光纤耦合的多模半导体光电器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种光纤耦合的多模半导体光电器件，应用于光纤传输通信领域。
【背景技术】
[0002]随着光电子技术的快速发展，半导体激光器在光通信领域有着广泛的应用。各类半导体激光器，诸如泵浦激光器，根据应用要求，通常输出特定的单波长激光，这类光电器件通常包装在一个特定的外壳内并且进行气密性密封，通过一种具有某种标准规格的光纤耦合至其他光电设备，以实现光信号和光能量的传递。
[0003]图1所示出了光电器件100，用于将半导体激光器201光学的耦合至外部光电设备。如图所不，光电器件100的包装外壳，也称管壳，一般由管体102和管盖103两部分组合。管体102可为立方体形状的蝶形、双列直插类型，或圆柱体形状的同轴等多种类型，材料可为可伐、不锈钢、钨铜或者其它金属。管体102上开有一个或者多个通孔，通常制作成金属管状结构，称为尾管104。如图所示，半导体激光器201包装在外壳内，并且放置于载台203上。组合元件金属管206穿过尾管104，伸入壳内，至光纤110置于载台204上。并且载台203和204均置放于热电制冷器(TEC) 202上。
[0004]光纤是一种纤芯折射率比包层折射率高的同轴圆柱形电介质波导，如图2所示出了现业界通常使用的常规石英基材的光纤31的横截面结构示意图，主要结构包括纤芯12，包层13和涂覆层14，其中纤芯12的主要成分为石英材料，其直径通常为8-100微米。包层13的主要成分一般也为石英材料，其常规外径通常为125微米，其作用主要是把光能量限制在纤芯中。为了增强光纤的柔韧性、机械强度和耐老化特性，还在包层外增加一层涂覆层，其主要成分是环氧树脂和硅橡胶等高分子材料。光能量主要在纤芯中传播，包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。
[0005]光电功能单元的耦合对准一般通常采用有源对准方式，通过检测激光器输出光功率与XYZ三维方向调整光纤，使光纤110与半导体激光器201对齐，实现最佳耦合。然后可采用金属支架、玻璃焊料或者环氧树脂205进行光纤110的固定。最后可采用焊料焊接或者环氧树脂填充的方式使金属管206与尾管104内壁进行连接，实现尾管密封，最终使整个包装实现气密性封装。
[0006]随着光放大器的逐渐发展，其对泵浦功率的要求进一步增加。目前应用于光放大器的泵浦激光器，通常由单模芯片输出激光，再由单模光纤进行耦合，采用光纤光栅后实现单个波长的稳定输出，但由于半导体激光器的结构特点，其输出光束在垂直于结平面和平行于结平面方向的发散角不同，尤其是快轴方向具有很大的发散角，这类半导体激光器的输出功率都会受到限制。现通常同时采用多个独立的泵浦器件工作，而如此设计，会导致光放大器的功耗及成本增加。另可有将多个芯片组合在一个包装外壳内，通过多光纤整合光至输出，然半导体芯片之间的热和其他辐射串扰或干扰效应仍然存在困难。
[0007]因此有必要设计一种光纤耦合的多模半导体光电器件，以克服上述问题。【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种光纤耦合的多模半导体光电器件，其可降低放大器功耗和成本，同时可以避免半导体芯片之间的热和其它辐射串扰或干扰效应的风险。
[0009]本实用新型是这样实现的:
[0010]本实用新型提供一种光纤耦合的多模半导体光电器件，包括管壳、设于所述管壳底部的热电制冷器、设于所述热电制冷器上的热沉过渡块以及设于所述热沉过渡块上的半导体激光器、耦合透镜组件、热敏电阻和背光探测器，所述管壳的一侧设有通孔，通孔中心穿有光纤组件，所述光纤组件与所述管壳密封连接；所述光纤组件包括金属管和光纤，所述金属管的一端为粗管，另一端为细管，所述光纤同时穿过所述粗管和所述细管进入所述管壳内部，所述光纤位于所述粗管内的部分套设有保护套管，所述光纤的端部固定于一光纤过渡块上，并正对所述耦合透镜组件设置；其中，所述半导体激光器、所述背光探测器、所述热电制冷器以及所述热敏电阻与所述管壳的外部引脚电气连接。
[0011]进一步地，所述管壳于所述通孔的外侧设有尾管，所述尾管的中心线与所述半导体激光器的发光条中心线同轴设置。
[0012]进一步地，所述背光探测器的光敏面中心对准所述半导体激光器背向发光面的中心线。
[0013]进一步地，所述背光探测器的光敏面与得到半导体激光器的背光发光面垂直设置。
[0014]进一步地，所述光纤过渡块包括热沉和垫块，热沉与垫块之间通过共晶焊料焊接，并焊接在所述管壳的底部。
[0015]进一步地，所述耦合透镜组件采用金属支架、玻璃焊料或环氧树脂固定于所述热沉过渡块上。
[0016]进一步地，所述保护套管与所述粗管之间填充有环氧树脂。
[0017]进一步地，所述粗管靠近其与所述细管结合处的一侧开设有侧孔。
[0018]进一步地，所述尾管的中部开设有侧孔。
[0019]本实用新型具有以下有益效果:
[0020]光放大器采用本发明提供的单个大功率的光纤耦合的多模半导体光电器件替代传统的多个单模半导体激光器方案，不仅可大大降低产品的制造成本还可有效缩减产品尺寸以提供良好的小型化光放大器解决方案，同时可以避免半导体芯片之间的热和其它辐射串扰或干扰效应的风险。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0022]图1是现有的半导体光电器件的截面示意图；
[0023]图2是现有的光纤的截面示意图；
[0024]图3为本实用新型实施例提供的光纤耦合的多模半导体光电器件的部分截面示意图；
[0025]图4为本实用新型实施例提供的金属管的部分截面示意图；
[0026]图5为本实用新型实施例提供的尾管的部分截面示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0028]如图3至图5，本实用新型实施例提供一种光纤耦合的多模半导体光电器件，所述光纤耦合的多模半导体光电器件200可以通过光纤连接至外部光学设备，比如光放大器等。
[0029]如图3至图5，所述光纤耦合的多模半导体光电器件包括管壳29、设于所述管壳29底部的热电制冷器24、设于所述热电制冷器24上的热沉过渡块(25、26)以及设于所述热沉过渡块上的半导体激光器21、耦合透镜组件28、热敏电阻23和背光探测器22。所述耦合透镜组件采用金属支架、玻璃焊料或环氧树脂固定于热沉过渡块26上。所述管壳29的一侧设有通孔，通孔中心穿有光纤组件，所述光纤组件与所述管壳29密封连接。所述管壳29于所述通孔的外侧设有尾管30，所述尾管30的中心线与所述半导体激光器21的发光条中心线同轴设置。所述光纤组件包括金属管32和光纤31，所述光纤31可以为单模光纤，可以是保偏光纤(PM fiber)或普通的单模光纤(SM fiber)，并且在特定长度处加工了一段或多段布拉格光纤光栅。所述金属管32的一端为粗管，另一端为细管，所述光纤同时穿过所述粗管和所述细管进入所述管壳29内部，所述光纤31位于所述粗管内的部分套设有保护套管33，所述光纤的端部固定于一光纤过渡块27上，并正对所述耦合透镜组件28设置。所述光纤过渡块27包括热沉和垫块，热沉与垫块之间通过共晶焊料焊接，并焊接在所述管壳29的底部。其中，所述半导体激光器21、所述背光探测器22、所述热电制冷器24以及所述热敏电阻23与所述管壳29的外部引脚电气连接。
[0030]具体的，一种实施例的管壳29通常为立方体形状的蝶形，但也不限于此形状，另外的实施例亦可以是双列直插类型，或圆柱体形状的同轴等多种形状类型。并且管壳29的一侧通常开有一个但不限于一个的通孔，每个通孔对应焊接有金属管状的尾管30，一种实施例的尾管30内部结构通常为直通式结构，但也不限于此结构，另外的实施例亦可以为一段或多段阶梯式结构，或者圆锥型结构等以及多种组合的复杂结构。
[0031]在管壳29内部包括有半导体