專利名稱：防止半導(dǎo)體光放大器管芯激射的封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防止半導(dǎo)體光放大器管芯激射的封裝方法。該封裝方法可用 于單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯，單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器集成反射式電吸收調(diào)制器 (SOA-REAM)的管芯，單偏振態(tài)超輻射半導(dǎo)體光電二極管(SLD)的管芯封裝例如蝶形封裝、 T0，同軸封裝、XMD封裝、BIDI封裝、TOSA封裝等等。具體的封裝形狀不局限于尾纖形式，還 可以是沒有尾纖的插拔形式。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的激光器，光探測(cè)器管芯的封裝方法有三種，方法一，見圖11 直接在TO底座或者蝶形封裝1內(nèi)部貼裝管芯組件20，封裝非球 透鏡帽、球透鏡帽或平窗透鏡21，并與光纖4連接耦合，光纖端面斜度為2-10度，以便盡量 讓光在光纖端面不反射回管芯，同時(shí)達(dá)到高的光耦合效率。這種封裝方法主要適用于背向 反射對(duì)器件性能影響不大的器件。方法二，見圖12、13 在TO底座或者蝶形封裝內(nèi)部貼裝半導(dǎo)體激光器管芯組件，封 裝非球透鏡帽或球透鏡帽，然后在插針套9上面貼裝和管芯對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的隔離器8，并與光纖 端面斜度為2-10度的光纖4連接耦合。貼裝插針套的方法如圖13所示，隔離器8或旋光 片12用來(lái)避免背向反射光。方法三，在TO底座或者蝶形封裝內(nèi)部貼裝半導(dǎo)體激光器管芯組件，封裝非球透鏡 帽或球透鏡帽，然后如圖14 在光纖上安裝光纖隔離器13，用來(lái)避免背向反射光。上述方法已成功用于封裝不同種類的半導(dǎo)體FP激光器、DFB/DBR激光器以及光探 測(cè)器。半導(dǎo)體光放大器(SemiconductorOptical Amplif iers，SOAs)是一種使用半導(dǎo)體 材料作為增益介質(zhì)的光放大器。這種光放大器和FP激光器有同樣的結(jié)構(gòu)，但是有抗光反射 的設(shè)計(jì)包括抗光反射的鍍膜、傾斜的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和窗口區(qū)域，這種抗反射的設(shè)計(jì)將端面反射 降低到0. 001%以下。針對(duì)半導(dǎo)體光放大器的封裝需要既要避免背向反射光，又要允許外部 信號(hào)光進(jìn)入半導(dǎo)體光放大器。如果使用上面所說(shuō)的三種方法封裝半導(dǎo)體光放大器存在以下 問題方法一封裝的問題在于，如圖15所示，半導(dǎo)體光放大器管芯發(fā)射出的光15在遇見 光纖端面、或者連接器端面、或者金屬管體后，有一部分的光會(huì)發(fā)生反射，從而回到半導(dǎo)體 光放大器管芯2，回到半導(dǎo)體光放大器管芯的反射光16可以作為一種正向激勵(lì)，導(dǎo)致半導(dǎo) 體光放大器管芯激射現(xiàn)象。方法二封裝的問題在于，由于采用了隔離器，可以達(dá)到防止半導(dǎo)體光放大器管芯 發(fā)射出的光發(fā)生反射，從而避免了單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯激射。按照?qǐng)D3所示的隔 離器的原理，一般的單級(jí)隔離器由起偏器5、法拉第旋光片6和檢偏器7構(gòu)成。其中從左到右 的箭頭所指光線變換為當(dāng)管芯發(fā)出的單偏振態(tài)光經(jīng)過起偏器后，出射光與起偏器的通光 軸一致；然后經(jīng)過法拉第旋光器，將輸入光旋轉(zhuǎn)45° ；最后通過檢偏器出射。從右到左的箭頭所指光線變換為通過光纖導(dǎo)入的與管芯同波長(zhǎng)的信號(hào)光經(jīng)過檢偏器，出射與檢偏器通 光軸一致的單級(jí)光；然后經(jīng)過法拉第旋光器，偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)45° ；最后經(jīng)過起偏器的時(shí)候由于 光與起偏器的通光軸垂直，出射光強(qiáng)為0，造成光纖導(dǎo)入與管芯同波長(zhǎng)的信號(hào)光被隔離.使 用這種方法，必須使出射光與起偏器的通光軸完全一致。然而，許多的半導(dǎo)體光放大器的應(yīng)用，例如反射型半導(dǎo)體光放大器在WDM-PON的 應(yīng)用中，需要外部的光進(jìn)入半導(dǎo)體光放大器被放大或者被調(diào)制后，出射的光耦合返回通過 光纖出射。如果使用隔離器，隔離器可以放在透鏡與光纖之間，也可以放在管芯與透鏡之 間，如圖2所示，當(dāng)外部的光偏振態(tài)是一個(gè)任意的方向，從右到左的箭頭所指光線變換的原 理，是沒有光進(jìn)入半導(dǎo)體光放大器管芯的。方法三存在同樣的問題，使用在光纖貼裝隔離器，由于光纖導(dǎo)入與半導(dǎo)體光放大 器管芯同波長(zhǎng)的信號(hào)光被隔離，這種封裝方法同樣是不適用的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)狀，旨在提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、沒有激射效應(yīng)、便于裝 配、耦合效率高的防止單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯，單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器集成反射 式電吸收調(diào)制器(SOA-REAM)或者單偏振態(tài)超輻射半導(dǎo)體光電二極管(SLD)激射的封裝方 法。本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)方式為，防止單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯激射的封裝方法， 在TO底座或者任意封裝形式的管體內(nèi)部貼裝單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯，在半導(dǎo)體光 放大器管芯組件17前端出射光上面加一個(gè)墊片，用膠將墊片粘接到管芯組件前端，然后將 入/4波片旋轉(zhuǎn)Φ =45°后用膠粘接至墊片上，λ/4波片需有一定的面積與墊片重合，使 波片能完全覆蓋到半導(dǎo)體光放大器管芯發(fā)光區(qū)域，在所需溫度下烘烤直到固膠?；蛟赥O底座或者任意封裝形式的管體內(nèi)部貼裝單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯組 件，封裝非球透鏡帽、球透鏡帽或平窗透鏡，然后在插針套上面貼裝法拉第(Faraday)旋光 片。本發(fā)明在封裝時(shí)，在透鏡與光纖之間，或在透鏡與管芯之間裝λ /4波片或法拉第 (Faraday)旋光片，可以成功的防止單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯激射。本發(fā)明可用于單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯，單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器集成反射 式電吸收調(diào)制器(SOA-REAM)的管芯，單偏振態(tài)超輻射半導(dǎo)體光電二極管(SLD)的管芯封 裝例如蝶形封裝、TO,同軸封裝、XMD封裝、BIDI封裝、TOSA封裝等等，具體的封裝形狀不 局限于尾纖形式，還可以是沒有尾纖的插拔形式。


圖1為用本發(fā)明封裝半導(dǎo)體光放大器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器封裝隔離器后信號(hào)光無(wú)法進(jìn)入的狀態(tài)示意圖，圖3為單級(jí)隔離器原理示意圖，圖4為λ /4波片原理圖，圖5為法拉第(Faraday)旋光片原理圖，圖6為反射型半導(dǎo)體光放大器封裝λ /4波片結(jié)構(gòu)圖，
圖7為反射型半導(dǎo)體光放大器封裝λ /4波片后發(fā)射光無(wú)激射的光譜圖，圖8為反射型半導(dǎo)體光放大器沒有封裝λ /4波片前發(fā)射光有激射的光譜圖，圖9為反射型半導(dǎo)體光放大器封裝法拉第(Faraday)旋光片后發(fā)射光無(wú)激射的光 譜圖，圖10為反射型半導(dǎo)體光放大器沒有封裝法拉第(Faraday)旋光片前發(fā)射光有激 射的光譜圖，圖11為傳統(tǒng)封裝方法一結(jié)構(gòu)圖，圖12為傳統(tǒng)封裝方法二結(jié)構(gòu)圖，圖13為貼裝插針套示意圖，圖14為傳統(tǒng)封裝方法三結(jié)構(gòu)圖理圖，圖15為單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯激射原理圖。
具體實(shí)施例方式由于半導(dǎo)體光放大器管芯激射的原因是因?yàn)榕c管芯對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)同樣偏振態(tài)方向的 光反射回了管芯，回到管芯的反射光作為一種正向激勵(lì)，使得反射面和半導(dǎo)體光放大器管 芯后端面或者是與其它的端面，產(chǎn)生了激射現(xiàn)象。由上述分析可知，關(guān)鍵的問題就是阻止半導(dǎo)體光放大器管芯出射光在遇見光纖端 面、或者連接器端面、或者金屬管體后的反射光和出射光形成了諧振；同時(shí)不讓由光纖導(dǎo)入 的與管芯同波長(zhǎng)的信號(hào)被隔絕，保證半導(dǎo)體光放大器可以正常工作。因此需要在光路上選 取一種類似隔離器的器件，這種器件必須達(dá)到兩個(gè)功能1、對(duì)由管芯發(fā)出的光，阻止其再次 返回管芯；2、光纖導(dǎo)入的與管芯同波長(zhǎng)的信號(hào)光和通過半導(dǎo)體光放大器放大的輸出光需要 全部通過，半導(dǎo)體光放大器可以正常工作。λ/4波片和法拉第(Faraday)旋光片有這兩個(gè) 功能。在封裝中使用λ /4波片或者法拉第(Faraday)旋光片可以成功的防止單偏振態(tài) 半導(dǎo)體光放大器管芯激射，λ/4波片或者法拉第旋光片既可以放在透鏡與光纖之間，λ/4 波片或者法拉第旋光片也可以放在透鏡與管芯之間。參照?qǐng)D1、6，在TO底座或者任意封裝形式的管體1內(nèi)部貼裝單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放 大器管芯2，在半導(dǎo)體光放大器管芯組件17前端出射光上面加一個(gè)墊片19，用膠將墊片粘 接到管芯組件前端，然后將λ/4波片18旋轉(zhuǎn)Φ =45°后用膠粘接至墊片19上，λ/4波片 至少有1/3的面積與墊片重合，使波片能完全覆蓋到激光器發(fā)光區(qū)域，在120°C烘烤20-30 分鐘固膠后目檢，確認(rèn)粘接牢靠。在封裝中使用λ /4波片可以成功的防止單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯激射的原 理見波片原理圖(見圖4)，半導(dǎo)體光放大器出射的單偏振態(tài)的光，通過快軸與管芯出射的 單偏振態(tài)成Φ = 45° 11的λ /4波片后發(fā)生相位延遲，相位延遲δ = (2m+l) π /2，即π /2 的奇數(shù)倍，結(jié)果是，半導(dǎo)體光放大器出射的單偏振態(tài)的光，通過快軸與管芯出射的單偏振成 Φ =45°的λ/4波片后，變成圓偏振光12。當(dāng)圓偏振光被反射回來(lái)，再通過快軸與管芯出 射的單偏振態(tài)成Φ =45°的λ/4波片后發(fā)生相位延遲，相位延遲δ = π/2后變成回射 的光與管芯發(fā)出的單偏振光正交的單偏振光13，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體光放大器出射的單偏振態(tài)的 光和反射光進(jìn)行隔離。防止了單偏振態(tài)反射型半導(dǎo)體光放大器管芯發(fā)生激射，同時(shí)允許外部信號(hào)光進(jìn)入半導(dǎo)體光放大器。λ /4波片既可以放在透鏡與光纖之間，也可以放在透鏡與管芯之間或光纖、透鏡 以及管芯之間的光路的其它位置。烘烤固膠后，反射型半導(dǎo)體光放大器TO通過貼裝非球透鏡帽或者球透鏡帽或平 窗透鏡21，并與光纖端面斜度為2-10度的光纖4耦合后出射的自發(fā)輻射光譜圖如圖7所 示，是一種平坦的，無(wú)激光激射的光譜；而沒有利用加λ/4波片的反射型半導(dǎo)體光放大器 管芯，出射的自發(fā)輻射光譜如圖8所示，光譜帶有明顯的激射現(xiàn)象。參照?qǐng)D1、3、13，TO底座或者任意封裝形式的管體內(nèi)部貼裝單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放 大器管芯組件，封裝非球透鏡帽、球透鏡帽或平窗透鏡21，然后在插針套上面貼裝法拉第 (Faraday)旋光片12，烘烤固膠后目檢，確認(rèn)粘接牢固，最后將貼裝了法拉第(Faraday)旋 光片的插針套3放在非球帽、球透鏡帽或平窗透鏡21上面，利用旋光片的旋光原理(見圖 5)，將入射光旋轉(zhuǎn)α =45°，這樣返回的光旋轉(zhuǎn)2α =90°。即返回的光與入射的光剛好 正交，從而防止了反射型半導(dǎo)體光放大器的激射情況。管芯出射的光通過法拉第(Faraday) 旋光片，并與光纖端面斜度為2-10度的光纖4耦合后出射的自發(fā)輻射光譜圖如圖9所示， 是一種平坦的，無(wú)激光激射的光譜；而沒有利用加法拉第旋光片10的反射型半導(dǎo)體光放大 器，出射的自發(fā)輻射光譜如圖10所示，光譜帶有明顯的激射現(xiàn)象。在封裝中使用法拉第(Faraday)旋光片是在隔離器的基礎(chǔ)上除掉了起偏器和檢 偏器，其可以成功的防止單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯激射的原理是，當(dāng)管芯出射的光經(jīng) 過法拉第旋光片后，偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)45°，出射光在半導(dǎo)體光放大器管芯、透鏡和光纖之間的任 意光路中被反射后，首先經(jīng)過光路中的法拉第旋光片，偏振態(tài)又被旋轉(zhuǎn)45°，則相對(duì)管芯出 射光一定的偏振態(tài)，回射的光與發(fā)射光的振動(dòng)方向正交，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體光放大器出射 的單偏振態(tài)的光和反射光進(jìn)行隔離的目的。防止了單偏振態(tài)反射型半導(dǎo)體光放大器管芯發(fā) 生激射，同時(shí)允許外部信號(hào)光進(jìn)入半導(dǎo)體光放大器。法拉第旋光片既可以放在透鏡與光纖之間，也可以放在透鏡與管芯之間，或光纖、 透鏡以及管芯之間的光路的其它位置。在光纖、透鏡以及管芯之間的光路的任何位置均可采用本發(fā)明的使用λ/4波片 10或者法拉第(Faraday)旋光片14兩種封裝方法。
權(quán)利要求
防止單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯激射的封裝方法，其特征在于在TO底座或者任意封裝形式的管體內(nèi)部貼裝單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯，在半導(dǎo)體光放大器管芯組件前端出射光上面加一個(gè)墊片，用膠將墊片粘接到管芯組件前端，然后將λ/4波片旋轉(zhuǎn)φ＝45°后用膠粘接至墊片上，λ/4波片需有一定的面積與墊片重合，使波片能完全覆蓋到單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯發(fā)光區(qū)域，在所需溫度下烘烤直到固膠，或在TO底座或者任意封裝形式的管體內(nèi)部貼裝單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯組件，封裝非球透鏡帽、球透鏡帽或平窗透鏡，然后在插針套上面貼裝法拉第Faraday旋光片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止半導(dǎo)體光放大器管芯激射的封裝方法，其特征在于λ/4 波片既可以放在透鏡與光纖之間、也可以放在透鏡與管芯之間或光纖、透鏡以及管芯之間 的光路的其它位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止半導(dǎo)體光放大器管芯激射的封裝方法，其特征在于法拉 第旋光片既可以放在透鏡與光纖之間、也可以放在或透鏡與管芯之間或光纖、透鏡以及管 芯之間的光路的其它位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防止半導(dǎo)體光放大器管芯激射的封裝方法。在管芯組件前端粘墊片，將λ/4波片旋轉(zhuǎn)φ＝45°后粘至墊片上，一定面積重合，使波片能完全覆蓋管芯發(fā)光區(qū)域，烘烤固膠。或直接在插針套上面貼裝法拉第旋光片。旋轉(zhuǎn)φ＝45°的λ/4的波片粘至墊片上，使管芯發(fā)出的單偏振態(tài)光通過λ/4波片后變成圓偏振光，而反射回來(lái)的圓偏振光通過λ/4波片變成與管芯發(fā)出的單偏振光正交的單偏振光，防止了單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯激射的情況。法拉第旋光片(Faraday)將入射光旋轉(zhuǎn)α＝45°，返射回來(lái)光旋轉(zhuǎn)90°，與管芯發(fā)出的單偏振光正交，防止單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯激射。本發(fā)明可用于單偏振態(tài)半導(dǎo)體光放大器管芯、半導(dǎo)體光放大器集成反射式電吸收調(diào)制器管芯、超輻射半導(dǎo)體光電二極管的管芯封裝。
文檔編號(hào)G02B7/00GK101916793SQ201010113049
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者周忠華, 楊新民, 王瑩, 陳欣 申請(qǐng)人:武漢華工正源光子技術(shù)有限公司;英國(guó)集成光子中心