CN208608529U - 同轴封装光组件及同轴封装激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种同轴封装光组件及同轴封装激光器，同轴封装光组件包括激光器组件、分光装置以及探测器组件，激光器组件包括芯片衬底和设置在芯片衬底上的激光器芯片，探测器组件包括探测器衬底和设置在探测器衬底上的探测器芯片，分光装置设置在激光器芯片的发射端一侧，探测器芯片与分光装置光路耦合以监控同轴封装光组件的前向光功率。该同轴封装光组件和同轴封装激光器在激光器组件和探测器组件之间设置分光装置来对发射光进行分光，再通过监控装置来监控同轴封装光组件的前向光功率，解决了在同轴封装中使用电吸收调制芯片，对于前向输出光功率监控的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种同轴封装光组件及同轴封装激光器，属于高速光通信领域。
背景技术
高速光通信技术的发展满足现代社会对海量数据的传输需求，基于高速光通信技术、大数据、云存储等技术的应用和发展。同轴封装是一种成熟的封装技术，随着数据传输量的快速上升，同轴封装技术成熟，但是由于传输网络扩容，发射端输出光功率的需求的提升，传输速率的升级，解决办法是提高发射端芯片器件的光功率，优化光路耦合设计，减小差损。无源光网络***传输速率在不断升级，传输速率由2.5G向10G过渡，相应的也开辟出新的传输波长。为了产生高速率高质量光调制信号，调制方式从激光器直接调制向电吸收调制方式转化。电吸收芯片是利用电吸收部分对激光器信号产生功率调制，区别于普通半导体激光器芯片前后端面的输出方式，电吸收芯片需要对前向输出光加以探测，因此对于芯片功率监控的方式也发生变化。
针对电吸收调制方式的光发射芯片，需要提供新的同轴封装结构设计和光路设计，特征是使用简单紧凑的结构设计，满足前向信号光功率准确可靠的监控需求。
现有技术中，为了解决同轴封装前向光功率监控问题，常常采用利用后向出光进行监控和利用电吸收激光器芯片的吸收光电流来近似代替输入光功率这两种方法。但是，前者的问题是激光器一部分光信号被吸收，剩余部分为器件的输出光信号，此时的前向光功率和没有经过吸收的后向光功率之间的比例关系随电吸收调制器的工作状态发生变化；后者方法中，后者光电流仅仅表示被吸收的光功率，并非是前向发射光功率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种同轴封装光组件及同轴封装激光器，解决了在同轴封装中使用电吸收调制芯片，对于前向输出光功率监控的需求。
为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种同轴封装光组件，包括激光器组件、分光装置以及探测器组件，所述激光器组件包括芯片衬底和设置在所述芯片衬底上的激光器芯片，所述探测器组件包括探测器衬底和设置在所述探测器衬底上的探测器芯片，所述分光装置设置在所述激光器芯片的发射端一侧，所述探测器芯片与所述分光装置光路耦合以监控所述同轴封装光组件的前向光功率。
进一步地，所述分光装置包括分光器和支撑件，所述分光器设置在所述支撑件上。
进一步地，所述分光器为分束膜片或分光棱镜。
进一步地，所述分光装置将所述激光器芯片发出的发射光分成反射光光路和透射光光路，所述探测器组件设置在所述反射光光路或透射光光路上。
进一步地，所述同轴封装光组件还包括透镜，所述透镜设置在所述分光装置和激光器组件之间。
进一步地，所述透镜设置在底座上。
进一步地，所述激光器芯片为电吸收调制激光器(Electroabsorption modulateddistributed feedback laser，EML)芯片；所述探测器芯片为监控光电二极管。
本实用新型还提供了一种同轴封装激光器，所述的同轴封装光组件、TO管座、半导体制冷器以及引脚，所述TO管座上开设有若干孔槽，所述引脚设置在所述孔槽内，且至少一个所述引脚突出于所述TO管座的上表面；所述半导体制冷器设置在所述上表面上，所述同轴封装光组件设置在所述半导体制冷器上。
进一步地，所述同轴封装激光器还包括热沉块和陶瓷基板，所述热沉块设置在所述半导体制冷器上，所述同轴封装光组件设置在所述热沉块上；所述陶瓷基板设置在所述热沉块一侧，且所述陶瓷基板上设有电路。
进一步地，所述同轴封装光组件、半导体制冷器、热敏电阻、陶瓷基板通过键合金线与所述引脚连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的同轴封装光组件及同轴封装激光器在激光器组件和探测器组件之间设置分光装置来对发射光进行分光，再通过监控装置来监控同轴封装光组件的前向光功率。其具有以下优点：
1、由于采用光学膜片或者分光棱镜等光学元件，通过膜层的设计调整反射光和透射光之间的分光比，使得同轴封装光组件的输出光功率和监控光功率之间存在较好的线性关系；
2、通过检测监控芯片产生的光电流，能够较为准确的同轴器件输出光功率的真实大小；
3、在器件使用过程中，此光路能够对输出光功率的大小提供了准确的测量值。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本实用新型实施例一所示的同轴封装光组件的结构示意图；
图2为本实用新型实施例二所示的同轴封装光组件的结构示意图；
图3为本实用新型实施例三所示的同轴封装光组件的结构示意图；
图4为本实用新型实施例四所示的同轴封装光组件的结构示意图；
图5为本实用新型实施例五所示的同轴封装光组件的结构示意图；
图6和图7为本实用新型实施例六所示的同轴封装激光器的结构示意图；
图8和图9为本实用新型实施例七所示的同轴封装激光器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
需要说明的是：本实用新型的“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等用语只是参考附图对本实用新型进行说明，不作为限定用语。
实施例一至五
以下实施例主要针对于一种同轴封装光组件，其光发射芯片为电吸收调制芯片(EML)，并利用分光装置将一定比例的EML芯片的发射光耦合至探测器芯片上，其余光线则作为信号光从同轴封装组件的发射窗口输出。最后通过测量耦合到探测器芯片的光电流信号，可以得到光电流和输出光功率之间的比例关系。
实施例一
请参见图1，本实施例所示的同轴封装光组件包括激光器组件1-1、分光装置1-2以及探测器组件1-3，其中，激光器组件1-1包括芯片衬底1-11和设置在芯片衬底1-11上的激光器芯片1-12，探测器组件1-3包括探测器衬底1-31和设置在探测器衬底1-31上的探测器芯片1-32，分光装置1-2设置在激光器芯片1-12的发射端一侧，探测器芯片1-32与分光装置1-2光路耦合以监控该同轴封装光组件的前向光功率。
在本实施例中，激光器芯片1-12为EML芯片，探测器芯片1-32为监控光电二极管，分光装置1-2包括分束膜片1-21和支撑件1-22，分束膜片1-21固定在该支撑件1-22上。分束膜片1-21将激光器芯片1-12发出的发射光分成反射光光路和透射光光路，其反射光和透射光比例可以根据需要加以选择。在本实施例中，探测器芯片1-32设置在透射光光路上，即，以图1箭头A所示方向为左，本实施例的同轴封装光组件从右到左依次设置有激光器组件1-1、分光装置1-2和探测器组件1-3，且其中的激光器芯片1-12、分束膜片1-21和探测器芯片1-32光路耦合。
实施例二
请参见图2，本实施例所示的同轴封装光组件包括激光器组件2-1、分光装置2-2以及探测器组件2-3，其中，激光器组件2-1包括芯片衬底(未图示)和设置在芯片衬底上的激光器芯片2-12，探测器组件2-3包括探测器衬底(未图示)和设置在探测器衬底上的探测器芯片2-32，分光装置2-2设置在激光器芯片2-12的发射端一侧，探测器芯片2-32与分光装置2-2光路耦合以监控该同轴封装光组件的前向光功率。
在本实施例中，激光器芯片2-12为EML芯片，探测器芯片2-32为监控光电二极管，分光装置2-2包括分束膜片2-21和支撑件(未图示)，分束膜片2-21固定在该支撑件上。分束膜片2-21将激光器芯片2-12发出的发射光分成反射光光路和透射光光路，其反射光和透射光比例可以根据需要加以选择。在本实施例中，探测器芯片2-32设置在反射光光路上。
实施例三
请参见图3，本实施例所示的同轴封装光组件包括激光器组件3-1、分光装置3-2以及探测器组件3-3，其中，激光器组件3-1包括芯片衬底3-11和设置在芯片衬底3-11上的激光器芯片3-12，探测器组件3-3包括探测器衬底3-31和设置在探测器衬底3-31上的探测器芯片3-32，分光装置3-2设置在激光器芯片3-12的发射端一侧，探测器芯片3-32与分光装置3-2光路耦合以监控该同轴封装光组件的前向光功率。
在本实施例中，激光器芯片3-12为EML芯片，探测器芯片3-32为监控光电二极管，分光装置3-2包括分光棱镜3-21和支撑件3-22，分光棱镜3-21固定在该支撑件3-22上。分光棱镜3-21将激光器芯片3-12发出的发射光分成反射光光路和透射光光路，其反射光和透射光比例可以根据需要加以选择。在本实施例中，探测器芯片3-32设置在透射光光路上，即，以图3箭头A所示方向为左，本实施例的同轴封装光组件从右到左依次设置有激光器组件3-1、分光装置3-2和探测器组件3-3，且其中的激光器芯片3-12、分光棱镜3-21和探测器芯片3-32光路耦合。
实施例四
请参见图4，本实施例所示的同轴封装光组件包括激光器组件4-1、分光装置4-2以及探测器组件4-3，其中，激光器组件4-1包括芯片衬底(未图示)和设置在芯片衬底上的激光器芯片4-12，探测器组件4-3包括探测器衬底(未图示)和设置在探测器衬底上的探测器芯片4-32，分光装置4-2设置在激光器芯片4-12的发射端一侧，探测器芯片4-32与分光装置4-2光路耦合以监控该同轴封装光组件的前向光功率。
在本实施例中，激光器芯片4-12为EML芯片，探测器芯片4-32为监控光电二极管，分光装置4-2包括分光棱镜4-21和支撑件(未图示)，分光棱镜4-21固定在该支撑件上。分光棱镜4-21将激光器芯片4-12发出的发射光分成反射光光路和透射光光路，其反射光和透射光比例可以根据需要加以选择。在本实施例中，探测器芯片4-32设置在反射光光路上。
实施例五
请参见图5，本实施例与实施例一基本相同，其区别之处在于，本实施例的同轴封装光组件在激光器组件5-1和分光装置5-2之间还设有透镜5-4以及用于支撑固定该透镜5-4的底座5-41，该透镜5-4与激光器组件5-1和分光装置5-2光路耦合。
实施例六和七
以下两个实施例分别是同轴封装光组件所组成的同轴封装激光器，两个实施例中其余组件均为现有产品，在实施例中所表明的形状、连接方式等不应作为对本实用新型的限制，其在其他实施例中可根据实际情况进行选择。
实施例六
请参见图6和图7，本实施例所示的同轴封装激光器包括TO管座6-1、半导体制冷器6-2、引脚6-3以及同轴封装光组件6-4，在TO管座6-1上开设有若干孔槽6-11，用于安装引脚6-3，且各引脚6-3的上端突出于TO管座6-1的上表面设置，半导体制冷器6-2设置在TO管座6-1上，同轴封装光组件6-4设置在半导体制冷器6-2上。该同轴封装光组件6-4包括芯片衬底6-41、设置在芯片衬底6-41上的EML芯片6-42、探测器衬底6-43、设置在探测器衬底6-43上的监控光电二极管6-44以及设置在EML芯片6-42和监控光电二极管6-44之间的分束膜片6-45，在探测器衬底6-43上设有梯形部6-431，分束膜片6-45设置在梯形部6-431上。其中，监控光电二极管6-44、分束膜片6-45以及EML芯片6-42光路耦合，分束膜片6-45将EML芯片6-42发出的发射光分成反射光光路和透射光光路，其反射光和透射光比例可以根据需要加以选择，在本实施例中，监控光电二极管6-44设置在透射光光路上，以监控其前向光功率。
在本实施例中，该同轴封装激光器还包括热敏电阻6-5、电容6-6和陶瓷基板6-7，热敏电阻6-5设置在芯片衬底6-41上，在芯片衬底6-41和探测器衬底6-43上都设有电容6-6，陶瓷基板6-7设置在同轴封装光器件一侧，且其上设有电路。
在本实施例中，该引脚6-3的数目为9个，其设置在半导体制冷器6-2的四周，且各引脚6-3与TO管座6-1之间电性绝缘，同轴封装光组件6-4、半导体制冷器6-2、热敏电阻6-5、电容6-6、陶瓷基板6-7通过键合金线6-8与相应引脚6-3直接或间接连接。
实施例七
请参见图8和图9，本实施例所示的同轴封装激光器包括TO管座7-1、半导体制冷器7-2、引脚7-3、热沉块7-4以及同轴封装光组件7-5，在TO管座7-1上开设有若干孔槽7-11，用于安装引脚7-3，且各引脚7-3的上端突出于TO管座7-1的上表面设置，半导体制冷器7-2设置在TO管座7-1上，热沉块7-4设置在半导体制冷器7-2上，同轴封装光组件7-5设置在热沉块7-4上。该同轴封装光组件7-5包括陶瓷衬底7-51、设置在陶瓷衬底7-51上的EML芯片7-52和监控光电二极管7-53以及分光棱镜7-54，该分光棱镜7-54设置在热沉块7-4上。其中，监控光电二极管7-53、分光棱镜7-54以及EML芯片7-52光路耦合，分光棱镜7-54将EML芯片7-52发出的发射光分成反射光光路和透射光光路，其反射光和透射光比例可以根据需要加以选择，在本实施例中，监控光电二极管7-53设置在反射光光路上，以监控其前向光功率。
在本实施例中，热沉块7-4呈阶梯形，其包括第一阶梯部7-41、第二阶梯部7-42、第三阶梯部7-43以及第四阶梯部7-44，第一阶梯部7-41贴合设置在半导体制冷器7-2上，陶瓷衬底7-51设置在第二阶梯部7-42上，分光棱镜7-54设置在第四阶梯部7-44上。
在本实施例中，该同轴封装激光器还包括热敏电阻7-6、电容7-7和陶瓷基板7-8，热敏电阻7-6设置在第三阶梯部7-43的侧面，电容7-7设置在陶瓷衬底7-51上，陶瓷基板7-8设置在热沉块7-4的一侧，且其上设有电路。
在本实施例中，该引脚7-3的数目为8个，其设置在半导体制冷器7-2的四周，且各引脚7-3与TO管座7-1之间电性绝缘，同轴封装光组件7-5、半导体制冷器7-2、热敏电阻、陶瓷基板通过键合金线7-9与引脚7-3直接或间接连接。
综上所述：本实用新型的同轴封装光组件及同轴封装激光器在激光器组件和探测器组件之间设置分光装置来对发射光进行分光，再通过监控装置来监控同轴封装光组件的前向光功率。其具有以下优点：
1、由于采用光学膜片或者分光棱镜等光学元件，通过膜层的设计调整反射光和透射光之间的分光比，使得同轴封装光组件的输出光功率和监控光功率之间存在较好的线性关系；
2、通过检测监控芯片产生的光电流，能够较为准确的同轴器件输出光功率的真实大小；
3、在器件使用过程中，此光路能够对输出光功率的大小提供了准确的测量值。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种同轴封装光组件，其特征在于，包括激光器组件、分光装置以及探测器组件，所述激光器组件包括芯片衬底和设置在所述芯片衬底上的激光器芯片，所述探测器组件包括探测器衬底和设置在所述探测器衬底上的探测器芯片，所述分光装置设置在所述激光器芯片的发射端一侧，所述探测器芯片与所述分光装置光路耦合以监控所述同轴封装光组件的前向光功率。
2.如权利要求1所述的同轴封装光组件，其特征在于，所述分光装置包括分光器和支撑件，所述分光器设置在所述支撑件上。
3.如权利要求2所述的同轴封装光组件，其特征在于，所述分光器为分束膜片或分光棱镜。
4.如权利要求1所述的同轴封装光组件，其特征在于，所述分光装置将所述激光器芯片发出的发射光分成反射光光路和透射光光路，所述探测器组件设置在所述反射光光路或透射光光路上。
5.如权利要求1所述的同轴封装光组件，其特征在于，所述同轴封装光组件还包括透镜，所述透镜设置在所述分光装置和激光器组件之间。
6.如权利要求5所述的同轴封装光组件，其特征在于，所述透镜设置在底座上。
7.如权利要求1至6中任一项所述的同轴封装光组件，其特征在于，所述激光器芯片为EML芯片；所述探测器芯片为监控光电二极管。
8.一种同轴封装激光器，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的同轴封装光组件、TO管座、半导体制冷器以及引脚，所述TO管座上开设有若干孔槽，所述引脚设置在所述孔槽内，且至少一个所述引脚突出于所述TO管座的上表面；所述半导体制冷器设置在所述上表面上，所述同轴封装光组件设置在所述半导体制冷器上。
9.如权利要求8所述的同轴封装激光器，其特征在于，所述同轴封装激光器还包括热沉块和陶瓷基板，所述热沉块设置在所述半导体制冷器上，所述同轴封装光组件设置在所述热沉块上；所述陶瓷基板设置在所述同轴封装光器件一侧，且所述陶瓷基板上设有电路。
10.如权利要求9所述的同轴封装激光器，其特征在于，所述同轴封装光组件、半导体制冷器、热敏电阻、陶瓷基板通过键合金线与所述引脚连接。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN108777430A (zh) * | 2018-08-22 | 2018-11-09 | 苏州易锐光电科技有限公司 | 同轴封装光组件及同轴封装激光器 |
| CN112202046A (zh) * | 2020-08-28 | 2021-01-08 | 武汉联特科技有限公司 | 一种新型to封装结构 |
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| CN112202046A (zh) * | 2020-08-28 | 2021-01-08 | 武汉联特科技有限公司 | 一种新型to封装结构 |
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