CN107404064A - 一种用于5g通讯高速激光器to封装管帽的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于5G通讯高速激光器TO封装管帽的制备方法,包括金属管壳、C‑Lens、微晶玻璃焊接环；将上述材料组装在夹具上，放入气氛烧结炉中，将C‑Lens内外侧部分进行AR镀膜得到成品。本发明通过设计一种特殊的激光器封装管帽，将激光准直器C‑Lens通过气密性焊接，取代非球透镜当作激光器TO56封装的一种特殊结构的管帽的制备方法用于双芯片激光器TO封装，可达到40GHz的带宽，从而大幅降低成本并实现小型化的目的，并实现和现有的光器件标准兼容，有效推进高速光器件的5G网络的普及速度。本发明无需改变当前的封装工艺和设备，单一TO封装实现40GHz光信号输出。

Description

一种用于5G通讯高速激光器TO封装管帽的制备方法
技术领域
本发明属于半导体激光器封装元件领域，具体地说是一种用于5G通讯高速激光器TO封装管帽的制备方法。
背景技术
随着光纤通讯技术的不断发展和大数据时代的来临，通讯容量和带宽不断扩大，千兆网也将逐步走进千家万户，但由于高速激光器(20GHz及以上)受限于同轴TO封装透镜管帽的限制，球透镜管帽由于存在球差的问题，使得激光耦合效率低于25％，且光束质量无法达到高速传输光信号的性能要求，所有目前均采用了蝶形(BTF)封装外加非球透镜，或者直接采用非球透镜管帽TO封装，以达到50％左右的耦合效率。
但这种蝶形封装的但成本很高，非球透镜虽然可以达到较高的耦合效率，但由于这种透镜的结构特点，必须要求激光器光束尽量和透镜光轴重合，因此，这种结构的透镜管帽无法采用双芯片的封装结构，也就无法实现单一激光器TO达到40GHz的输出。
发明内容
本发明明目的在于通过设计一种特殊的激光器封装管帽，将激光准直器C-Lens通过气密性焊接，取代非球透镜当作激光器TO56封装的一种特殊结构的管帽的制备方法。
技术方案：一种用于5G通讯高速激光器TO封装管帽的制备方法包括:
(1)、金属管壳制备：采用金属合金经过精密冲压成型，除油清洗后镀镍3-5微米；
(2)、C-Lens制备：选用玻璃材料其折射率1.80，加工制成直径1.8±0.01毫米，高度1.2±0.01毫米，曲率半径为1.0±0.003毫米，斜面8±0.5度；
(3)、微晶玻璃焊接环，备用；
(4)、将上述材料组装在夹具上，放入气氛烧结炉中，温区温度设定参数：100℃-450℃-300℃-100℃，时间：60-90分钟，气氛：氧化气氛；
(5)、将C-Lens内外侧部分进行AR镀膜，透过率>98％(@1300～1550nm)，检测合格得到成品。
所述玻璃材料为型号SF11。所述合金为4J50合金。所述微晶玻璃焊接环为HYG945玻璃。
有益效果：本发明用于双芯片激光器TO封装，可达到40GHz的带宽，从而大幅降低成本并实现小型化的目的，并实现和现有的光器件标准兼容，有效推进高速光器件的5G网络的普及速度。
本发明可根据不同的激光器芯片特点，选用不同折射率的材料作为C-Lens。
本发明可根据激光器不同的发散角，调整C-Lens的尺寸大小或曲率半径和斜面。
本发明根据C-Lens的特点，在管帽内侧有一个可根据要求调整倾斜角度的平面，这就不要求对激光光轴的位置，只需平行于C-Lens光轴就行，因此可以满足双芯片的激光器封装。
本发明无需改变当前的封装工艺和设备，单一TO实现40GHz光信号输出。
附图说明
图1是本发明激光器封装管帽结构剖视图。
图2是本发明金属管壳结构剖视图。
图3是本发明C-Lens结构剖视图。
图4是本发明微晶玻璃焊接环示意图。
具体实施方式
一种用于5G通讯高速激光器TO封装管帽的制备方法包括:
(1)、金属管壳制备：采用金属合金经过精密冲压成型，除油清洗后镀镍3-5微米；
(2)、C-Lens制备：选用玻璃材料其折射率1.80，加工制成直径1.8±0.01毫米，高度1.2±0.01毫米，曲率半径为1.0±0.003毫米，斜面8±0.5度；
(3)、微晶玻璃焊接环，备用；
(4)、将上述材料组装在夹具上，放入气氛烧结炉中，温区温度设定参数：100℃-450℃-300℃-100℃，时间：60-90分钟，气氛：氧化气氛。
温区℃ RT～100 100～450 450～450 450～300 300～100 100～RT
时间Min 5-10 15-20 15-20 15-20 5-10 5-10
(5)、将C-Lens内外侧部分进行AR镀膜，透过率>98％(@1300～1550nm)，检测合格得到成品。
在一个实施例中，所述玻璃材料为型号SF11。
在一个实施例中，所述合金为4J50合金。4J50合金通过调整镍含量而获得在给定温度范围内能与膨胀系数不同的软玻璃和陶瓷匹配的一系列定膨胀合金，其膨胀系数和居里点随镍含量增加而增加。该组合金是电真空工业中广泛使用的封接结构材料。4J50属玻封合金典型牌号。
在一个实施例中，所述微晶玻璃焊接环为HYG945玻璃。
上述工艺流程：选材—金属成型电镀镍—C-Lens制造—工装治具加工—熔封—光学镀膜—检测。
见图1-4，激光器封装管帽包括金属管壳1、C-Lens 3(透镜)、微晶玻璃焊接环4，其中，金属管壳1中间通孔2供C-Lens 3安装，在金属管壳1与C-Lens 3之间周围套入微晶玻璃焊接环4。在烧结炉中微晶玻璃焊接环经熔封使金属管壳1与C-Lens 3形成气密结构。
以激光束测试仪对本发明产品性能测试：产品测试结果如下：
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种用于5G通讯高速激光器TO封装管帽的制备方法,其特征在于方法包括:
(1)、金属管壳制备：采用金属合金经过精密冲压成型，除油清洗后镀镍3-5微米；
(2)、C-Lens制备：选用玻璃材料其折射率1.80，加工制成直径1.8±0.01毫米，高度1.2±0.01毫米，曲率半径为1.0±0.003毫米，斜面8±0.5度；
(3)、微晶玻璃焊接环，备用；
(4)、将上述材料组装在夹具上，放入气氛烧结炉中，温区温度设定参数：100℃-450℃-300℃-100℃，时间：60-90分钟，气氛：氧化气氛；
(5)、将C-Lens内外侧部分进行AR镀膜，透过率>98％(@1300～1550nm)，检测合格得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种用于5G通讯高速激光器TO封装管帽的制备方法,其特征在于：所述玻璃材料为型号SF11。
3.根据权利要求1所述的一种用于5G通讯高速激光器TO封装管帽的制备方法,其特征在于：所述合金为4J50合金。
4.根据权利要求1所述的一种用于5G通讯高速激光器TO封装管帽的制备方法,其特征在于：所述微晶玻璃焊接环为HYG945玻璃。
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