基于可調光衰減器集成的半導體光學器件的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基于可調光衰減器集成的半導體光學器件，屬于光通信領域。
【背景技術】
[0002]光通信領域的光電子器件包含光發射器，光探測器、光衰減器等多種不同類型，目前這些類型的器件沿用已久并已大規模的制造。為保證光電子器件長時間的穩定工作，防止外部水汽等環境物質進入到器件內部從而造成其功能元件的損壞，通常每個半導體光學器件的內部功能元件將在低水汽的惰性環境中封焊于管殼及其配套蓋板內部。光電子器件通常使用光導纖維進行光學耦合至外部光學設備，光導纖維通過管殼尾管端口實現與外部的連接，并同時需要保證管殼尾管端口處的氣密性密封。以下分別簡單介紹一下典型的光纖組件以及可調光衰減器的結構。
[0003]如圖1所示，典型的光纖組件100，由125um裸光纖110焊接在后鎳管140上制成，其中裸光纖110在后鎳管安裝區域表面做有一層金屬化130 (—般是鍍鎳鍍金)，利用共晶焊料120 (—般是金錫焊料)使裸光纖110與后鎳管140焊接在一起。后鎳管140的作用是與管殼尾管150用焊料焊接在一起，形成管殼的氣密性封裝。圖2所示的為光纖組件100于管體210中的典型安裝固定情況。光纖組件100的金屬套管140與管體210的尾管220使用金屬焊料230密閉焊接實現密閉裝配。
[0004]圖3所示的為典型的可調光學衰減器(Variable Optical Attenuator, V0A),包括一個雙光纖準直器310、一片擋光式的微電機系統(Micro Electro Mechanical-System,MEMS)可調光學衰減器芯片320和一個光電探測芯片(Photo Detector, PD) 330?擋光式的MEMS VOA芯片320固定在雙光纖準直器310和光電探測芯片330之間，且三者的中心位于同一軸線上。MEMS VOA芯片320與光電探測芯片330相對的MEMS VOA芯片320的面上通常鍍有高反射膜，即MEMS VOA單面鍍有起分光作用的高反射膜(High-reflecting Film)，其反射率通常為95% — 99 %。該可調光學衰減器還包括起固定作用的TO管座340，用于光電探測芯片330的固定。可調光學衰減器在工作過程中與外部控制電路相連，依靠控制電路進行調節可調光學衰減器的衰減量實現光路中信號穩定調諧的目。該控制電路也可以與MEMS VOA芯片320和光電探測芯片330相連，且根據光電探測芯片330探測的電流，調節MEMS VOA芯片320的衰減參數，進而調節光強衰減量。如圖4所示信號光從雙光纖準直器TO的一根光纖進入，入射到單面鍍有高反射膜的擋光式的MEMS VOA芯片320上，由于單面鍍有高反射膜，其中大部分光(大約占95% — 99)在MEMS VOA芯片320上的高反射膜的一端反射后又返回到雙光纖準直器320中，經聚焦后進入另一根光纖射出，還有小部分的透射光(約占5% — 1%)從MEMS VOA芯片320的高反射膜的另一端射出，入射到光電探測芯片330上，得到透射光強的電信號。因MEMS VOA芯片320上的高反射膜的反射和透射系數均為常數，根據透射光強的電信號得到透射光強度，再根據透射光強度計算得出反射光的強度。系統預設一給定值，當反射光強度小于給定值時，光電探測芯片330探測到透射光強度也較小，輸出較小的電信號，控制電路接收到較小的電信號后驅動MEMS VOA芯片320調節衰減參數，使得衰減量減小，反射光強度相應的增大；當反射光強度大于給定值時，探測到較大的電信號，控制電路接收到較大的電信號后驅動MEMS VOA芯片320調節衰減參數，使得衰減量增大，反射光強度相應的減小，如此實現光路信號穩定調諧。
[0005]目前許多傳統的光學放大器通常使用了多個諸如圖3所示的可調光學衰減器，多個光探測器以及多個獨立封裝的泵浦器件作為源。隨著通信行業日新月異的發展，現在許多多級光學放大器對于縮減半導體光學器件的尺寸以進行小型化制造以及成本降低的需求有所提高，傳統的使用多個獨立封裝的器件進行簡單的累加式使用已經無法滿足現階段光學放大器的制造需求，改善的空間有限。
[0006]因此有必要設計一種基于可調光衰減器集成的半導體光學器件，以克服上述問題。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型的目的在于克服現有技術之缺陷，提供了一種可縮減尺寸實現小型化制造，同時能降低成本的基于可調光衰減器集成的半導體光學器件。
[0008]本實用新型是這樣實現的:
[0009]本實用新型提供一種基于可調光衰減器集成的半導體光學器件，包括管殼，所述管殼內部安裝有半導體致冷器載體和過渡塊，所述過渡塊設于所述半導體致冷器載體上，所述過渡塊上安裝有三個光電功能單元，所述管殼的一側具有一尾管；一屏蔽罩蓋設于所述三個光電功能單元的上方，所述屏蔽罩具有多個隔離柱，將所述三個光電功能單元分別彼此隔離開，所述屏蔽罩的底部緊密貼合于所述過渡塊上；所述三個光電功能單元通過多根穿過所述尾管的光纖耦合至外部光學設備，所述三個光電功能單元均為可調光衰減器，所述光纖包括基本光導纖維和設于所述基本光導纖維外部的保護套管，所述保護套管容納于所述尾管中，并采用密閉填充膠固定。
[0010]進一步地，所述過渡塊為氮化鋁過渡塊或鎢銅熱沉。
[0011]進一步地，所述基本光導纖維包括纖芯、設于纖芯外側的包層以及設于所述包層外側的涂覆層，所述保護套管套設于所述涂覆層的外側。
[0012]進一步地，所述光纖為保偏光纖或單模光纖。
[0013]進一步地，所述光纖的端部設有透鏡。
[0014]進一步地，所述尾管包括靠近所述管體內腔的第一管段和遠離所述管體內腔的第二管段，所述第一管段的內徑大于所述基本光導纖維的外徑，小于所述光纖的外徑；所述第二管段的內徑大于所述光纖的外徑。
[0015]進一步地，所述基本光導纖維穿過所述第一管段，所述保護套管靠近所述基本光導纖維的部分位于所述第二管段內，所述保護套管與所述第二管段之間通過所述填充膠固定連接。
[0016]進一步地，其中一個所述可調光衰減器可替換成半導體光電探測器。
[0017]進一步地，其中一個所述可調光衰減器可替換成半導體激光器。
[0018]本實用新型具有以下有益效果:
[0019]所述過渡塊上安裝有三個光電功能單元，所述三個光電功能單元均為可調光衰減器。所述屏蔽罩蓋設于所述三個光電功能單元的上方，所述屏蔽罩具有多個隔離柱，將所述三個光電功能單元分別彼此隔離開。所述基于可調光衰減器集成的半導體光學器件通過上述結構可有效縮減產品尺寸實現小型化制造，同時能降低成本。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
[0021]圖1是現有技術的典型光纖組件的示意圖；
[0022]圖2是現有技術的典型光纖組件安裝固定結構橫截面的示意圖；
[0023]圖3是現有技術的可調光衰減器的局部橫截面的示意圖；
[0024]圖4是現有技術的可調光衰減器的工作原理示意圖；
[0025]圖5是本實用新型實施例的基于可調光衰減器集成的半導體光學器件的結構示意圖；
[0026]圖6a、6b是本實用新型實施例中光纖組件的示意圖；
[0027]圖7是本實用新型實施例中屏蔽罩的外形示意圖；
[0028]圖8是本實用新型實施例中屏蔽罩的安裝結構的示意圖；
[0029]圖9是本實用新型實施例中光纖與器件管殼尾管連接密封的示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0031]如圖5至圖9，本實用新型實施例提供一種基于可調光衰減器集成的半導體光學器件500，包括管殼560，所述管殼560內部安裝有半導體致冷器載體550和過渡塊540，所述過渡塊540設于所述半導體致冷器載體550上，所述過渡塊540上安裝有三個光電功能單元510a、510b和510c，所述管殼560的一側具有一尾管910。一屏蔽罩570蓋設于所述三個光電功能單元的上方，所述屏蔽罩570具有多個隔離柱，將所述三個光電功能單元分別彼此隔離開，所述屏蔽罩570的底部緊密貼合于所述過渡塊540上；所述三個光電功能單元通過多根穿過所述尾管910的光纖耦合至外部光學設備，所述三個光電功能單元均為可調光衰減器，所述光纖包括基本光導纖維和設于所述基本光導纖維外部的保護套管534，所述保護套管534容納于所述尾管910中，并采用密閉填充膠固定。所述基本光導纖維530包括纖芯、設于纖芯外側的包層以及設于所述包層外側的涂覆層，所述保護套管534套設于所述涂覆層的外側。所述光纖為保偏光纖或單模光纖，所述光纖的端部設有透鏡。
[0032]如圖5至圖9，所述基于可調光衰減器集成的半導體光學器件的具體結構如下描述:所述基于可調光衰減器集成的半導體光學器件500可以光學耦合至其它外部設備，諸如，摻館光纖放大器(EDFA)、拉曼放大器等。其包含管殼560,管殼560內安裝有半導體致冷器(Thermoelectric Cooler, TEC)載體550以及過渡塊540，所述過渡塊540為氮化鋁過渡塊或鎢銅熱沉，所述過渡塊540上安裝有三個光電功能單元510a、510b和510c。所述三個光電功能單元均為可調光衰減器。其中一個所述可調光衰減器可替換成半導體光電探測器。其中一個所述可調光衰減器還可替換成半導體激光器。具體的為:三個光電功能單元510a、510b和510c可以是包含可調光衰減器的任何合適半導體光學器件或器件的相互組合。光電功能單元510a、510b和510c