一種超輻射發(fā)光二極管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種發(fā)光二極管，具體講涉及一種具有更高的波長(zhǎng)穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性的超輻射發(fā)光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]超福射發(fā)光二極管(Super Luminescent D1de, SLD)是一種自發(fā)福射的單程光放大器件，管殼內(nèi)組件包括超輻射發(fā)光管芯、熱沉基底、半導(dǎo)體制冷器、熱敏電阻、探測(cè)器及透鏡光纖等。管芯發(fā)出的寬帶光與光纖透鏡耦合后進(jìn)入傳導(dǎo)光纖，實(shí)現(xiàn)光輸出。
[0003]超輻射發(fā)光二極管的光源是干涉型光纖傳感中常用的光源，其波長(zhǎng)的穩(wěn)定性直接影響著傳感物理量的測(cè)量精度。通常來(lái)說(shuō)，超輻射發(fā)光二極管作為一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，輸出光譜隨管芯溫度變化發(fā)生漂移，比如當(dāng)溫度升高時(shí)，其輸出光譜會(huì)向長(zhǎng)波長(zhǎng)漂移，當(dāng)溫度降低時(shí)，則相反。
[0004]熱敏電阻阻值與超輻射發(fā)光管管芯溫度具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，熱敏電阻阻值的變化反應(yīng)了發(fā)光管管芯溫度的變化，通過(guò)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體制冷器的工作電流可以改變超輻射發(fā)光管的工作溫度，通過(guò)外電路實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體制冷器工作電流的控制。
[0005]對(duì)超輻射發(fā)光二極管來(lái)說(shuō)，代表寬帶光譜重心的平均波長(zhǎng)隨管芯溫度的變化率一般為400ppm/°C，在增加監(jiān)測(cè)管芯溫度的熱敏電阻情況下，可通過(guò)硅制冷器將熱敏電阻的溫度精度控制在0.1°C之內(nèi)。如果熱敏電阻上的溫度能夠充分精確的反應(yīng)管芯的溫度，那么通過(guò)控制熱敏電阻的溫度，整個(gè)發(fā)光器件的平均波長(zhǎng)變化應(yīng)該在40ppm之內(nèi)。然而，即使在控溫條件下，實(shí)際上超輻射發(fā)光二極管的平均波長(zhǎng)變化也在幾百PPm量級(jí)，大大超出了其理論應(yīng)該能夠達(dá)到的精度。這就說(shuō)明熱敏電阻的溫度并不能完全正確的反應(yīng)管芯的溫度。
[0006]因?yàn)?，現(xiàn)有的超輻射發(fā)光二極管將熱沉設(shè)計(jì)為矩形，超輻射發(fā)光管芯和熱敏電阻均設(shè)置在該矩形熱沉上；除了熱敏電阻和管芯所處的熱沉位置不同會(huì)導(dǎo)致溫度梯度外，另一重要原因是:在極端溫度條件下，雖然可將熱沉溫度控制在室溫(比如25度)下，但處于環(huán)境溫度下的管殼的上蓋會(huì)存在約50度的溫差。這樣大的溫差，其上蓋會(huì)與熱沉上的熱敏電阻和管芯間發(fā)生熱輻射和熱交換，由于管芯和熱敏電阻的表面積和所處位置的不同，其影響也不同。這樣即使熱沉的溫度在很好控制下，也會(huì)由于高溫差造成實(shí)際管芯的溫度控制不精確，造成超輻射光源輸出光譜隨外界溫度變化的不穩(wěn)定，影響系統(tǒng)精度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種可提高超輻射發(fā)光二極管平均波長(zhǎng)和溫度穩(wěn)定性的超輻射發(fā)光二極管。通過(guò)使用具有新型熱沉結(jié)構(gòu)的超輻射發(fā)光二極管，來(lái)降低核心的熱敏電阻和超輻射發(fā)光管芯受外界環(huán)境的影響，從而提高超輻射發(fā)光二極管的輸出光譜(波長(zhǎng))穩(wěn)定性。
[0008]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是:一種超福射發(fā)光二極管，包括殼體、殼體頂部的殼體蓋和殼體內(nèi)的半導(dǎo)體制冷器、熱沉、透鏡光纖、超輻射發(fā)光管芯、熱敏電阻和探測(cè)器，其改進(jìn)之處在于:所述熱沉為置于所述半導(dǎo)體制冷器上的密封腔體，所述透鏡光纖、所述超輻射發(fā)光管芯、所述熱敏電阻和所述探測(cè)器均置于所述密封腔體內(nèi)。
[0009]優(yōu)選的，所述熱沉包括熱沉基底和開(kāi)口向下扣合在所述熱沉基底上，以形成所述密封腔體的凹形隔熱件。
[0010]進(jìn)一步，所述熱沉基底為矩形板狀，透鏡光纖、超輻射發(fā)光管芯、熱敏電阻和探測(cè)器均設(shè)于所述熱沉基地的上端面上，所述透鏡光纖和所述探測(cè)器分別位于所述超輻射發(fā)光管芯的兩側(cè)，所述透鏡光纖、所述超輻射發(fā)光管芯和所述探測(cè)器位于同一軸線上。
[0011]進(jìn)一步，所述熱敏電阻設(shè)于所述超輻射發(fā)光管芯和所述探測(cè)器之間。
[0012]進(jìn)一步，所述熱敏電阻對(duì)稱分布在所述超輻射發(fā)光二極管的另外兩側(cè)，所述熱敏電阻為片狀熱敏電阻。
[0013]進(jìn)一步，所述隔熱件為開(kāi)口向下的空腔長(zhǎng)方體，所述隔熱件的側(cè)部設(shè)置有通孔。
[0014]進(jìn)一步，透鏡光纖包括光纖透鏡和連接光纖透鏡的傳導(dǎo)光纖，所述光纖透鏡置于所述密封腔體內(nèi)，所述傳導(dǎo)光纖經(jīng)所述通孔引出。
[0015]進(jìn)一步，所述隔熱件的制作材料為導(dǎo)熱性能好的金屬材料。
[0016]進(jìn)一步，所述熱沉基底的制作材料為媽銅。
[0017]進(jìn)一步，所述隔熱件通過(guò)金屬焊料焊接在所述熱沉基底上端面，所述熱沉基地的下端面通過(guò)金屬焊料焊接在所述半導(dǎo)體制冷器上。
[0018]與最接近的技術(shù)方案相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果:
[0019]I)本實(shí)用新型提供的超輻射發(fā)光二極管采用新型結(jié)構(gòu)的熱沉，通過(guò)在熱沉基底與殼體蓋之間設(shè)置一個(gè)隔熱件，實(shí)現(xiàn)管內(nèi)器件與殼體蓋的隔離，使得超輻射發(fā)光管芯工作不受外界環(huán)境溫度變化影響，從而確保超輻射發(fā)光二極管光源的輸出光譜的高穩(wěn)定性。
[0020]2)本實(shí)用新型通過(guò)將熱敏電阻對(duì)稱分布在超輻射發(fā)光管芯的兩側(cè)，使得熱敏電阻能夠更精準(zhǔn)的反應(yīng)激光管芯位置溫度變化，并能夠通過(guò)控溫實(shí)現(xiàn)對(duì)管芯更精確的溫度控制，提高光源波長(zhǎng)的溫度穩(wěn)定性以提高傳感系統(tǒng)的測(cè)量精度；
[0021]3)本實(shí)用新型提供的熱敏電阻為電阻值的偏差小的高精度的片狀熱敏電阻，可進(jìn)一步地提高超輻射發(fā)光二極管溫度控制的精度。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型提供的超輻射發(fā)光二極管內(nèi)部器件的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為超輻射發(fā)光二極管內(nèi)部設(shè)置兩個(gè)熱敏電阻的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中1-半導(dǎo)體制冷器；2_隔熱件；3_探測(cè)器；4_熱敏電阻；5_超輻射發(fā)光管芯；6-透鏡光纖；7-熱沉基底。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了更好地理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型的內(nèi)容做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0026]本實(shí)用新型提供了一種新型結(jié)構(gòu)的超輻射發(fā)光二極管，用于提高超輻射發(fā)光二極管輸出光譜的穩(wěn)定度，降低外界環(huán)境變化對(duì)發(fā)光二極管波長(zhǎng)的影響。本實(shí)用新型提供的超輻射發(fā)光二極管包括殼體，殼體頂部的殼體蓋和置于殼體內(nèi)的超輻射發(fā)光管芯