低外形光学组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个激光器和光学组件，更具体地说，涉及一个其中的光电二极管的主要光进入面大体上同激光器芯片的光发射面基本垂直的激光器或光学组件。
在基座上安装有激光器芯片和光电二极管的光学组件，在典型的情况下，其中的光电二极管的光进入表面直接面对激光器芯片的后侧面，并且轴向对准，以便接收穿过激光器芯片后侧面的一部分发射光。由于从激光器芯片发射的光只有小部分通过后侧面，所以捕捉到从激光器芯片后侧面来的大部分发射光作为光电二极管的输入是很重要的。为了使光电二极管捕捉到的从激光器的后侧面来的发射光的光量达到最大，光电二极管的光进入面被放置在激光器芯片后侧面的发射光的发散锥中。把光电二极管较大的光进入面之一放置在与激光器芯片的光发射后侧面平行的位置上，将使光电二极管的工作区域上获得的发射光量达到最大。
以此种方式放置光电二极管的一个问题是首先必须把光电二极管安装在一个支架上，再把支架放置在光学组件上。这样，安装光电二极管的架子一般明显地高于其它的部件，因此往往受到单元的剩余高度的限制。这就增加了成本和组件的复杂性，并且必须使用导线转弯和光电二极管连接。
按照本发明描述的实施例，一个光学组件包括一个基座，该基座上安装有一个激光器和一个光电二极管，该激光器具有一个后侧面，激光器发射光中的一小部分通过该后侧面。所述光电二极管也安装在基座表面，其光进入面接收激光器后侧面的一部分发射光，且和激光器的光发射面大体垂直。基座表面可以包括一个通道，该通道可以从激光器向光电二极管方向逐步锥削，其较窄的一端靠近激光器，较宽的一端靠近光电二极管并且该通道可以被涂敷光反射材料。
现在，通过举例并参照附图对本发明作详细的说明。在附图中
图1是本发明的光学组件的立体图；图2是图1中的光学组件的部分俯视图，详细地显示了通道的情况；图3是图1中的光学组件的部分侧视图，显示了通道的详细情况；图4是一个包括有图1中的光学组件的激光器单元的立体图；图1表示按照本发明的实施例形成的一个光学组件10。该光学组件10包括基座12，用于支承活动的光学器件并提供电气连接。基座12最好由可以用蚀刻在其上形成特征的诸如硅或砷化镓之类的半导体基片材料形成。基座12也可以是任何合适的其他材料，只要可被加工处理并能在其上形成符合应用所需精度的各种特征(即校准基准槽和其他特征)。
光电二极管14安装在基座12的第一表面16上，用于接收激光器18后侧面来的发射光，激光器18也被安装在基座12的第一表面16上。在最佳实施例中，激光器18下面焊接有一个同第一表面16邻接的工作区域。如在本领域中所公知的，光电二极管14用来监测激光器18的输出。并且在典型的情况下，是同反馈电路(未示出)配套的，用来对温度或激光器的老化进行补偿。在第一表面16上，涂敷金属的区域20和22同光电二极管14是电连接的，用来传导电能，以便在最终组件中以及在测试期间激励光电二极管14。类似地，第一表面16上，涂敷金属的区域24和26同激光器18也是电连接的，用于在最终组件中(图4所示)以及在测试期间给激光器18传导电能。第一表面16包括一个长形校准基准槽30，用于放置和定位球形透镜32。透镜32用于准直激光器18前表面发射的光束，以便在激光器单元的外部使用。
在涂敷金属的区域24中的基准槽70和涂敷金属的区域26中的基准槽72相对基准槽30是精确定位的。激光器18有一个涂敷金属的区域74，在其上表面有一个基准槽76。基准槽70，72，和76是在掩模操作期间被定位的，这使得它们能被精确地确定位置。当激光器18被放置在基座12上时，激光器18被定位基准槽76相对基准槽70和72精确地定位。这确保了激光器相对于基准槽30和透镜32是精确定位的。
激光器18被安装在基座12的第一表面16上，其光发射后侧面42朝向光电二极管14。激光器18发射的相对比较少的一部分激光，穿过光发射面42。光电二极管14也被安装在基座12的第一表面16上，并以主要光进入面44接收从激光器18后侧面42来的一部分发射光，主要光进入面44的取向大体垂直于激光器18的光发射后侧面42。在最佳实施例中，光进入面44是光电二极管14的主要表面。光电二极管14的光进入面44最好至少有一部分是同第一表面16邻接的。
如图1，2，和3所示，基座12还包括一个通道34，从第一端，靠近激光器18的光发射后侧面42的较窄的一端36，延伸到第二端，靠近光电二极管14的较宽的一端38。通道34被从第一表面16蚀刻进基座12的预定深度。通道34从激光器朝光电二极管的方向拓宽，同光发射后侧面42来的发射光的发散情况相似。在最佳实施例中，通道的发散角比从后侧面42来的发射的激光的发散角度要小。通道34最好是关于中心线48对称的。基座12中限定通道34的表面或多个表面46是从第一表面16凹进的，最好被涂敷诸如铝或金之类的光反射材料。这样的光反射材料可以在基座12加工处理期间被沉积。
如图3清楚表示的，从光发射后侧面42发射的光，并非全部是被光电二极管14的光进入面44所直接接收的。一大部分进入通道34的光从表面46上被反射，由于通道34的形状和表面46的反射性，才把反射光引导向光电二极管14的光进入面44。
通道34主要起促进激光器18的发射光进入光电二极管14的工作区域15的作用。激光器18的发射光只有一些直接穿过光电二极管的前向面45(在最佳实施例中，它是光电二极管14的一个较小的表面)照射到工作区域15上。不直接照射到工作区域上的光子，可能从各种表面反射，但是，似乎很少能照射到工作区域上，也很少能转换成电能。因此人们期望，在制造光电二极管14的探测器材料中通过最短的路程，直接把激光导向工作区域15。
通道34较窄的第一端36，有一部分可以延伸到激光器18的下面，用于给激光器18定位时提供一定的允差。通道34较宽的第二端38，有一部分延伸到光电二极管14的下面，使得光束能够进入光电二极管14的光进入面44。通道34在较宽的第二端38的尽头有一个端面50，起转向反射镜的作用，它的角度取向至少能把一部分照射到它上面的光反射到光进入面44上。光电二极管14安装在同通道34延伸到光电二极管14下面的部分邻接的上表面16上。激光器18同上表面16的接合部提供了一个散热区域，用于扩散激光器18产生的热量。
如图4所示，具有接触片62的塑料合60将组件10盖住，形成激光器单元64。激光可以通过管口66发射或者用光纤(未示出)耦合输出。接触片62通过诸如导线焊接的方式同涂敷金属的区域20-26中的一个相应区域电连接。
本发明的优点是同以前的激光单元相比，装配步骤少，并且简单。此外，同把光电二极管安装在支架上的激光器单元相比，可以降低单元的高度。
权利要求
1.一种光学组件，包括一个具有表面(16)的基座(12)；一个安装在该基座(12)的表面(16)上的激光器(18)，该激光器18具有一个后侧面(42)，激光器发射的一部分光通过该后侧面，还有一个安装在基座表面的光电二极管(14)，该光电二极管具有一个光进入面(44)，用来接收从激光器后侧面(42)来的一部分发射光，该光学组件的特征在于光电二极管(14)的光进入面44是大体上同激光器(18)的光发射后侧面(42)垂直的。
2.一种如权利要求1所述的光学组件，进一步的特征在于凹进基座表面的通道34，该通道(34)从靠近激光器光发射后侧面的第一端(36)向靠近光电二极管的第二端(38)延伸。
3.一种如权利要求2所述的光学组件，进一步的特征在于通道(34)的第二端(36)延伸到光电二极管(14)的下面。
4.一种如权利要求2或3所述的光学组件，进一步的特征在于通道(34)具有一个窄的第一端(36)和一个较宽的第二端(38)，该通道从激光器(18)向光电二极管(14)的方向逐渐变宽。
5.一种如权利要求2，3或4所述的光学组件，进一步的特征在于通道(34)是关于从激光器向光电二极管延伸的中心线(48)对称的。
6.一种如权利要求2，3，4，或5所述的光学组件，进一步的特征在于通道(34)的第一端(36)延伸到激光器(18)下面。
7.一种如权利要求2，3，4，5，或6所述的光学组件，进一步的特征在于通道(34)限定了一个内表面(46)，这个内表面(46)至少有一部分被涂上光反射材料。
8.一种如权利要求2，3，4，5，6，或7任一项所述的光学组件，进一步的特征在于通道(34)的第二端(38)在一个端面(50)处结束，该端面(50)在角度上被取向成至少将照射到它上面的一部分光反射到光电二极管(14)的光进入面(44)。
9.一种如权利要求2，3，4，5，6，7，或8任一项所述的光学组件，特征在于由一个盒子(60)把组件封装起来，形成一个激光传送器单元(64)。
10.一种如上述权利要求中任一项所述的光学组件，特征在于向基座12的表面凹进的一个透镜放置基准槽30，用于放置透镜32；及一对激光器定位基准槽(70，72)在表面(16)上，上述激光器定位基准槽相对上述透镜放置基准槽30是精确定位的，而上述激光器相对激光器定位基准槽又是精确定位的，由此，所述激光器相对于透镜放置基准槽是被精确定位的。
11.一种如权利要求10所述的光学组件，进一步的特征在于被放置在所述透镜放置基准槽(30)中的一个透镜(32)，由此，上述激光器相对所述透镜是被精确定位的。
全文摘要
一种光学组件10包括一个基座12，上面安装有激光器18和光电二极管14。激光器18具有一个后侧面42，激光器18发射的一小部分激光通过该后侧面。光电二极管14安装在基座的表面上，具有一个光进入面44，用来接收从激光器后侧面来的一部分发射光。该光进入面44同激光器发射面42是大体垂直的。基座的表面可以包括一个通道34，该通道34从靠近激光器18的较窄的一端36向靠近光电二极管的较宽的一端38呈锥形。该通道可以被涂上光反射材料。
文档编号H01S5/022GK1156913SQ9611790
公开日1997年8月13日 申请日期1996年12月20日 优先权日1995年12月22日
发明者费利克斯·阿格包, 米道格斯费那德·达塔塔斯, 威廉·迈克尔·麦克当, 爱德华·A·皮特曼, 戴维·安德瑞瓦·杜姆齐, 多米尼克·帕尔·里纳道, 尤-休·王 申请人:朗迅科技公司