專(zhuān)利名稱(chēng)：包括激光源和化合物面波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的近耦合無(wú)熱光學(xué)封裝的制作方法
包括激光源和化合物面波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的近耦合無(wú)熱光學(xué)封
裝相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2009年5月沈日提交的美國(guó)申請(qǐng)No. 12/471,666的優(yōu)先權(quán)。背景本公開(kāi)涉及經(jīng)頻率轉(zhuǎn)換的激光源、激光投影系統(tǒng)，尤其涉及在諸如蜂窩電話(huà)、PDA、 膝上型計(jì)算機(jī)等應(yīng)用中用于激光源和多色激光投影儀的光學(xué)封裝配置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到經(jīng)頻率轉(zhuǎn)換的激光源和多色激光投影儀必須緊湊以便用于很多投影應(yīng)用。該目標(biāo)在需要三個(gè)獨(dú)立顏色源(紅、綠、藍(lán))的多色投影系統(tǒng)中尤其具有挑戰(zhàn)性。盡管紅色和藍(lán)色源相當(dāng)緊湊，然而經(jīng)頻率轉(zhuǎn)換的綠色激光源在該方面尤其具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗鼈兺ǔ＠庙敿す庠春投沃C波發(fā)生(SHG)晶體或一些其它類(lèi)型的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件。有源和無(wú)源耦合光學(xué)器件通常用于確保頂泵浦光與SHG晶體波導(dǎo)的適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)。封裝還可包括用于在寬溫度范圍上增強(qiáng)機(jī)械穩(wěn)定性的硬件。這些組件共同地增加總封裝體積和操作復(fù)雜性。本公開(kāi)的具體實(shí)施例使SHG晶體或其它類(lèi)型的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件與激光源緊密接近， 以消除對(duì)耦合光學(xué)器件的需要，減少封裝組件的數(shù)量并降低封裝體積。該封裝還被設(shè)計(jì)成在寬操作溫度范圍內(nèi)無(wú)源地?zé)o熱。根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，提供一種光學(xué)封裝，包括激光源和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件。激光源被定位成使得該激光源的輸出面近耦合(proximity-couple) 于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件輸入面的波導(dǎo)部分。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面包括α-切面和β-切面。輸入面的α-切面相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)以水平角α定向，以允許激光源的輸出面和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面的近耦合。輸入面的β-切面相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)以水平角β 定向，以與器件的水平傾斜角配合，來(lái)減少?gòu)牟ㄩL(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面進(jìn)入激光源的背反射。 公開(kāi)了另外一些實(shí)施例。附圖簡(jiǎn)述本公開(kāi)的特定實(shí)施例的以下詳細(xì)描述可在結(jié)合以下附圖閱讀時(shí)被最好地理解，在附圖中類(lèi)似的結(jié)構(gòu)以類(lèi)似的附圖標(biāo)記指示，而且在附圖中

圖1和2示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的近耦合的光學(xué)封裝；圖3Α和;3Β是在與圖1和2所示的光學(xué)封裝相似的光學(xué)封裝中提供波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的另一個(gè)替換方案的示意性俯視圖；圖4A-4D是示出在與圖1和2所示的光學(xué)封裝相似的光學(xué)封裝中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件垂直傾斜的方式的示意性正視圖；圖5和6示出根據(jù)實(shí)施例的光學(xué)封裝，其中激光源和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件設(shè)置在包括用于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的安裝槽的共同基板上；圖7-10示出根據(jù)實(shí)施例的光學(xué)封裝，其中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件由提升基板支承；以及圖11-14示出根據(jù)實(shí)施例的光學(xué)封裝，其中激光源和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件由包括懸掛狹槽的共同襯底支承。詳細(xì)描述首先參考圖1和圖2，示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)封裝100。圖1示出包括激光源10和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的光學(xué)封裝100。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20包括由α -切面22 和β -切面M形成的輸入面、輸出面沈和從輸入面延伸至輸出面沈的波導(dǎo)30。激光源10 被定位成使得該激光源10的輸出面12近耦合于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的輸入面的波導(dǎo)部分。為了描述和限定本公開(kāi)，注意到，當(dāng)激光源的輸出面和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面的接近是將來(lái)自激光源的光學(xué)信號(hào)耦合到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)的主要機(jī)制時(shí)，可將激光源視為“近耦合”于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件。典型的近耦合封裝在激光源和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的光路中將不采用準(zhǔn)直、聚焦或其它類(lèi)型的耦合光學(xué)器件，盡管可構(gòu)想到一些近耦合封裝可在激光器和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件之間采用相對(duì)次要的光學(xué)元件，諸如光學(xué)薄膜、保護(hù)性元件、校正透鏡、濾光器、 光學(xué)漫射器等。在任何情況下，對(duì)于近耦合封裝，可構(gòu)想到激光器和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的接近將負(fù)責(zé)從激光器耦合到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的光強(qiáng)的至少30%。圖2更詳細(xì)地示出波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的輸入面，其中以相似的附圖標(biāo)記指示相似的結(jié)構(gòu)。如上所述，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面包括α切面22和β切面Μ。輸入面的α-切面 22相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的波導(dǎo)30以水平角α定向，以允許激光源10的輸出面12和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的輸入面的近耦合。輸入面的β -切面M相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的波導(dǎo) 30以水平角β定向，并且與水平傾斜角Φ配合，以減少?gòu)牟ㄩL(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的輸入面進(jìn)入激光源10的背反射，這通常由從波導(dǎo)的輸入面向后反射至激光源輸出面的接受光錐的光所導(dǎo)致。為了促進(jìn)上述近耦合，應(yīng)將角α和角β選擇成滿(mǎn)足以下關(guān)系α < 180° -β < φ。如圖2、3Α和;3Β所示，其中以相似附圖標(biāo)記指示相似結(jié)構(gòu)，并且波導(dǎo)30相對(duì)于激光源10的輸出面12以水平傾斜角Φ定向，以進(jìn)一步增強(qiáng)近耦合，沿來(lái)自波導(dǎo)30的共同方向測(cè)量，α-切面22的角α通常被確立為小于水平傾斜角Φ的值?；蛘?，可能僅僅足以確保α-切面22、β-切面M或兩者相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的波導(dǎo)30定向?yàn)殇J角，為了描述和限定本公開(kāi)，該銳角是小于90°的角。例如，但并非作為限制，水平傾斜角Φ可落在約75°和約85°之間，α-切面22的角α可比水平傾斜角Φ小約10°至約15°，而 β-切面M的角β可約為80°。為了最優(yōu)光耦合到波導(dǎo)，角Φ和β是相關(guān)的，且可由公知的折射公式確定。不管為角α和角β選擇的具體角度如何，α -切面22和β -切面M將在輸入面上形成頂點(diǎn)觀(guān)。如圖3Β所示，頂點(diǎn)觀(guān)與輸入面的波導(dǎo)部分間隔開(kāi)小于約20 μ m的波導(dǎo)間隔y。此外，頂點(diǎn)28與激光源10的輸出面12間隔開(kāi)界面間隔x，該界面間隔χ可在小于約5μπι的量級(jí)上。在所示的實(shí)施例中有利于近耦合，因?yàn)榻铅梁挺碌南鄬?duì)符號(hào)和大小提供空出的體部25，該空出的體部25原本存在于不包括α-切面22的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件中。在近耦合封裝中，空出的體部25 (其邊界在圖2中以虛線(xiàn)示出)分離激光源10的輸出面12， 并且示出α -切面22增強(qiáng)近耦合的程度。換句話(huà)說(shuō)，α -切面22去除波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20中原本會(huì)對(duì)緊密近耦合造成物理阻礙的部分。該去除部分在圖2中示為空出的體部25?？赏ㄟ^(guò)將波導(dǎo)放置成更接近波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的適當(dāng)邊緣來(lái)最小化該去除部分。
激光源10優(yōu)選地在不使用中間光學(xué)組件的情況下近耦合于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的波導(dǎo)30部分。為了描述和限定本公開(kāi)，注意到“中間光學(xué)組件”是其光學(xué)性質(zhì)不是支持激光源或波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的功能所必須的那些組件。例如，中間光學(xué)組件可包括定位在激光源和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件之間的光路中的準(zhǔn)直或聚焦透鏡，但可不包括形成在激光器的輸出面上或波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面上的抗反射或反射涂層。在圖2和3A的實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸出面沈定向成匹配β -切面M的角 β?；蛘?，如圖:3Β所示，構(gòu)想到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的輸出面沈可包括與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面的α-切面和β-切面成鏡像的另一對(duì)面。圖4A-4D是示出波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20在光學(xué)封裝100中垂直傾斜以補(bǔ)充激光源10輸出面12的相應(yīng)傾斜的方式的示意性正視圖。更具體地，共同參考圖4A-4D，在一些應(yīng)用中， 激光源10的輸出面12將相對(duì)于激光源10的光軸15定向成仰角δ。該角度通常約為幾度，但在圖4A-4D中為了圖示的目的而放大。類(lèi)似地，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的輸入面將相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)定向成仰角Θ。該仰角θ通常超過(guò)90°，但可根據(jù)選擇用于光學(xué)封裝的特定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20而采用各種值，包括圖4Β中所示的直角。輸入面的仰角θ和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的垂直傾斜角Y (相對(duì)于光軸15獲取的)被選擇成至少部分地補(bǔ)償由激光輸出面角δ引入的光學(xué)失準(zhǔn)。這些角度通過(guò)折射公式相關(guān)，且取決于激光二極管和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的折射率和角度?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4B-4D，在一些實(shí)施例中為了進(jìn)一步促進(jìn)近耦合，優(yōu)選的是為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的輸入面提供相對(duì)于波導(dǎo)30定向成仰角ω的ω -切面四。ω -切面四與圖1-3 的α -切面22的功能類(lèi)似之處在于它去除波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20中原本會(huì)對(duì)緊密近耦合造成物理阻礙的部分。例如，參見(jiàn)圖4Β中示出的空出的體部25。為了幫助維持波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20和激光源10由獨(dú)立層疊支承的近耦合光學(xué)封裝中的最優(yōu)光學(xué)耦合，可使獨(dú)立層疊的相應(yīng)熱膨脹系數(shù)匹配，以解決相應(yīng)層疊的熱膨脹，否則當(dāng)光學(xué)封裝在正常操作期間經(jīng)受溫度偏移時(shí)將導(dǎo)致激光源10和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20之間的耦合效率損失。在很多情況下，使本文示出的近耦合光學(xué)封裝無(wú)熱不困難，因?yàn)闆](méi)有耦合光學(xué)器件允許減小的層疊高度，使得更易于使獨(dú)立層疊的相應(yīng)熱膨脹系數(shù)匹配。例如，參考圖1，其中激光源10由激光器層疊11支承，且波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20由轉(zhuǎn)換器層疊21支承，可通過(guò)確保兩個(gè)獨(dú)立層疊11、21的相應(yīng)熱膨脹系數(shù)匹配來(lái)使光學(xué)封裝100 無(wú)熱。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，在光學(xué)封裝100的操作溫度范圍內(nèi)兩個(gè)獨(dú)立層疊11、21的熱膨脹系數(shù)匹配在約0. 5 μ m內(nèi)，或者更佳地在0. 1 μ m內(nèi)。在其它示例中，激光器層疊11可包括氮化鋁、Au金屬化墊和鉬，而轉(zhuǎn)換器層疊21可包括硅。為了限定和描述本公開(kāi)，注意到“層疊”可包括任何數(shù)量的層。另外，構(gòu)想到，熱膨脹系數(shù)的匹配程度可根據(jù)耦合效率的期望程度來(lái)增加或降低。圖1還示出下熱孔50來(lái)減小光學(xué)封裝100操作期間在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20內(nèi)形成的熱梯度。因?yàn)榧す庠?0近耦合到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20，所以尤其在光學(xué)封裝100被動(dòng)冷卻時(shí) (例如，通過(guò)自然對(duì)流)，由于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的輸入面和輸出面沈之間的溫度差而沿波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的長(zhǎng)度引起顯著的熱梯度。這些熱梯度通過(guò)使相匹配波長(zhǎng)移出基波激光的光譜帶寬而降低波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的效率。如圖1所示，可在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的輸入面附近設(shè)置下熱孔50，以幫助熱隔離波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的輸入端，并減小沿波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的操作熱梯度。 無(wú)熱化的另一個(gè)示例在圖5和6的實(shí)施例中示出，其中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20和激光源 10由包括安裝槽72的共同襯底70支承。安裝槽72包括漸縮壁部分74和最小橫向尺寸 ζ，該橫向尺寸ζ超過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的相應(yīng)橫向尺寸ζ ‘，使得當(dāng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20定位在漸縮壁部分74之間的安裝槽72中時(shí)，縱向間隙76在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20和安裝槽之間延伸。 縱向定向的結(jié)構(gòu)78定位在安裝槽72的漸縮壁部分74和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的側(cè)面之間。為了描述和限定本公開(kāi)，注意到，縱向指的是從波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的輸入面至波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20 的輸出面26的方向。 在圖5和6的實(shí)施例中，縱向定向的結(jié)構(gòu)78可包括單個(gè)縱向結(jié)構(gòu)，如圓柱，或一系列縱向布置的分立元件，如一系列球，并且用于在粘合劑的幫助下將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20固定在光學(xué)封裝100中?？v向定向的結(jié)構(gòu)78可以是任何材料，諸如金屬、熔融氧化硅等，并且通常對(duì)稱(chēng)地布置在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的兩側(cè)上。在粘合劑固化期間由粘合劑收縮導(dǎo)致的任何類(lèi)型的移動(dòng)在所示類(lèi)型的配置中通常會(huì)被抵消。此外，所提出的技術(shù)需要最小的粘合劑，同時(shí)提供穩(wěn)固接合。它還實(shí)現(xiàn)接近零間隙的近耦合，且可用于各種光學(xué)封裝配置。共同襯底可包括含有但不限于鉬、銅鎢、“410”不銹鋼等的材料。除金屬外，還構(gòu)想到絕緣體或介電材料用于實(shí)現(xiàn)上述無(wú)熱化。在圖7-10的實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20由固定至提升襯底60的輸入端氧化硅提升件62和輸出端氧化硅提升件64支承。輸入端氧化硅提升件62和輸出端氧化硅提升件 64配置成有助于熱隔離波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20，并且相對(duì)于激光源10的輸出面12垂直傾斜波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的輸入面。如圖10中最清楚地示出，輸入端氧化硅提升件62可固定在形成于提升襯底60中的凹入部分66中。由本公開(kāi)構(gòu)想到凹入部分66還與輸出端氧化硅提升件 64的形狀互補(bǔ)。由本公開(kāi)進(jìn)一步構(gòu)想到輸入端氧化硅提升件62和輸出端氧化硅提升件64 可由改進(jìn)無(wú)熱化的任何材料制成。在圖11-14的實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20和激光源10由包括懸掛狹槽82的共同襯底80支承。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20通過(guò)懸橋?qū)?4懸掛在懸掛狹槽82內(nèi)，每個(gè)懸橋通過(guò)例如熱絕緣粘合劑、激光焊接點(diǎn)或其它固定方式固定至波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20并且在懸掛狹槽82的相對(duì)兩側(cè)上固定至襯底80。圖11-14的懸掛構(gòu)造有助于熱隔離波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20，并且提供使光學(xué)封裝100無(wú)熱化的有效方式。此外，構(gòu)想到，懸橋84可在襯底80內(nèi)制造的孔、狹槽或其它類(lèi)型的凹槽內(nèi)附連至襯底80。如果為凹槽內(nèi)的橋84提供足夠的間隙，則可通過(guò)允許調(diào)節(jié)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20的對(duì)準(zhǔn)來(lái)使制造更有效率。懸橋84可由具有足夠熱膨脹系數(shù)的任何材料制造，諸如鋼，并且可具有各種橫截面形狀，例如圓柱形，使得懸橋84可在組裝期間自調(diào)節(jié)。這種自調(diào)節(jié)的示例是在激光源10 和波導(dǎo)30的最初對(duì)準(zhǔn)期間懸橋84的旋轉(zhuǎn)。懸橋84還可是各種形狀中的任一種，包括具有大曲率半徑的形狀，諸如所示的“ Ω ”形、正方“U”形等。懸橋84特別有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈兡軌虮慌渲贸稍试S相對(duì)于激光源10在至少兩個(gè)自由度上對(duì)準(zhǔn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20。此外，懸橋84能夠被配置成使得當(dāng)在懸橋84中發(fā)生溫度偏移時(shí)，由橋84中熱膨脹的縱向分量生成的力沿波導(dǎo)30的縱向維度相互抵消，從而基本實(shí)現(xiàn)在縱向上的無(wú)熱化。懸橋84還能夠被配置成使得當(dāng)橋84和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20中發(fā)生溫度偏移時(shí)，懸橋84在垂直于波導(dǎo)30的縱向維度的方向上的位移抵消波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件20在相反方向上的位移。還應(yīng)注意，本文中對(duì)本公開(kāi)的部件以特定方式“配置”以使特定屬性具體化、或以特定方式起作用的敘述都是結(jié)構(gòu)性的敘述，與期望用途的敘述相反。更具體地，本文所提到的部件被“配置”的方式表示該部件的現(xiàn)有物理狀態(tài)，因此，它應(yīng)被理解為對(duì)部件的結(jié)構(gòu)特性的明確陳述。注意，類(lèi)似“優(yōu)選”、“普遍”和“通?！敝?lèi)的術(shù)語(yǔ)在本文中采用時(shí)不用于限制要求保護(hù)的發(fā)明的范圍或者暗示某些特征對(duì)要求保護(hù)的發(fā)明的結(jié)構(gòu)或功能而言是關(guān)鍵性的、必要的、或甚至重要的。相反，這些術(shù)語(yǔ)僅僅旨在標(biāo)識(shí)本公開(kāi)的實(shí)施例的特定方面，或強(qiáng)調(diào)可用于也可不用于本公開(kāi)的特定實(shí)施例的替代或附加特征。為了描述和限定本公開(kāi)，注意在本文中利用術(shù)語(yǔ)“基本上”和“大約”來(lái)表示可歸因于任何數(shù)量比較、值、測(cè)量或其它表示的固有不確定度。還在此采用術(shù)語(yǔ)“基本上”和“大約”以表示數(shù)量表示可不同于規(guī)定參考值而不在此問(wèn)題上導(dǎo)致本主題的基本功能改變的程度。已參照本公開(kāi)的具體實(shí)施例詳細(xì)地描述了本公開(kāi)的主題，但顯然多種修改和變化是可能的，且不背離所附權(quán)利要求書(shū)中所限定的發(fā)明的范圍。更具體地，雖然本公開(kāi)的某些方面在本文中被標(biāo)識(shí)為優(yōu)選的或特別有優(yōu)勢(shì)的，但可構(gòu)想本公開(kāi)不一定限于這些方面。注意，所附權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)使用術(shù)語(yǔ)“其中”作為過(guò)渡短語(yǔ)。出于限定本發(fā)明的目的，應(yīng)注意該術(shù)語(yǔ)是作為開(kāi)放式的過(guò)渡短語(yǔ)而被引入所附權(quán)利要求中的，該開(kāi)放式的過(guò)渡短語(yǔ)用于引入對(duì)所述結(jié)構(gòu)的一系列特性的陳述，且應(yīng)當(dāng)按照與更常用的開(kāi)放式前序術(shù)語(yǔ)“包括”相似的方式進(jìn)行解釋。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)封裝，包括激光源和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件，其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件包括輸入面、輸出面和從輸入面延伸至輸出面的波導(dǎo)； 所述激光源被定位成使得所述激光源的輸出面近耦合于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面的波導(dǎo)部分；所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)相對(duì)于激光源的輸出面以水平傾斜角Φ定向； 所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面包括α切面和β切面；所述輸入面的α-切面相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)以水平角α定向，以允許激光源的輸出面和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面的近耦合；所述輸入面的切面相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)以水平角β定向，并且與水平傾斜角Φ配合，以減少?gòu)牟ㄩL(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面進(jìn)入激光源的背反射；以及 α < 180° -β < φ。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)封裝，其特征在于所述激光源限定光軸，并且所述激光源的輸出面相對(duì)于光軸以仰角S定向。 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)以仰角θ定向； 所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)相對(duì)于激光源的光軸以垂直傾斜角Y定向；以及仰角θ和垂直傾斜角γ被選擇成至少部分地補(bǔ)償由激光輸出面角δ引入的光學(xué)失準(zhǔn)。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)封裝，其特征在于，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面還包括相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)以仰角ω定向的ω-切面，以允許激光源的輸出面與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面的近耦合。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)封裝，其特征在于，輸入面的α-切面相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)以銳角α定向。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)封裝，其特征在于，輸入面的切面相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)以銳角β定向。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)封裝，其特征在于輸入面的α-切面相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)以銳角α定向；以及輸入面的切面相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)以銳角β定向。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)封裝，其特征在于，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸出面包括與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面的α-切面和β-切面成鏡像的另一對(duì)面。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)封裝，其特征在于所述激光源被定位成使得所述激光源的輸出面通過(guò)界面間隔χ近耦合于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面的波導(dǎo)部分；所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)相對(duì)于激光源的輸出面以水平傾斜角Φ定向； 角α和β的相對(duì)符號(hào)和大小在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面處提供空出的體部；以及水平傾斜角Φ和界面間隔χ使得空出的體部分離激光源的輸出面。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)封裝，其特征在于，所述激光源在不使用中間光學(xué)組件的情況下近耦合于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)部分。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)封裝，其特征在于，所述激光源通過(guò)小于約20μ m或小于約10 μ m的接近間隔X近耦合于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的波導(dǎo)部分。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)封裝，其特征在于 所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件和激光源由獨(dú)立層疊支承；以及獨(dú)立層疊的相應(yīng)熱膨脹系數(shù)在所述光學(xué)封裝的操作溫度范圍內(nèi)匹配在約0. 1 μ m和約 0. 5 μ m 內(nèi)。
12.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)封裝，其特征在于，在支承波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的基底中形成下熱孔，以熱隔離波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入端并降低沿波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的操作熱梯度。
13.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)封裝，其特征在于 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件和激光源由包括安裝槽的共同襯底支承；共同襯底的安裝槽包括漸縮壁部分和最小橫向尺寸，所述最小橫向尺寸超過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的相應(yīng)橫向尺寸，使得當(dāng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件定位在漸縮壁部分之間的安裝槽中時(shí)，縱向間隙在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件和安裝槽之間延伸；以及縱向定向的結(jié)構(gòu)定位在安裝槽的漸縮壁部分和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的橫向側(cè)面之間。
14.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)封裝，其特征在于所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件由固定到提升襯底的輸入端氧化硅提升件和輸出端氧化硅提升件支承；以及所述輸入端氧化硅提升件和輸出端氧化硅提升件被配置成使波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面相對(duì)于激光源的輸出面傾斜。
15.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)封裝，其特征在于所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件和激光源由包括懸掛狹槽的共同襯底支承； 所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件通過(guò)懸橋?qū)覓煸趹覓飒M槽內(nèi)，每個(gè)懸橋在懸掛狹槽的相對(duì)兩側(cè)上固定至襯底；以及所述懸橋被配置成允許相對(duì)于激光源在至少兩個(gè)自由度上對(duì)準(zhǔn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件。
16.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)封裝，其特征在于，所述懸橋被配置成使得當(dāng)在懸橋中發(fā)生溫度偏移時(shí)，由懸橋中熱膨脹的縱向分量生成的力沿波導(dǎo)的縱向維度相互抵消。
17.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)封裝，其特征在于，所述懸橋被配置成使得當(dāng)懸橋和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件中發(fā)生溫度偏移時(shí)，懸橋在波導(dǎo)的垂直維度上的位移抵消波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件在相反方向上的位移。
18.一種光學(xué)封裝，包括激光源和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件，其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件包括輸入面、輸出面和從輸入面延伸至輸出面的波導(dǎo)； 所述激光源被定位成使得所述激光源的輸出面近耦合于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面的波導(dǎo)部分；波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件和激光源由包括安裝槽的共同襯底支承；共同襯底的安裝槽包括漸縮壁部分和最小橫向尺寸，所述最小橫向尺寸超過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的相應(yīng)橫向尺寸，使得當(dāng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件定位在漸縮壁部分之間的安裝槽中時(shí)，縱向間隙在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件和安裝槽之間延伸；縱向定向的結(jié)構(gòu)定位在安裝槽的漸縮壁部分和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的橫向側(cè)面之間。
19.一種光學(xué)封裝，包括激光源和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件，其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件包括輸入面、輸出面和從輸入面延伸至輸出面的波導(dǎo)；所述激光源被定位成使得所述激光源的輸出面近耦合于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面的波導(dǎo)部分；所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件由固定到提升襯底的輸入端氧化硅提升件和輸出端氧化硅提升件支承；以及所述輸入端氧化硅提升件和輸出端氧化硅提升件被配置成使波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面相對(duì)于激光源的輸出面傾斜。
20. 一種光學(xué)封裝，包括激光源和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件，其中 所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件包括輸入面、輸出面和從輸入面延伸至輸出面的波導(dǎo)； 所述激光源被定位成使得所述激光源的輸出面近耦合于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件的輸入面的波導(dǎo)部分；所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件和激光源由包括懸掛狹槽的共同襯底支承； 所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件通過(guò)懸橋?qū)覓煸趹覓飒M槽內(nèi)，每個(gè)懸橋在懸掛狹槽的相對(duì)兩側(cè)上固定至襯底；以及所述懸橋被配置成允許相對(duì)于激光源在至少兩個(gè)自由度上對(duì)準(zhǔn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件。
全文摘要
本公開(kāi)的具體實(shí)施例使SHG晶體或其它類(lèi)型的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件(20)與激光源(10)緊密接近，以消除對(duì)耦合光學(xué)器件的需要，減少封裝組件的數(shù)量并降低封裝體積。根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，提供一種光學(xué)封裝(100)，包括激光源(10)和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件(20)。激光源(10)被定位成使得該激光源(10)的輸出面(12)近耦合于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件(20)的輸入面(22，24)的波導(dǎo)部分(30)。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件(20)的輸入面(22，24)包括α切面(22)和β切面(24)。輸入面的α-切面(22)相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件(20)的波導(dǎo)軸以水平角α定向，以允許激光源(10)的輸出面(12)和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件(20)的輸入面(22，24)的近耦合。輸入面(22，24)的β-切面(24)相對(duì)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件(20)的波導(dǎo)軸以水平角β定向，以與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件(20)的水平傾斜角φ配合，以減少?gòu)牟ㄩL(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件(20)的輸入面(22，24)進(jìn)入激光源(10)的背反射。公開(kāi)了另外一些實(shí)施例。
文檔編號(hào)G02B6/42GK102449521SQ201080023821
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者J·西麥爾里齊, L·C·小休格斯, S·C·查帕拉拉, V·A·巴加瓦圖拉 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司