波长调谐激光装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光装置，尤其涉及可调谐振荡的激光波长的可制成小型的波长调谐激光装置。
【背景技术】
[0002]最近，包括智能手机等的视频服务，通信容量非常大的通信服务不断上市。由此，有必要大幅度增加以往的通信容量，而作为利用以往已铺设的光纤来增大通信容量的方法，采用密集波分复用(DWDM，Dense Wavelength Divis1n Multiplexing)方式的通信方式。上述密集波分复用通信方式是指，利用因互不相同的多个激光光纤不会相互干涉而即使通过一个光纤维来同时传输多个波长的光线信号也不会出现相互间的干涉的现象，通过一个光纤维同时传输多个波长的光线的方式。
[0003]当前，世界上普遍关注被称为下一代无源光网络标准(NG-P0N2，NextGenerat1n-Passive Optical Network vers1n 2)的规格，而这种下一代无源光网络标准规格采用能够收容100GHz频率间隔的4通道(channel)作为设置于用户的光通信模块的规格的波长调谐激光。下一代无源光网络标准的用户用光模块使用被称为小型可插拔(SFP, Small Form factor Pluggable)的收发器模块作为基本规格，但由于小型可插拔模块封装件的体积小，因而应使4通道波长调谐激光模块的大小小型化。
[0004]当前，虽然开发并上市有多种方式的波长调谐激光，但在大部分的情况下，以蝶形封装件形态具有体积非常大的光学器件规格，因此，这种大体积的光学器件很难内置于小型可插拔收发器模块。可内置于小型可插拔收发器的大小的光学器件封装件为晶体管轮廓(TO, transistor outline)型封装件，而当前作为晶体管轮廓型，并未提出可调谐波长的波长调谐型的晶体管轮廓型光学器件。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:韩国登录特许公报第10-1124171号(2012年02月29日)
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]本发明为了解决这种现有技术的问题而提出，本发明的目的在于，提供可制成超小型且制作费用低廉的晶体管轮廓型封装件形态的波长调谐型扩张共振器型激光装置。
[0010]尤其，本发明的目的在于，提供波长调谐型激光装置，上述波长调谐型激光装置使用低价的晶体管轮廓型封装件，通过激光二极管封装件的配置，可将晶体管轮廓型封装件的大小制成小于以往的蝶形封装件的小型，因而可制成能够安装于以往实现规格化的小型可插拔收发器壳体的大小。
[0011]解决问题的手段
[0012]用于实现上述目的的本发明的激光装置包括:激光二极管芯片，用于发散激光光线；光反馈用部分反射镜，反射从上述激光二极管芯片发散的光线的一部分，并重新向激光二极管芯片反馈；准直镜，设置于上述激光二极管芯片和光反馈用部分反射镜之间的光路上，用于使从激光二极管芯片发散的光线准直化；波长调谐选择性滤波器，根据温度使透射的波长发生变化；相位补偿器，根据温度使折射率发生变化，来补偿上述激光二极管芯片或波长调谐选择性滤波器的温度引起的折射率变化；以及45度反射镜，将相对于封装件的底面进行水平移动的激光光线的方向转换为相对于封装件的底面进行垂直移动的激光光线，上述激光二极管芯片、波长调谐选择性滤波器及相位补偿器配置于热电元件的上部，使得根据热电元件的温度变化来振荡的波长发生变化。
[0013]并且，优选地，上述光反馈用部分反射镜配置于45度反射镜的上部。
[0014]另一方面，上述45度反射镜由具有部分反射/部分透射特性的部分反射镜构成，在上述45度反射镜的一侧还配置有光监视用光电二极管，上述光监视用光电二极管用于接收从激光二极管芯片发散并透射上述45度反射镜的成分的激光光线，来监视激光光线的光照强度。
[0015]并且，上述45度反射镜可由具有部分反射/部分透射特性的部分反射镜构成，在上述45度反射镜的一侧还配置有光监视用光电二极管，上述光监视用光电二极管用于接收从光反馈用部分反射镜发散并透射上述45度反射镜的成分的激光光线，来监视激光光线的光照强度。
[0016]不仅如此，上述45度反射镜由具有部分反射/部分透射特性的部分反射镜构成，在上述45度反射镜的一侧配置有波长滤波器和光电二极管，上述波长滤波器和光电二极管的透射率在从激光二极管芯片发散并透射上述45度反射镜的成分的光路上根据波长来发生变化，在上述45度反射镜的下部中的从光反馈用部分反射镜发散并透射上述45度反射镜的光路上配置有光电二极管，从而通过比较流在上述光电二极管的光电流来确认上述波长滤波器的透射率及激光光线的波长。
[0017]另一方面，优选地，上述波长调谐选择性滤波器被制成为在GaAs基板中利用Ga(Xl)Al (1-xl) As/Ga(x2) Al (l_x2)As化合物半导体来使特定波长的光线透射，上述Ga的组分在I至0.1之间。其中，上述波长调谐选择性滤波器可以是在透明的基板上交替蒸镀非晶娃(a-Si) SiN(silicon nitride)层来制成的。
[0018]并且，上述波长调谐选择性滤波器可由具有多个透射波长范围的标准具型滤波器构成，上述光反馈用部分反射镜可在所要振荡的波长范围内具有预先设定的反射率，剩余的其他波长范围内的反射率为所振荡的波长范围的反射率的80%以下，优选为25%以下。其中，优选地，上述波长调谐选择性滤波器具有多个透射波长范围，在包含硅、GaAs, InP中的一种的半导体基板的双面利用折射率不同的电介质薄膜交替蒸镀来形成反射膜。
[0019]并且，优选地，上述相位补偿器利用包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇、聚乙烯、聚碳酸酯、环氧树脂中的一种的高分子材料来制成。
[0020]优选地，当以有效折射率I来换算时，包括上述激光二极管芯片和光反馈用部分反射镜的激光共振器的长度为5.8mm至6.2_。
[0021]另一方面，相对于水平方向，以45度固定平板形反射镜的工作台可由正六面体形态的硅基板形成，在上述硅基板形成有与上述硅基板的一边形成45度角的贯通孔，来插入并固定平板形反射镜，而优选地，形成于上述硅基板的贯通孔通过干式蚀刻方法来形成。
[0022]发明的效果
[0023]在GaAs半导体基板上交替蒸镀GaAs/GaAlAs层来制作波长调谐选择性滤波器，而这种波长调谐选择性滤波器的透射波长的温度依赖性大约为90pm/°C。本发明所提出的方式的激光可以决定为Fabry-Perot模式，在对波长透射这种波长调谐选择性滤波器进行振荡的波长范围内，由包括半导体激光二极管芯片和部分反射镜的共振器决定上述Fabry-Perot模式。在本发明中，由于半导体激光二极管芯片和基于GaAs的波长调谐选择性滤波器和相位补偿器配置于热电元件上，因此，只要改变热电元件的温度，就会改变配置于共振器内的半导体激光二极管芯片、波长调谐选择性滤波器及相位补偿器的温度。半导体激光二极管芯片和由基于GaAs的半导体物质构成的波长调谐选择性滤波器呈现出折射率随着温度的上升而变大的+的折射率变化，且相位补偿器的折射率随着温度的上升而呈现出一的变化。因此，由于半导体激光二极管芯片、波长调谐选择性滤波器及相位补偿器配置于一个热电元件上，因而都会经历相同的温度变化。当在激光共振器内配置可衰减半导体激光二极管芯片和波长调谐选择性滤波器的折射率变化的厚度的高分子材料时，即使热电元件的温度发生变化，激光共振器的总有效折射率也不会发生变化，由此，被激光共振器所决定的Fabry-Perot模式与热电元件的温度无关地以规定的波长固定。若改变热电元件的温度，则在波长调谐选择性滤波器中选择的波长发生改变，由此改变在激光共振器中振荡的激光振荡波长，从而能够以低廉且简单的方式制作波长调谐型激光。
[0024]并且，在本发明中，包括激光二极管芯片和反馈用反射镜的共振器制成折叠型，反馈用部分反射镜配置于45度反射镜的上部，使得在激光二极管芯片中向水平方向发散的激光光线向垂直方向转换，因而与在晶体管轮廓型封装件的垂直面具有激光光线所脱离的贯通孔的晶体管轮廓型封装件适合地调节光线的路径，从而可以使用低价的晶体管轮廓型封装件，由此，与使用高价的蝶形型封装件的以往的激光封装件相比，具有制作费用低廉的优点。
[0025]不仅如此，在本发明中，由于激光二极管芯片和光反馈用部分反射镜制成折叠型，光反馈用部分反射镜配置于45度反射镜的上部，因此，可将共振器的底部面积最小化，由此，可将底部面积减少至最小来安装于直径为7_以下的小型晶体管轮廓封装件，最终具有可以利用晶体管轮廓封装件来制成小型可插拔收发器的效果。
【附图说明】
[0026]图1为表示晶体管轮廓型封装件的简要状态的外形图。
[0027]图2为表示本发明的扩张共振器型激光二极管封装件的工作原理的概念图。
[0028]图3为表示在扩张共振器型激光型中的振荡波长测定的概念图，图3的(a)为波长调谐选择性滤波器的透射度曲线的一例，图3的(b)部分为在扩张共振器中决定的Fabry-Perot模式的一例，图3的(C)部分为借助扩张共振器和波长调谐选择性滤波器来振荡的激光光线的波长特性的一例。
[0029]图4为表示在扩张共振器型波长调谐激光中的振荡波长测定的概念图，图4的(a)部分为波长调谐选择性滤波器的透射度根据温度来发生变化的曲线的一例，图4的(b)部分为在扩张共振器中决定的Fabry-Perot模式的一例，图4的(C)部分为借助根据温度来发生变化的扩张共振器的Fabry-Perot模式和根据温度来发生变化的波长调谐选择性滤波器进行振荡的激光光线的波长发生变化的特性一例。
[0030]图5为示出在上述图2的激光共振器结构中根据共振器的温度变化来振荡的激光波长发生变化的状态的概念图。
[0031]图6为具有包括本发明的相位补偿器的共振器结构的激光装置的设置概念图。
[0032]图7为在本发明的具有相位补偿器的扩张共振器型波长调谐激光中表示振荡波长测定的概念图，图7的(a)部分