微型光纖耦合光電器件及其裝調(diào)方法
【專利摘要】一種微型光纖耦合光電器件及其裝調(diào)方法，該器件包括管殼和蓋板、熱沉、發(fā)光芯片、殼體連接件、球形調(diào)節(jié)件和金屬光纖組件。本發(fā)明適用于半導(dǎo)體激光器或固體激光器等光電器件的光纖耦合，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝調(diào)操作方便和長(zhǎng)期可靠性等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】微型光纖耦合光電器件及其裝調(diào)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電器件，特別是一種微型光纖耦合光電器件及其裝調(diào)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]光纖耦合光電器件在激光通信、光纖激光器泵浦、材料處理與加工等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，目前光纖耦合光電器件要求發(fā)光芯片的定位非常準(zhǔn)確，才能使光纖耦合具有較高的耦合效率。而且大多數(shù)光纖耦合的調(diào)整是X/Y/Z三維調(diào)整，不具備角度調(diào)整，即使可以通過外部調(diào)整架實(shí)現(xiàn)角度調(diào)整，會(huì)使光纖組件的固定帶來較大困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有微型光纖耦合光電器件在光纖耦合裝調(diào)過程中的不足，提供一種微型光纖耦合光電器件及其裝調(diào)方法。該微型光纖耦合光電器件適用于半導(dǎo)體激光器或固體激光器等光電器件的光纖耦合，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝調(diào)操作方便和長(zhǎng)期可靠性等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0005]—種微型光纖稱合光電器件，特點(diǎn)在于其構(gòu)成包括管殼和蓋板、熱沉、發(fā)光芯片、殼體連接件、球形調(diào)節(jié)件、金屬光纖組件，所述的熱沉置于所述的管殼的內(nèi)部底面，所述的發(fā)光芯片位于所述的熱沉的上表面，所述的殼體連接件具有內(nèi)孔，該殼體連接件的一端與所述的管殼的一側(cè)壁固定連接，所述的球形調(diào)節(jié)件由準(zhǔn)球體和圓柱體構(gòu)成，其中軸線上具有內(nèi)通孔，供所述的金屬光纖組件穿過和固定，所述的球形調(diào)節(jié)件的準(zhǔn)球體與所述的殼體連接件的內(nèi)孔相切連接，所述的金屬光纖組件經(jīng)所述的球形調(diào)節(jié)件內(nèi)孔和殼體連接件的內(nèi)孔伸入所述的管殼內(nèi)部，并與所述的發(fā)光芯片的輸出光線同光軸耦合。
[0006]所述的發(fā)光芯片是單個(gè)半導(dǎo)體激光器芯片，或激光泵浦的激光晶體。
[0007]在所述的熱沉和所述的管殼之間具有半導(dǎo)體制冷器。
[0008]在所述的發(fā)光芯片和所述的金屬化光纖組件之間具有耦合透鏡。
[0009]一種微型光纖耦合光電器件的裝調(diào)方法，其特點(diǎn)在于該方法包括下列步驟:
[0010]①將所述的發(fā)光芯片焊接到熱沉的上表面；
[0011]②將所述的熱沉采用低溫焊料焊接到殼體內(nèi)部底面上，或在熱沉與殼體底面之間固定半導(dǎo)體制冷器；
[0012]③將所述的金屬光纖組件從所述的球形調(diào)節(jié)件的圓柱體一端穿過內(nèi)孔；
[0013]④將所述的球形調(diào)節(jié)件的準(zhǔn)球體插入所述的殼體連接件的內(nèi)孔，使所述的金屬光纖組件經(jīng)所述的球形調(diào)節(jié)件內(nèi)孔和殼體連接件的內(nèi)孔伸入所述的管殼內(nèi)部；
[0014]⑤調(diào)整所述的金屬光纖組件、球形調(diào)節(jié)件和殼體連接件，或加設(shè)耦合透鏡，使耦合到所述的金屬光纖組件的光纖輸出功率最大；
[0015]⑥通過激光焊接將金屬光纖組件固定在球形調(diào)節(jié)件上；然后通過激光焊接將球形調(diào)節(jié)件固定在殼體連接件上；再通過激光焊接將殼體連接件固定在殼體外表面；
[0016]⑦最后將蓋板與殼體上表面通過激光焊接進(jìn)行固定，實(shí)現(xiàn)密封。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]1、本發(fā)明固定前，金屬光纖組件在球形調(diào)節(jié)件內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)軸向調(diào)整，通過球形調(diào)節(jié)件，可以實(shí)現(xiàn)較大角度調(diào)節(jié)和光軸方位調(diào)整，再通過殼體連接件實(shí)現(xiàn)兩維調(diào)整，從而可以實(shí)現(xiàn)多維調(diào)整，使光纖耦合裝調(diào)更方便。
[0018]2、本發(fā)明球形調(diào)節(jié)件與殼體連接件在較大角度范圍內(nèi)都可以通過激光焊接進(jìn)行固定，殼體連接件與殼體也通過激光焊接進(jìn)行固定，大大提高了該器件的溫度穩(wěn)定性和力學(xué)穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為本發(fā)明實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0025]先請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；本實(shí)施例微型光纖耦合光電器件包括管殼和蓋板11、熱沉12、發(fā)光芯片13、殼體連接件14、球形調(diào)節(jié)件15、金屬光纖組件16。首先將發(fā)光芯片13用高溫焊料如金錫焊接到熱沉12的上表面，再將熱沉13的底面與管殼11的內(nèi)部底面采用低溫焊料如鉛錫進(jìn)行焊接；所述的金屬光纖組件16是將光纖金屬化后焊接組裝成的組件，光纖端面為平端并鍍?cè)鐾改ぃ瑢⒔饘俟饫w組件16穿過球形調(diào)節(jié)件15的內(nèi)孔，光纖端面朝向球形調(diào)節(jié)件15的球形一端，再將金屬光纖組件16的一端穿過殼體連接件14的內(nèi)孔，并使球形調(diào)節(jié)件15的球形外部與殼體連接件14的內(nèi)孔相切,所述的殼體連接件14的底面與管殼11連接。通過調(diào)整金屬光纖組件16的軸向，調(diào)節(jié)光纖端面與發(fā)光芯片13端面間的距離，通過調(diào)整球形調(diào)節(jié)件15的角度和二維調(diào)整殼體連接件14使耦合進(jìn)光纖的輸出功率最大，采用激光焊接將金屬光纖組件16焊接到球形調(diào)節(jié)件15的柱形一端，再將球形調(diào)節(jié)件15的球形部分與殼體連接件14進(jìn)行激光焊接，最后將殼體連接件14焊接固定到管殼11的外表面。
[0026]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；本實(shí)施例與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)與調(diào)節(jié)方式相同，不同之處在于實(shí)施例2中的發(fā)光芯片23相對(duì)于管殼21出光方向在水平方向有一定偏差，需要調(diào)整金屬光纖組件26、球形調(diào)節(jié)件25和殼體連接件24，使光纖的光軸與發(fā)光芯片23的光軸重合，并按照實(shí)施例1的固定方式進(jìn)行激光焊接固定。
[0027]圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；本實(shí)施例與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)與調(diào)節(jié)方式相同，不同之處在于實(shí)施例3中的發(fā)光芯片33相對(duì)于管殼31出光方向在垂直方向有一定偏差(發(fā)光芯片33底面用焊料填充)，需要調(diào)整金屬光纖組件36、球形調(diào)節(jié)件35和殼體連接件34，使光纖的光軸與發(fā)光芯片33的光軸重合，并按照實(shí)施例1的固定方式進(jìn)行激光焊接固定。
[0028]圖4為本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；本實(shí)施例與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)的不同之處在于實(shí)施例4中，在熱沉42與管殼41內(nèi)部上表面之間增加了半導(dǎo)體制冷器47。此時(shí)需要首先將發(fā)光芯片43用高溫焊料如金錫焊接到熱沉42上表面，半導(dǎo)體制冷器47的上表面采用高溫焊料焊接到管殼41的內(nèi)部底面，再將熱沉43的底面與半導(dǎo)體制冷器47上表面采用低溫焊料進(jìn)行焊接；實(shí)施例4的光纖耦合、調(diào)節(jié)和固定與實(shí)施例1的相同。
[0029]圖5為本發(fā)明實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；本實(shí)施例與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)的不同之處在于實(shí)施例5中，在發(fā)光芯片53與金屬光纖組件56的光纖端面之間增加了耦合透鏡57，以提高器件的耦合效率。其結(jié)構(gòu)封裝工藝與實(shí)施例1相同，將耦合透鏡57固定在殼體51的內(nèi)部表面，調(diào)整耦合透鏡57使聚焦光點(diǎn)在光軸上，后續(xù)光纖耦合、調(diào)節(jié)和固定與實(shí)施例1相同。
【權(quán)利要求】
1.一種微型光纖稱合光電器件，特征在于其構(gòu)成包括管殼和蓋板(11)、熱沉(12)、發(fā)光芯片(13)、殼體連接件(14)、球形調(diào)節(jié)件(15)和金屬光纖組件(16)，所述的熱沉(12)置于所述的管殼(11)的內(nèi)部底面，所述的發(fā)光芯片(13)位于所述的熱沉(12)的上表面，所述的殼體連接件(14)具有內(nèi)孔，該殼體連接件(14)的一端與所述的管殼(11)的一側(cè)壁固定連接，所述的球形調(diào)節(jié)件(15)由準(zhǔn)球體和圓柱體構(gòu)成，其中軸線上的內(nèi)通孔供所述的金屬光纖組件(16)穿過和固定，所述的球形調(diào)節(jié)件(15)的準(zhǔn)球體與所述的殼體連接件(14)的內(nèi)孔相切，所述的金屬光纖組件(16)經(jīng)所述的球形調(diào)節(jié)件(15)內(nèi)孔和殼體連接件(14)的內(nèi)孔深入所述管殼(11)的內(nèi)部，并與所述的發(fā)光芯片(13)的輸出光線同光軸實(shí)現(xiàn)光率禹入口 ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型光纖耦合光電器件，其特征在于所述的發(fā)光芯片是單個(gè)半導(dǎo)體激光器芯片，或激光泵浦的激光晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型光纖耦合光電器件，其特征在于在所述的熱沉(12)和所述的管殼(11)之間具有半導(dǎo)體制冷器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的微型光纖耦合光電器件，其特征在于在所述的發(fā)光芯片(13)和所述的金屬化光纖組件(16)之間具有耦合透鏡。
5.一種微型光纖耦合光電器件的裝調(diào)方法，其特征在于該方法包括下列步驟； ①將所述的發(fā)光芯片焊接到熱沉的上表面； ②將所述的熱沉采用低溫焊料焊接到殼體內(nèi)部底面上，或在熱沉與殼體底面之間焊接半導(dǎo)體制冷器； ③將所述的金屬光纖組件從所述的球形調(diào)節(jié)件的圓柱體一端穿過內(nèi)孔； ④將所述的球形調(diào)節(jié)件(15)的準(zhǔn)球體插入所述的殼體連接件(14)的內(nèi)孔，使所述的金屬光纖組件(16)經(jīng)所述的球形調(diào)節(jié)件(15)的內(nèi)孔和殼體連接件(14)的內(nèi)孔伸入所述的管殼(11)內(nèi)部； ⑤調(diào)整所述的金屬光纖組件(16)、球形調(diào)節(jié)件(15)和殼體連接件(14)，或加設(shè)耦合透鏡，使耦合到所述的金屬光纖組件(16)的光纖輸出功率最大； ⑥通過激光焊接將金屬光纖組件(16)固定在球形調(diào)節(jié)件(15)上；然后通過激光焊接將球形調(diào)節(jié)件(15)固定在殼體連接件(14)上；再通過激光焊接將殼體連接件(14)固定在殼體(11)外表面； ⑦最后將蓋板與殼體上表面通過激光焊接進(jìn)行固定，實(shí)現(xiàn)密封。
【文檔編號(hào)】G02B6/42GK104280842SQ201410578810
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】辛國(guó)鋒, 孫廣偉, 皮浩洋, 蔡海文, 瞿榮輝, 陳高庭 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所