波長調(diào)諧激光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光裝置，尤其涉及可調(diào)諧振蕩的激光波長的可制成小型的波長調(diào)諧激光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]最近，包括智能手機等的視頻服務(wù)，通信容量非常大的通信服務(wù)不斷上市。由此，有必要大幅度增加以往的通信容量，而作為利用以往已鋪設(shè)的光纖來增大通信容量的方法，采用密集波分復(fù)用(DWDM，Dense Wavelength Divis1n Multiplexing)方式的通信方式。上述密集波分復(fù)用通信方式是指，利用因互不相同的多個激光光纖不會相互干涉而即使通過一個光纖維來同時傳輸多個波長的光線信號也不會出現(xiàn)相互間的干涉的現(xiàn)象，通過一個光纖維同時傳輸多個波長的光線的方式。
[0003]當(dāng)前，世界上普遍關(guān)注被稱為下一代無源光網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)(NG-P0N2，NextGenerat1n-Passive Optical Network vers1n 2)的規(guī)格，而這種下一代無源光網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格采用能夠收容100GHz頻率間隔的4通道(channel)作為設(shè)置于用戶的光通信模塊的規(guī)格的波長調(diào)諧激光。下一代無源光網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的用戶用光模塊使用被稱為小型可插拔(SFP, Small Form factor Pluggable)的收發(fā)器模塊作為基本規(guī)格，但由于小型可插拔模塊封裝件的體積小，因而應(yīng)使4通道波長調(diào)諧激光模塊的大小小型化。
[0004]當(dāng)前，雖然開發(fā)并上市有多種方式的波長調(diào)諧激光，但在大部分的情況下，以蝶形封裝件形態(tài)具有體積非常大的光學(xué)器件規(guī)格，因此，這種大體積的光學(xué)器件很難內(nèi)置于小型可插拔收發(fā)器模塊?？蓛?nèi)置于小型可插拔收發(fā)器的大小的光學(xué)器件封裝件為晶體管輪廓(TO, transistor outline)型封裝件，而當(dāng)前作為晶體管輪廓型，并未提出可調(diào)諧波長的波長調(diào)諧型的晶體管輪廓型光學(xué)器件。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:韓國登錄特許公報第10-1124171號(2012年02月29日)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問題
[0009]本發(fā)明為了解決這種現(xiàn)有技術(shù)的問題而提出，本發(fā)明的目的在于，提供可制成超小型且制作費用低廉的晶體管輪廓型封裝件形態(tài)的波長調(diào)諧型擴張共振器型激光裝置。
[0010]尤其，本發(fā)明的目的在于，提供波長調(diào)諧型激光裝置，上述波長調(diào)諧型激光裝置使用低價的晶體管輪廓型封裝件，通過激光二極管封裝件的配置，可將晶體管輪廓型封裝件的大小制成小于以往的蝶形封裝件的小型，因而可制成能夠安裝于以往實現(xiàn)規(guī)格化的小型可插拔收發(fā)器殼體的大小。
[0011]解決問題的手段
[0012]用于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的激光裝置包括:激光二極管芯片，用于發(fā)散激光光線；光反饋用部分反射鏡，反射從上述激光二極管芯片發(fā)散的光線的一部分，并重新向激光二極管芯片反饋；準(zhǔn)直鏡，設(shè)置于上述激光二極管芯片和光反饋用部分反射鏡之間的光路上，用于使從激光二極管芯片發(fā)散的光線準(zhǔn)直化；波長調(diào)諧選擇性濾波器，根據(jù)溫度使透射的波長發(fā)生變化；相位補償器，根據(jù)溫度使折射率發(fā)生變化，來補償上述激光二極管芯片或波長調(diào)諧選擇性濾波器的溫度引起的折射率變化；以及45度反射鏡，將相對于封裝件的底面進行水平移動的激光光線的方向轉(zhuǎn)換為相對于封裝件的底面進行垂直移動的激光光線，上述激光二極管芯片、波長調(diào)諧選擇性濾波器及相位補償器配置于熱電元件的上部，使得根據(jù)熱電元件的溫度變化來振蕩的波長發(fā)生變化。
[0013]并且，優(yōu)選地，上述光反饋用部分反射鏡配置于45度反射鏡的上部。
[0014]另一方面，上述45度反射鏡由具有部分反射/部分透射特性的部分反射鏡構(gòu)成，在上述45度反射鏡的一側(cè)還配置有光監(jiān)視用光電二極管，上述光監(jiān)視用光電二極管用于接收從激光二極管芯片發(fā)散并透射上述45度反射鏡的成分的激光光線，來監(jiān)視激光光線的光照強度。
[0015]并且，上述45度反射鏡可由具有部分反射/部分透射特性的部分反射鏡構(gòu)成，在上述45度反射鏡的一側(cè)還配置有光監(jiān)視用光電二極管，上述光監(jiān)視用光電二極管用于接收從光反饋用部分反射鏡發(fā)散并透射上述45度反射鏡的成分的激光光線，來監(jiān)視激光光線的光照強度。
[0016]不僅如此，上述45度反射鏡由具有部分反射/部分透射特性的部分反射鏡構(gòu)成，在上述45度反射鏡的一側(cè)配置有波長濾波器和光電二極管，上述波長濾波器和光電二極管的透射率在從激光二極管芯片發(fā)散并透射上述45度反射鏡的成分的光路上根據(jù)波長來發(fā)生變化，在上述45度反射鏡的下部中的從光反饋用部分反射鏡發(fā)散并透射上述45度反射鏡的光路上配置有光電二極管，從而通過比較流在上述光電二極管的光電流來確認(rèn)上述波長濾波器的透射率及激光光線的波長。
[0017]另一方面，優(yōu)選地，上述波長調(diào)諧選擇性濾波器被制成為在GaAs基板中利用Ga(Xl)Al (1-xl) As/Ga(x2) Al (l_x2)As化合物半導(dǎo)體來使特定波長的光線透射，上述Ga的組分在I至0.1之間。其中，上述波長調(diào)諧選擇性濾波器可以是在透明的基板上交替蒸鍍非晶娃(a-Si) SiN(silicon nitride)層來制成的。
[0018]并且，上述波長調(diào)諧選擇性濾波器可由具有多個透射波長范圍的標(biāo)準(zhǔn)具型濾波器構(gòu)成，上述光反饋用部分反射鏡可在所要振蕩的波長范圍內(nèi)具有預(yù)先設(shè)定的反射率，剩余的其他波長范圍內(nèi)的反射率為所振蕩的波長范圍的反射率的80%以下，優(yōu)選為25%以下。其中，優(yōu)選地，上述波長調(diào)諧選擇性濾波器具有多個透射波長范圍，在包含硅、GaAs, InP中的一種的半導(dǎo)體基板的雙面利用折射率不同的電介質(zhì)薄膜交替蒸鍍來形成反射膜。
[0019]并且，優(yōu)選地，上述相位補償器利用包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇、聚乙烯、聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂中的一種的高分子材料來制成。
[0020]優(yōu)選地，當(dāng)以有效折射率I來換算時，包括上述激光二極管芯片和光反饋用部分反射鏡的激光共振器的長度為5.8mm至6.2_。
[0021]另一方面，相對于水平方向，以45度固定平板形反射鏡的工作臺可由正六面體形態(tài)的硅基板形成，在上述硅基板形成有與上述硅基板的一邊形成45度角的貫通孔，來插入并固定平板形反射鏡，而優(yōu)選地，形成于上述硅基板的貫通孔通過干式蝕刻方法來形成。
[0022]發(fā)明的效果
[0023]在GaAs半導(dǎo)體基板上交替蒸鍍GaAs/GaAlAs層來制作波長調(diào)諧選擇性濾波器，而這種波長調(diào)諧選擇性濾波器的透射波長的溫度依賴性大約為90pm/°C。本發(fā)明所提出的方式的激光可以決定為Fabry-Perot模式，在對波長透射這種波長調(diào)諧選擇性濾波器進行振蕩的波長范圍內(nèi)，由包括半導(dǎo)體激光二極管芯片和部分反射鏡的共振器決定上述Fabry-Perot模式。在本發(fā)明中，由于半導(dǎo)體激光二極管芯片和基于GaAs的波長調(diào)諧選擇性濾波器和相位補償器配置于熱電元件上，因此，只要改變熱電元件的溫度，就會改變配置于共振器內(nèi)的半導(dǎo)體激光二極管芯片、波長調(diào)諧選擇性濾波器及相位補償器的溫度。半導(dǎo)體激光二極管芯片和由基于GaAs的半導(dǎo)體物質(zhì)構(gòu)成的波長調(diào)諧選擇性濾波器呈現(xiàn)出折射率隨著溫度的上升而變大的+的折射率變化，且相位補償器的折射率隨著溫度的上升而呈現(xiàn)出一的變化。因此，由于半導(dǎo)體激光二極管芯片、波長調(diào)諧選擇性濾波器及相位補償器配置于一個熱電元件上，因而都會經(jīng)歷相同的溫度變化。當(dāng)在激光共振器內(nèi)配置可衰減半導(dǎo)體激光二極管芯片和波長調(diào)諧選擇性濾波器的折射率變化的厚度的高分子材料時，即使熱電元件的溫度發(fā)生變化，激光共振器的總有效折射率也不會發(fā)生變化，由此，被激光共振器所決定的Fabry-Perot模式與熱電元件的溫度無關(guān)地以規(guī)定的波長固定。若改變熱電元件的溫度，則在波長調(diào)諧選擇性濾波器中選擇的波長發(fā)生改變，由此改變在激光共振器中振蕩的激光振蕩波長，從而能夠以低廉且簡單的方式制作波長調(diào)諧型激光。
[0024]并且，在本發(fā)明中，包括激光二極管芯片和反饋用反射鏡的共振器制成折疊型，反饋用部分反射鏡配置于45度反射鏡的上部，使得在激光二極管芯片中向水平方向發(fā)散的激光光線向垂直方向轉(zhuǎn)換，因而與在晶體管輪廓型封裝件的垂直面具有激光光線所脫離的貫通孔的晶體管輪廓型封裝件適合地調(diào)節(jié)光線的路徑，從而可以使用低價的晶體管輪廓型封裝件，由此，與使用高價的蝶形型封裝件的以往的激光封裝件相比，具有制作費用低廉的優(yōu)點。
[0025]不僅如此，在本發(fā)明中，由于激光二極管芯片和光反饋用部分反射鏡制成折疊型，光反饋用部分反射鏡配置于45度反射鏡的上部，因此，可將共振器的底部面積最小化，由此，可將底部面積減少至最小來安裝于直徑為7_以下的小型晶體管輪廓封裝件，最終具有可以利用晶體管輪廓封裝件來制成小型可插拔收發(fā)器的效果。
【附圖說明】
[0026]圖1為表示晶體管輪廓型封裝件的簡要狀態(tài)的外形圖。
[0027]圖2為表示本發(fā)明的擴張共振器型激光二極管封裝件的工作原理的概念圖。
[0028]圖3為表示在擴張共振器型激光型中的振蕩波長測定的概念圖，圖3的(a)為波長調(diào)諧選擇性濾波器的透射度曲線的一例，圖3的(b)部分為在擴張共振器中決定的Fabry-Perot模式的一例，圖3的(C)部分為借助擴張共振器和波長調(diào)諧選擇性濾波器來振蕩的激光光線的波長特性的一例。
[0029]圖4為表示在擴張共振器型波長調(diào)諧激光中的振蕩波長測定的概念圖，圖4的(a)部分為波長調(diào)諧選擇性濾波器的透射度根據(jù)溫度來發(fā)生變化的曲線的一例，圖4的(b)部分為在擴張共振器中決定的Fabry-Perot模式的一例，圖4的(C)部分為借助根據(jù)溫度來發(fā)生變化的擴張共振器的Fabry-Perot模式和根據(jù)溫度來發(fā)生變化的波長調(diào)諧選擇性濾波器進行振蕩的激光光線的波長發(fā)生變化的特性一例。
[0030]圖5為示出在上述圖2的激光共振器結(jié)構(gòu)中根據(jù)共振器的溫度變化來振蕩的激光波長發(fā)生變化的狀態(tài)的概念圖。
[0031]圖6為具有包括本發(fā)明的相位補償器的共振器結(jié)構(gòu)的激光裝置的設(shè)置概念圖。
[0032]圖7為在本發(fā)明的具有相位補償器的擴張共振器型波長調(diào)諧激光中表示振蕩波長測定的概念圖，圖7的(a)部分