一种太赫兹量子级联激光器的封装装置及方法

文档序号:9789827阅读:704来源:国知局
一种太赫兹量子级联激光器的封装装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体光电器件应用技术领域,涉及一种太赫兹量子级联激光器的封装装置及方法。
【背景技术】
[0002]太赫兹(THz)波是指频率从300GHz-10THz,频率介于毫米波与红外光之间的电磁波。由于其自身的特点,太赫兹波在高速通信、成像、频谱分析和遥感等方面,具有广阔的应用前景。作为THz频段重要福射源的太赫兹量子级联激光器(Terahertz Quantum CascadeLaser,THz QCL)得到了广泛而深入的研究,并取得了重要的进展。THz QCL具有能量转换效率高、响应速度快、体积小、易集成以及使用寿命长等特点。到目前为止,连续模式下的THzQCL的最高工作温度为117K,在最优的工作条件下器件的最高输出功率可达138mW。
[0003]目前对THzQCL的封装,主要是利用单芯铜导线与THz QCL上下电极相连接的插针焊接,无法保证50 Ω阻抗匹配,还会引入较大的噪声,其所能提供的带宽非常有限(几十MHz),不利于发射装置的高速化和实用化。对于传统的激光器的高速封装方法,一般采用TO管座进行封装。但是THz QCL有其自身的特点,需要工作在液氦温度下,而TO管座封装内部容量很小,只有四根引线,无法安装半导体制冷器,所以在THz QCL的高速封装方面,目前尚没有有效的方案。

【发明内容】

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种太赫兹量子级联激光器的封装装置及方法,用于解决现有技术中无法实现对液氦工作温度、阈值电压高、驱动电流高的太赫兹量子级联激光器进行高速封装,无法确保在液氦温度下太赫兹量子级联激光器封装结构的输出阻抗与同轴缆线的特征阻抗一致、太赫兹量子级联激光器具有的较宽的3dB带宽的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种太赫兹量子级联激光器的封装装置,所述赫兹量子级联激光器的封装装置包括铜镀金热沉及安装于所述铜镀金热沉上的太赫兹量子级联激光器、微带线、绝缘子及同轴连接器;其中:
[0006]所述太赫兹量子级联激光器包括上电极及下电极,所述下电极与所述铜镀金热沉连接,所述上电极与所述微带线的一端连接;
[0007]所述绝缘子上设有第一探针及第二探针,所述第一探针与所述微带线的另一端连接,所述第二探针与所述同轴连接器连接。
[0008]可选地,所述太赫兹量子级联激光器工作在连续模式,激射频率范围是1-5THZ,阈值电压大于5V,阈值电流大于0.6A。
[0009]可选地,测试时,通过同轴缆线将带宽测试设备与所述同轴连接器相连。
[0010]可选地,所述同轴连接器、绝缘子及微带线的阻抗均与所述同轴缆线的特征阻抗一致。
[0011]可选地,所述同轴缆线的特征阻抗为50 Ω,带宽为40GHz。
[0012]可选地,所述太赫兹量子级联激光器的封装装置还包括与所述铜镀金热沉相连接的液氦制冷器。
[0013]可选地,所述太赫兹量子级联激光器通过铟片粘贴于所述铜镀金热沉的平台上。
[0014]可选地,所述下电极通过金线与所述铜镀金热沉连接,所述上电极通过金线与所述微带线的一端连接。
[0015]可选地,所述微带线通过导电银胶粘贴于所述铜镀金热沉的平台上。
[0016]可选地,所述铜镀金热沉上设有凹槽,所述绝缘子通过导电银胶固定于所述凹槽内。
[0017]可选地,所述铜镀金热沉上设有螺纹孔,所述同轴连接器安装于所述螺纹孔内。
[0018]可选地,所述绝缘子为玻璃绝缘子。
[0019]本发明还提供一种太赫兹量子级联激光器的封装方法,包括如下步骤:
[0020]提供一铜镀金热沉,将太赫兹量子级联激光器、微带线、绝缘子及同轴连接器分别安装于所述铜镀金热沉上;所述太赫兹量子级联激光器包括上电极及下电极;所述绝缘子上设有第一探针及第二探针;
[0021]将所述下电极与所述铜镀金热沉连接,将所述上电极与所述微带线的一端连接;
[0022]将所述第一探针与所述微带线的另一端连接,将所述第二探针与所述同轴连接器连接。
[0023]可选地,所述封装方法还包括将带宽测试设备通过同轴缆线与所述同轴连接器相连以进行测试的步骤。
[0024]可选地,所述同轴连接器、绝缘子及微带线的阻抗均与所述同轴缆线的特征阻抗一 Sc ο
[0025]可选地,还包括将液氦制冷器与所述铜镀金热沉相连接的步骤。
[0026]可选地,将所述太赫兹量子级联激光器通过铟片粘贴于所述铜镀金热沉的平台上。
[0027]可选地,将所述下电极通过金线与所述铜镀金热沉连接,将所述上电极通过金线所述微带线的一端连接。
[0028]可选地,将所述微带线通过导电银胶粘贴于所述铜镀金热沉的平台上。
[0029]可选地,所述铜镀金热沉上设有凹槽,将所述绝缘子通过导电银胶固定于所述凹槽内。
[0030]可选地,所述铜镀金热沉上设有螺纹孔,将所述同轴连接器安装于所述螺纹孔内。
[0031]如上所述,本发明的太赫兹量子级联激光器的封装装置及方法,具有以下有益效果:
[0032](I)同轴连接器、玻璃绝缘子、微带线均为50 Ω阻抗,确保与输入高速信号的高频同轴缆线阻抗匹配,采用该封装装置能够使阈值电压高,驱动电流高的太赫兹量子级联激光器具有较宽的3dB带宽(I OGHz以上);
[0033](2)采用铜镀金热沉,能够保证太赫兹量子级联激光器工作产生的热量迅速被制冷器内部冷指上的样品架带走,确保太赫兹量子级联激光器能够在液氦温度下正常工作,只需调整铜镀金热沉平台部分的尺寸,就能适用于任何1-5THZ的太赫兹量子级联激光器;
[0034](3)由于太赫兹量子级联激光器具有超短的载流子驰豫时间,在调制速率达到上1GHz时不会产生驰豫振荡,避免了光脉冲波形的形状发生变化;
[0035]本发明能够实现对液氦工作温度、阈值电压高、驱动电流高的太赫兹量子级联激光器的高速封装,确保在液氦温度下太赫兹量子级联激光器封装结构的输出阻抗为50 Ω,太赫兹量子级联激光器具有的较宽的3dB带宽。
【附图说明】
[0036]图1显示为本发明的太赫兹量子级联激光器的封装装置的结构原理图。
[0037]图2显示为经过高速封装后太赫兹量子级联激光器的带宽测试结果。
[0038]元件标号说明
[0039]I 铜镀金热沉
[0040]2 太赫兹量子级联激光器[0041 ]3 微带线
[0042]4 绝缘子
[0043]5 同轴连接器
[0044]6 金线
【具体实施方式】
[0045]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0046]请参阅图1至图2。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0047]实施例一
[0048]本发明提供一种太赫兹量子级联激光器的封装装置,请参阅图1,显示为所述赫兹量子级联激光器的封装装置的结构原理图,包括铜镀金热沉I及安装于所述铜镀金热沉I上的太赫兹量子级联激光器2、微带线3、绝缘子4及同轴连接器5;其中:
[0049]所述太赫兹量子级联激光器2包括上电极及下电极,所述下电极与所述铜镀金热沉I连接,所述上电极与所述微带线3的一端连接;
[0050]所述绝缘子4上设有第一探针及第二探针,所述第一探针与所述微带线3的另一端连接,所述第二探针与所述同轴连接器5连接。
[0051]具体的,所述铜镀金热沉I是指主体为铜材质,表面镀金的热沉。作为示例,本实施例
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