一种在一个蝶形封装内或任意同等封装内连接光纤与激光二极管芯片的方法，识别光纤上焊料连接物的位置，从而移动一个或多个大功率激光器使得它们各自的光束入射到该焊料连接物上。然后，通过以预定的脉冲时序施加大功率激光脉冲，加热焊料连接物，从而光纤可因此在其中发生垂直移动。通过使用内部或外部监控装置，如光功率计，当光学对准达到一个期望阈值时，例如当它超过一个期望光功率输出时，作出判别。脉冲时序可以反复执行，直到最终的封装实现充分的最佳耦合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光纤耦合光学装置，并具体涉及一种在蝶形封装内光纤对光输出端口的非机械最优对准方法。
技术介绍
众所周知使任何光学系统中的分立元件得以精确地互相对准的重要性。现代光通信系统中微型尺度元件的使用使得这类对准在获得和保持上都变得困难。例如，在激光发射机的构造中存在一个问题，即如何能有效地将激光二极管的光输出耦合到光纤中去。为了获得有效耦合，希望将光纤末端精确地与激光器的发射区对准。这种对准实现之后，在理想情况下，可以使用在器件寿命期内能够确保维持这种对准状态的方法使光纤固定在适当的位置上。通常，将光纤耦合二极管激光器封装在镀金金属蝶形封装内，且使用环氧树脂、激光焊接、或者利用或不利用箍套的焊料连接技术，来固定光纤使其与激光器对准。环氧树脂连接成本低，但是在高精度连接中热膨胀太严重。而且，由于漏气(outgassing)以及由老化和温度周期变化所引起的对准漂移，环氧树脂连接在长时期内并不可靠。激光焊接技术是可靠的，但它需要高成本的光纤箍套(ferrulization)过程，以及专门设计的用来焊接箍套好的光纤的底座或夹子。这些底座/夹子价格昂贵、体积大，而且易经久变形。另一方面，焊料连接技术既可靠又成本低，而且在现有技术中已经普遍实行。然而，现有的焊料连接技术倾向于使用集成的加热机制和/或一种特殊设计的平台来隔绝回流焊的热量。这就使得价格昂贵，而且体积大到不尽人意。光纤被焊接之处的装配点应具有特殊的材料性能，以便有效地发挥作用。可以接受的装配点材料应当具有较低的导热性能(如小于50W/m-K)和热膨胀系数，使得封装在被加热时仍能保持光纤的对准状态。所需的确切热膨胀性能取决于其上装配有激光器的材料、光纤装配座和激光器子装配座各自的厚度、和/或工作期间所期望的温度分布。光纤装配座的材料能够被焊接，或可以被镀上可焊接材料。在焊接过程中，光纤装配座可能承受由于温度梯度和材料不同而导致的不均匀膨胀所产生的巨大压力，因此，理想的光纤装配座应具有较高的抗拉强度(如大于25kpsi)以防断裂。然而，在焊接光纤时，由于熔化的焊料表现出的湍流和表面张力作用，要保持光学元件和光纤的对准是困难的。例如，附图说明图1所示的现有技术封装为一个蝶形封装100，其中，光纤114插入光纤馈送通道(fiber feed-through)101，用焊料连接物103连接到光纤装配座102，以便与激光器二极管芯片112获得理想的对准。然而，在这类封装中，焊料连接物103的回流产生了上述的湍流和表面张力，由此在光纤114和激光器二极管芯片112之间产生对准失调，从而在其中产生不理想的对准精度。近来，人们通过物理连接光纤和/或在弯曲(yield)点范围内使连接物弯曲的方法，利用焊接后调节来纠正该对准失调，却产生了不希望看到的永久变形。这种物理调节对准的方法可能产生更多的压力，导致光纤随着时间的推移而变形。其它的焊接后调节方法可能包括不期望增加的昂贵和复杂的加工设备(如夹钳)，以及高精度的线性或旋转台。
技术实现思路
本专利技术体现为一种方法，该方法将一个由热敏连接物连接到装配焊盘上的光纤对准一个邻近光源，该光源有一个光输出端口，通过激活光源从该光输出端口发射信号；对准多个大功率激光器使其各自的光束入射到该热敏连接物上；激活多个大功率激光器使其各自的光束以预定的脉冲时序(pulse schedule)施加到该热敏连接物上，从而调节光纤使之至少垂直朝向一个期望位置；激活一个光功率计，以获得该光纤与该光输出端口之间的对准精度测量值；反复操作直到对准精度测量值大于一个预定阈值。在另一个实施例中，大功率激光器的对准可以通过直观地调节热敏连接物相对于大功率激光器的位置，使该热敏连接物对准该多个大功率激光光束来实现。在一个可选实施例中，这种对准可以通过将多个大功率激光器移动到相对于该热敏连接物的一预定位置来实现。在另一个可选实施例中，该大功率激光器的对准可以通过激活摄像系统，以识别该热敏连接物相对于该多个大功率激光器的位置，并且相对于热敏连接物移动多个大功率激光器，使大功率激光器的光束对准该热敏连接物来实现。在另一个实施例中，预定的脉冲时序激活该多个大功率激光器，使每个激光器发射10-14个脉冲光能量的5-8个脉冲串，每个脉冲串之间间歇170至280毫秒，每个脉冲的功率为10-22瓦特，且脉冲宽度近似为22-38毫秒。在本专利技术的另一个实施例中，用于将光纤与提供来源于光源的光信号的光输出端口对准的方法，包括以下步骤将光纤设置到光输出端口附近；用热敏连接物将光纤连接到装配焊盘上；以预定的脉冲时序在热敏连接物上方激活局部脉冲加热装置，使光纤产生垂直位移；用光功率计监控光耦合效率，并且做必要的重复以获得预定的耦合效率。在本专利技术的一个可选实施例中，在蝶形封装内将光纤连接到激光二极管芯片的热学调节方法，包括以下步骤将蝶形封装放在一个冷却到预定温度的表面上；激活激光二极管芯片以发出光信号；分别调节连接物和多个大功率激光器的位置，使得该连接物基本位于该多个大功率激光器的多个光束的交点内；激活该多个大功率激光器，使之以预定的脉冲时序(pulse schedule)将光能量脉冲发射到该连接物上；激活光功率计，获得该光纤和该激光二极管芯片之间的对准精度测量值，重复测量直到所获得的对准精度测量值大于预定阈值。应当理解的是，前面的概述和下面的详述都是举例说明的，而不是对本专利技术限制性的描述。附图简述通过结合附图阅读下文的详细描述，会对本专利技术有很好的理解。需要强调的是，按照通常的惯例，附图中的各个特征非按一定比例绘制，相反地，为了清晰起见，各图中的尺寸被任意地放大或缩小。附图中包括以下各图图1表示根据现有技术的一个光纤耦合光学元件封装的透视图，表示出封装内部的光纤馈送通管嘴和焊接到一个独立的装配元件上的光纤；图2表示根据现有技术的光纤的侧面图，该光纤相对于光学元件有垂直的旋转的对准失调；图3表示根据本专利技术的预型件(preform)的前视图，图3中，光纤置于沟槽内，激光辐射入射到该预型件上；图4表示本专利技术的一个实施例中的一个光纤耦合光学元件封装的透视图，该封装具有叠置在上面的圆锥体，用于示出大功率激光器可能的位置；图5表示根据本专利技术的一个实施例的对准方法流程图；图6表示根据本专利技术的一个使大功率激光器对准焊料连接物的示例方法流程图；以及专利技术详述下面将参照附图，图1表示出根据现有技术的蝶形封装100，其中在所有组成附图的各图中，相同的标号表示相同的元件。现有技术封装100包括光纤114，光纤114经由馈送通道嘴101插入，并且用焊料连接物103连接到光纤装配座102。光纤114也光学耦合到装配到底座111的光学元件112(如半导体激光器、激光二极管芯片、光电探测器)上。图1表示的封装还包括一个热敏电阻116。如果该封装包括一个热电冷却器(TEC)，则该冷却器应位于底座111下面。从图1可以看出，光纤114被固定到与装配有光学元件112的底座111分离开的光纤装配座102上。而且，由于在光学元件112位于封装100内的情况下连接光纤，因而没有可利用的侧面区域来对准光纤114并且使其耦合到光学元件112上，从而导致对准过程变得非常复杂。另外，经由馈送通道嘴101插入光纤114可能需要一个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种使得利用热敏连接物连接到装配座上的光纤与光学设备的一个邻近光学端口实现最佳对准的方法，该方法包含步骤：对准一个或多个大功率加热激光器，使其各自的发射路径入射到该热敏连接物上；通过获得对准精度的测量值来监视该光纤与该光学端 口的对准精度；以预定的脉冲时序（ｓｃｈｅｄｕｌｅ）反复激活该一个或多个大功率激光器，使其沿着各自的发射路径发射一束或多束激光，从而调节该光纤至少垂直朝向一个期望的位置，直到该对准精度的测量值大于一个预定的阈值。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩马西，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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