專利名稱：一種半導體激光發射器與透鏡的耦合裝配體的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光通信領域，尤其是一種半導體激光發射器與透鏡的耦合裝配體。
背景技術：
半導體激光發射器作為光通信領域的重要組成部分，隨著其傳輸速率的不斷提高、傳輸距離的不斷增加，提高其入纖光功率就顯得尤為重要。目前的一些耦合技術都存在耦合效率低下的問題，不僅浪費了高達409^80%的光能量，而且因為熱效應，光反饋等因素使的整個光發射器系統性能惡化。另外，由于單模光纖的芯徑只有多模光纖的十分之一，即5 10 ii m左右，加上激光器在垂直方向有較大的發散光束角，而且激光器與光纖軸線的對中容許誤差很小，增加了光耦合的難度，對整體的貼裝精度提出了很高的要求。為了減少光耦合損耗，激光器的模場半徑(光斑尺寸)應與光纖的模場半徑相互匹配也就是說，使激光器的橢圓形模場轉換為光纖的圓形模場。所以，減小球差對于提高耦合效率是非常重要的。圖1為現有的單球透鏡耦合系統簡易光路分析圖，如圖1所示，簡單的單球透鏡耦合系統，由激光器芯片101和一個球透鏡102及單模光纖103依次排列在同一光軸上,在該系統中，由激光器芯片101發出的光線經過球透鏡102至單模光纖103時，形成了較大的球差，入纖光斑較大。圖2所示的多球面透鏡耦合系統中，由激光器芯片101發出的光經一個球面準直球透鏡104、一個球面匯聚透鏡105到達單模光纖103時同樣也無法實現很小的球差。雖然通過減小球透鏡的半徑或增大材質折射率，也可以改善球差。但實際上，受材料、工藝限制，透鏡不可能做的太小，進一步減小球差都比較困難。因此，在保證特定誤碼率的條件下，降低光源與光纖的耦合損耗，改進半導體激光器到單I旲光纖的稱合效率,提聞入纖光功率已成為進一步提聞聞速光纖網中繼距尚的關鍵因素。
發明內容實用新型的目的是提供一種結構簡單，有效提高半導體激光發射器的光耦合效率和穩定性、提高系統容差的半導體激光發射器與透鏡的耦合裝配體。本實用新型解決現有技術問題所采用的技術方案一種半導體激光發射器與透鏡的耦合裝配體，包括管殼、半導體激光發射器、準直透鏡、匯聚透鏡和單模光纖插口，所述半導體激光發射器的芯片、準直透鏡、匯聚透鏡與單模光纖插口的中心位于同一光軸上，它還包括半導體熱電制冷器、電板、基板和隔離器；所述半導體激光發射器為電吸收調制半導體激光發射器；所述半導體激光發射器裝在電板上，電板貼裝于基板上，基板下安裝半導體熱電制冷器，半導體熱電制冷器的底部貼裝在管殼上，準直透鏡焊接在基板中部的凹槽上，隔離器貼裝在基板的頭部，匯聚透鏡固定于隔離器前方的管殼上，單模光纖插口焊接在匯聚透鏡前方的管殼上；所述準直透鏡和匯聚透鏡均為非球面透鏡。[0007]所述電吸收調制半導體激光發射器包括集成有調制器的芯片和光探測器。本實用新型的有益效果在于本實用新型結構簡單，本實用新型采用了非球面透鏡光學系統來實現半導體激光器與單模光纖的耦合。本實用新型的耦合效率比同類產品所采用的光路系統要高，傳統的實際耦合效率只能在2(T30%之間，現在使用本實用新型可以達到60%左右。并且，本實用新型入纖光斑的尺寸很小，對激光器與光纖軸線對中容差要求相對較小，降低了整體光發射器的貼裝裝配的難度，有效提高半導體激光發射器的光耦合效率和穩定性、有利于實現大批量生產。
圖1是公知的單球透鏡耦合系統簡易光路分析圖；圖2是公知的多球面透鏡耦合系統簡易光路分析圖；圖3是本實用新型的結構示意圖；圖4是本實用新型的簡易光路分析圖。圖中，1-電吸收調制半導體激光發射器，2-非球面準直透鏡，3-非球面匯聚透鏡，4-管殼,5-單模光纖插口，6-半導體熱電制冷器,7-電板,8-基板,9-隔離器,10-光探測器，11-電吸收調制半導體激光發射器的芯片，101-現有技術的激光器芯片，102-現有技術的球透鏡，103-現有技術的單模光纖，104-現有技術的球面準直球透鏡，105-現有技術的球面匯聚透鏡。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行說明圖1是公知的單球透鏡耦合系統簡易光路分析圖。圖2是公知的多球面透鏡耦合系統簡易光路分析圖。圖3是一種半導體激光發射器與透鏡的耦合裝配體的結構示意圖。一種半導體激光發射器與透鏡的耦合裝配體，包括管殼4、電吸收調制半導體激光發射器1、非球面準直透鏡2、非球面匯聚透鏡3和單模光纖插口 5，所述電吸收調制半導體激光發射器I的芯片11、非球面準直透鏡2、非球面匯聚透鏡3與單模光纖插口 5的中心位于同一光軸上，其中的芯片11為集成有具有調制功能的調制器的芯片。電吸收調制半導體激光發射器I包括集成有調制器的芯片11和探測器10，芯片11與光探測器10貼裝于電板7上，即將電吸收調制半導體激光發射器I裝在電板7上；電板7貼裝于基板8上，基板8下安裝半導體熱電制冷器6，半導體熱電制冷器6的底部貼裝在管殼4上，非球面準直透鏡2焊接在基板8中部的凹槽上，隔離器9貼裝在基板8的頭部，非球面匯聚透鏡2玻璃焊料固定于隔離器9前方的管殼I上，單模光纖插口 5焊接在非球面匯聚透鏡3前方的管殼4上，單模光纖插口5接入單模光纖。圖4是本實用新型簡易光路分析圖。一種半導體激光發射器與透鏡的耦合裝配體，由電吸收調制半導體激光發射器I的芯片11所發出的光線，經由非球面準直透鏡2、非球面匯聚透鏡3即耦合到單模光纖插口 5中。如圖4所示，本實用新型在單模光纖插口 5處形成的入纖光斑的尺寸很小，達到了很好的耦合效果。以上內容是結合具體的優選技術方案對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種半導體激光發射器與透鏡的耦合裝配體，包括管殼、半導體激光發射器、準直透鏡、匯聚透鏡和單模光纖插口，所述半導體激光發射器的芯片、準直透鏡、匯聚透鏡與單模光纖插口的中心位于同一光軸上，其特征在于，它還包括半導體熱電制冷器、電板、基板和隔離器；所述半導體激光發射器為電吸收調制半導體激光發射器；所述半導體激光發射器裝在電板上，電板貼裝于基板上，基板下安裝半導體熱電制冷器，半導體熱電制冷器的底部貼裝在管殼上，準直透鏡焊接在基板中部的凹槽上，隔離器貼裝在基板的頭部，匯聚透鏡固定于隔離器前方的管殼上，單模光纖插口焊接在匯聚透鏡前方的管殼上；所述準直透鏡和匯聚透鏡均為非球面透鏡。
2.根據權利要求1所述的一種半導體激光發射器與透鏡的耦合裝配體，其特征在于 所述電吸收調制半導體激光發射器包括集成有調制器的芯片和光探測器。
專利摘要一種半導體激光發射器與透鏡的耦合裝配體，半導體激光發射器的芯片、非球面準直透鏡、非球面匯聚透鏡與單模光纖插口的中心位于同一光軸上，半導體激光發射器為電吸收調制半導體激光發射器；半導體激光發射器裝在電板上，電板貼裝于基板上，基板下安裝半導體熱電制冷器，半導體熱電制冷器的底部貼裝在管殼上，非球面準直透鏡焊接在基板中部的凹槽上，隔離器貼裝在基板的頭部，非球面匯聚透鏡固定于隔離器前方的管殼上，單模光纖插口焊接在匯聚透鏡前方的管殼上。本實用新型采用非球面透鏡光學系統來實現半導體激光器與單模光纖的耦合。入纖光斑的尺寸小，對激光器與光纖軸線對中容差要求相對較小，有效提高半導體激光發射器的光耦合效率和穩定性。
文檔編號G02B6/42GK202886658SQ20122048881
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月24日 優先權日2012年9月24日
發明者孫夏, 徐軍, 高陶 申請人:美泰普斯光電科技(大連)有限公司