一种平行光出光的发射器TO-CAN封装的制作方法

一种平行光出光的发射器to
‑
can封装
技术领域
1.本发明涉及光通信技术领域，更具体地说，涉及一种平行光出光的发射器to
‑
can封装。


背景技术：

2.在光纤传输设备中，cwdm、dwdm应用越来越多，上下行光之间的波长间距越来越小，如上下行光间距10～20nm，且在应用过程中，需要做集成化和小型化封装，比如sfp模块、qsfp模块等。
3.目前，主要的光器件的封装形式为传统的会聚光to底座封装，这其中又分两种方式，方式一是to帽上自带汇聚透镜，方式二是平窗to帽，再外置透镜，形成汇聚光束出光或者平行光束出光。这两种会聚光to底座封装方式虽然简便，但是无论方式一还是方式二，汇聚光的方式从光学原理上都无法将上下行光间距10～20nm光束分开，方式二也可采用外置透镜输出平行光束，但其结构较大，且透镜离芯片距离较远，在光学原理和透镜选择上，必然造成后续光功率耦合效率大幅降低，最终使得光模块无法满足性能要求，或无法实现小型化封装，难以满足光纤传输设备对小型化的使用需求。
4.因此，如何提供一种实现to
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can平行光出光，且实现光模块小型化封装要求的平行光出光的发射器to
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can封装是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种平行光出光的发射器to
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can封装，以解决现有技术中to
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can封装无法将上下行光间距10～20nm光束分开，无法实现小型封装的问题。
6.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
7.本发明提供的平行光出光的发射器to
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can封装，包括：to底座、激光器组件和准直透镜组件；
8.所述激光器组件固定在所述to底座上；
9.所述准直透镜组件耦合设置在所述激光器组件出光光轴的顶部，以保证出射的光束为平行光束。
10.有益效果：通过在to
‑
can内部，靠近激光器芯片前，设置并耦合准直透镜组件方式，在不大幅改变to
‑
can外形尺寸的情况下，实现了to
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can平行光出光，且光功率耦合较汇聚光分光方式有提高，实现了光模块小型化封装的要求。
11.优选的，在上述一种平行光出光的发射器to
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can封装中，所述激光器组件包括：芯片载体和激光器芯片；所述芯片载体固定在所述to底座上；所述激光器芯片固定在所述芯片载体上；所述准直透镜组件耦合设置在所述激光器芯片出光光轴的顶部。
12.有益效果：芯片载体通过绑定的金丝与外部电路相连接，为激光器芯片提供需要转化的电信号。使用芯片载体和激光器芯片保证了激光器芯片的光耦合效率，具有尺寸小、功耗低、成本低、集成化程度高等优点。
13.优选的，在上述一种平行光出光的发射器to
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can封装中，还包括：转接垫块；所述转接垫块固定在所述to底座上；所述芯片载体和所述准直透镜组件均固定在所述转接垫块上；且所述准直透镜组件位于所述芯片载体的顶端。
14.优选的，在上述一种平行光出光的发射器to
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can封装中，所述转接垫块为“凸”字形结构；所述芯片载体和所述准直透镜组件均固定在所述转接垫块与所述to底座垂直的平面上。
15.有益效果：通过设置转接垫块将激光器芯片的发射方向调整到了垂直向上的方向，并且最终将激光器芯片和tec制冷器连接。
16.优选的，在上述一种平行光出光的发射器to
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can封装中，还包括：温控组件；所述温控组件包括：温度感应单元、tec制冷器和控制单元；
17.所述温度感应单元固定在所述芯片载体上，用于感测激光器芯片的温度；
18.所述tec制冷器固定在所述to底座上；所述转接垫块固定在所tec制冷器上；
19.所述控制单元分别与所述温度感应单元和tec制冷器电性连接。
20.其中需要说明的是：温度感应单元选用热敏电阻。
21.有益效果：随着激光器芯片工作发热，热敏电阻的阻值发生变化，温度感应单元通过检测热敏电阻的阻值变化进而检测激光器芯片的工作温度，当激光器芯片的温度过高，控制单元控制tec制冷器进行制冷；当激光器芯片的温度过低，控制单元控制tec加热，进而增加激光器芯片的温度。
22.优选的，在上述一种平行光出光的发射器to
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can封装中，所述准直透镜组件与激光器芯片进行有源耦合。
23.有益效果：在激光器芯片通过外加偏压或电流使器件处于工作状态下进行与准直透镜组件的光轴对准，保证出射的光束为平行光束。
24.优选的，在上述一种平行光出光的发射器to
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can封装中，所述激光器芯片的型号为dfb、eml、fp、soa+dfb或soa+eml中的任一种。
25.优选的，在上述一种平行光出光的发射器to
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can封装中，所述准直透镜组件的固定方式为粘胶固定或者激光焊接。
26.优选的在上述一种平行光出光的发射器to
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can封装中，输入信号可以是双端输入信号，也可以是单端输入信号。
27.有益效果：根据光模块采用信号的调制方式不同，输入信号可以为单端输入信号，也可以为双端输入信号。
28.优选的，在上述一种平行光出光的发射器to
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can封装中，还包括to帽；所述to帽密封扣合在所述to底座上；所述to帽选用平窗帽。
29.其中需要说明的是：准直透镜组件为准直lens。
30.本发明提供的技术方案中，一种平行光出光的发射器to
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can封装，通过在to
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can内部，靠近激光器芯片前，设置并耦合准直透镜组件方式，在不大幅改变to
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can外形尺寸的情况下，实现了to
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can平行光出光，且光功率耦合较汇聚光分光方式有提高，实现了光模块小型化封装的要求。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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他的附图。
32.图1为本发明的结构示意图；
33.图2为本发明单端输出的内部结构示意图；
34.图3为本发明双端输出的内部结构示意图；
35.图4为本发明双端输出的又一内部结构示意图；
36.图5为本发明激光器组件的结构示意图；
37.图6为本发明激光器组件与转换垫块连接的结构示意图。
38.图1
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图5中：
39.1为to底座、2为激光器组件、21为芯片载体、22为激光器芯片、3为准直透镜组件、4为转接垫块、5为温控组件、51为温度感应单元、52为tec制冷器、6为to帽、7为平行光束、81为信号输入脚一、82为信号输入脚二。
具体实施方式
40.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
41.以下，结合附图对实施例作详细说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明的内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
42.请参考附图1
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6，本实施例提供的平行光出光的发射器to
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can封装，其特征在于，包括：to底座1、激光器组件2和准直透镜组件3；
43.激光器组件2固定在to底座1上；
44.准直透镜组件3耦合设置在激光器组件2出光光轴的顶部，以保证出射的光束为平行光束。
45.其中需要说明的是：准直透镜组件为准直lens。
46.为了进一步优化以上技术方案，激光器组件2包括：芯片载体21和激光器芯片22；芯片载体21固定在to底座1上；激光器芯片22固定在芯片载体21上；准直透镜组件3耦合设置在激光器芯片22出光光轴的顶部。
47.为了进一步优化以上技术方案，平行光出光的发射器to
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can封装，还包括：转接垫块4；转接垫块4固定在to底座1上；芯片载体21和准直透镜组件3均固定在转接垫块4上；且准直透镜组件3位于芯片载体21的顶端。
48.激光芯片通过共晶方式固定在芯片载体的指定位置，然后通过芯片载体与转接垫块连接。
49.为了进一步优化以上技术方案，转接垫块4为“凸”字形结构；芯片载体21和准直透
镜组件3均固定在转接垫块4与to底座1垂直的平面上。
50.为了进一步优化以上技术方案，平行光出光的发射器to
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can封装，还包括：温控组件5；温控组件5包括：温度感应单元51、tec制冷器52和控制单元；温度感应单元51固定在芯片载体21上，用于感测激光器芯片22的温度；tec制冷器52固定在to底座1上；转接垫块4固定在所tec制冷器52上；控制单元分别与温度感应单元51和tec制冷器52电性连接。
51.温控组件5选用热敏电阻；热敏电阻通过粘接方式固定在芯片载体靠近激光芯片的位置上，然后通过芯片载体与转接垫块固定。tec制冷器通过共晶或者粘胶的方式固定在to底座的相应位置，转接垫块的底平面通过粘胶方式与tec制冷器固定在一起，然后芯片载体通过粘胶的方式与转接垫块底平面垂直的一面相连接。
52.为了进一步优化以上技术方案，准直透镜组件与激光器芯片进行有源耦合。
53.为了进一步优化以上技术方案，激光器芯片的型号为dfb、eml、fp、soa+dfb或soa+eml中的任一种。
54.为了进一步优化以上技术方案，准直透镜组件3的固定方式为粘胶固定或者激光焊接。
55.为了进一步优化以上技术方案，输入信号为双端输入信号或者单端输入信号。
56.为了进一步优化以上技术方案，平行光出光的发射器to
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can封装，还包括to帽6；to帽6密封扣合在to底座1上；to帽6选用平窗帽。
57.本发明公开的平行光出光的发射器to
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can封装，激光器芯片固定于芯片载体上，通过绑定的金丝线与外部电路相连接，在激光器芯片顶部的准直透镜组件通过与激光器芯片进行耦合并固定，使其出光为平行光束；激光器芯片的旁边设置有温度感应单元，以监控激光器芯片的温度，并通过外部电路控制单元实时反馈给tec制冷器，维持激光器芯片发射波长稳定。本发明通过在to
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can内部，激光器芯片前设置并耦合准直透镜组件，使其输出的光为平行光，以解决光器件分光和平行光耦合问题，实现光器件小型化封装的要求，并大幅降低发射to
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can成本率，极具市场推广与应用价值。
58.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。