一种半导体激光发射器与透镜的耦合装配体制造技术

一种半导体激光发射器与透镜的耦合装配体，半导体激光发射器的芯片、非球面准直透镜、非球面汇聚透镜与单模光纤插口的中心位于同一光轴上，半导体激光发射器为电吸收调制半导体激光发射器；半导体激光发射器装在电板上，电板贴装于基板上，基板下安装半导体热电制冷器，半导体热电制冷器的底部贴装在管壳上，非球面准直透镜焊接在基板中部的凹槽上，隔离器贴装在基板的头部，非球面汇聚透镜固定于隔离器前方的管壳上，单模光纤插口焊接在汇聚透镜前方的管壳上。本实用新型专利技术采用非球面透镜光学系统来实现半导体激光器与单模光纤的耦合。入纤光斑的尺寸小，对激光器与光纤轴线对中容差要求相对较小，有效提高半导体激光发射器的光耦合效率和稳定性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光通信领域，尤其是一种半导体激光发射器与透镜的耦合装配体。
技术介绍
半导体激光发射器作为光通信领域的重要组成部分，随着其传输速率的不断提高、传输距离的不断增加，提高其入纤光功率就显得尤为重要。目前的一些耦合技术都存在耦合效率低下的问题，不仅浪费了高达409^80%的光能量，而且因为热效应，光反馈等因素使的整个光发射器系统性能恶化。另外，由于单模光纤的芯径只有多模光纤的十分之一，即5 10 ii m左右，加上激光器在垂直方向有较大的发散光束角，而且激光器与光纤轴线的对中容许误差很小，增加了光耦合的难度，对整体的贴装精度提出了很高的要求。为了减少光耦合损耗，激光器的模场半径(光斑尺寸)应与光纤的模场半径相互匹配也就是说，使激光器的椭圆形模场转换为光纤的圆形模场。所以，减小球差对于提高耦合效率是非常重要的。图1为现有的单球透镜耦合系统简易光路分析图，如图1所示，简单的单球透镜耦合系统，由激光器芯片101和一个球透镜102及单模光纤103依次排列在同一光轴上,在该系统中，由激光器芯片101发出的光线经过球透镜102至单模光纤103时，形成了较大的球差，入纤光斑较大。图2所示的多球面透镜耦合系统中，由激光器芯片101发出的光经一个球面准直球透镜104、一个球面汇聚透镜105到达单模光纤103时同样也无法实现很小的球差。虽然通过减小球透镜的半径或增大材质折射率，也可以改善球差。但实际上，受材料、工艺限制，透镜不可能做的太小，进一步减小球差都比较困难。因此，在保证特定误码率的条件下，降低光源与光纤的耦合损耗，改进半导体激光器到单I旲光纤的稱合效率,提闻入纤光功率已成为进一步提闻闻速光纤网中继距尚的关键因素。
技术实现思路
技术的目的是提供一种结构简单，有效提高半导体激光发射器的光耦合效率和稳定性、提高系统容差的半导体激光发射器与透镜的耦合装配体。本技术解决现有技术问题所采用的技术方案一种半导体激光发射器与透镜的耦合装配体，包括管壳、半导体激光发射器、准直透镜、汇聚透镜和单模光纤插口，所述半导体激光发射器的芯片、准直透镜、汇聚透镜与单模光纤插口的中心位于同一光轴上，它还包括半导体热电制冷器、电板、基板和隔离器；所述半导体激光发射器为电吸收调制半导体激光发射器；所述半导体激光发射器装在电板上，电板贴装于基板上，基板下安装半导体热电制冷器，半导体热电制冷器的底部贴装在管壳上，准直透镜焊接在基板中部的凹槽上，隔离器贴装在基板的头部，汇聚透镜固定于隔离器前方的管壳上，单模光纤插口焊接在汇聚透镜前方的管壳上；所述准直透镜和汇聚透镜均为非球面透镜。所述电吸收调制半导体激光发射器包括集成有调制器的芯片和光探测器。本技术的有益效果在于本技术结构简单，本技术采用了非球面透镜光学系统来实现半导体激光器与单模光纤的耦合。本技术的耦合效率比同类产品所采用的光路系统要高，传统的实际耦合效率只能在2(T30%之间，现在使用本技术可以达到60%左右。并且，本技术入纤光斑的尺寸很小，对激光器与光纤轴线对中容差要求相对较小，降低了整体光发射器的贴装装配的难度，有效提高半导体激光发射器的光耦合效率和稳定性、有利于实现大批量生产。附图说明图1是公知的单球透镜耦合系统简易光路分析图；图2是公知的多球面透镜耦合系统简易光路分析图；图3是本技术的结构示意图；图4是本技术的简易光路分析图。图中，1-电吸收调制半导体激光发射器，2-非球面准直透镜，3-非球面汇聚透镜，4-管壳,5-单模光纤插口，6-半导体热电制冷器,7-电板,8-基板,9-隔离器,10-光探测器，11-电吸收调制半导体激光发射器的芯片，101-现有技术的激光器芯片，102-现有技术的球透镜，103-现有技术的单模光纤，104-现有技术的球面准直球透镜，105-现有技术的球面汇聚透镜。具体实施方式以下结合附图对本技术进行说明图1是公知的单球透镜耦合系统简易光路分析图。图2是公知的多球面透镜耦合系统简易光路分析图。图3是一种半导体激光发射器与透镜的耦合装配体的结构示意图。一种半导体激光发射器与透镜的耦合装配体，包括管壳4、电吸收调制半导体激光发射器1、非球面准直透镜2、非球面汇聚透镜3和单模光纤插口 5，所述电吸收调制半导体激光发射器I的芯片11、非球面准直透镜2、非球面汇聚透镜3与单模光纤插口 5的中心位于同一光轴上，其中的芯片11为集成有具有调制功能的调制器的芯片。电吸收调制半导体激光发射器I包括集成有调制器的芯片11和探测器10，芯片11与光探测器10贴装于电板7上，即将电吸收调制半导体激光发射器I装在电板7上；电板7贴装于基板8上，基板8下安装半导体热电制冷器6，半导体热电制冷器6的底部贴装在管壳4上，非球面准直透镜2焊接在基板8中部的凹槽上，隔离器9贴装在基板8的头部，非球面汇聚透镜2玻璃焊料固定于隔离器9前方的管壳I上，单模光纤插口 5焊接在非球面汇聚透镜3前方的管壳4上，单模光纤插口5接入单模光纤。图4是本技术简易光路分析图。一种半导体激光发射器与透镜的耦合装配体，由电吸收调制半导体激光发射器I的芯片11所发出的光线，经由非球面准直透镜2、非球面汇聚透镜3即耦合到单模光纤插口 5中。如图4所示，本技术在单模光纤插口 5处形成的入纤光斑的尺寸很小，达到了很好的耦合效果。以上内容是结合具体的优选技术方案对本技术所作的进一步详细说明，不能认定本技术的具体实施只局限于这些说明。对于本技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体激光发射器与透镜的耦合装配体，包括管壳、半导体激光发射器、准直透镜、汇聚透镜和单模光纤插口，所述半导体激光发射器的芯片、准直透镜、汇聚透镜与单模光纤插口的中心位于同一光轴上，其特征在于，它还包括半导体热电制冷器、电板、基板和隔离器；所述半导体激光发射器为电吸收调制半导体激光发射器；所述半导体激光发射器装在电板上，电板贴装于基板上，基板下安装半导体热电制冷器，半导体热电制冷器的底部贴装在管壳上，准直透镜焊接在基板中部的凹槽上，隔离器贴装在基板的头部，汇聚透镜固定于隔离器前方的管壳上，单模光纤插口焊接在汇聚透镜前方的管壳上；所述准直透镜和汇聚透镜均为非球面透镜。

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光发射器与透镜的耦合装配体，包括管壳、半导体激光发射器、准直透镜、汇聚透镜和单模光纤插口，所述半导体激光发射器的芯片、准直透镜、汇聚透镜与单模光纤插口的中心位于同一光轴上，其特征在于，它还包括半导体热电制冷器、电板、基板和隔离器；所述半导体激光发射器为电吸收调制半导体激光发射器；所述半导体激光发射器装在电板上，电板贴装于基板上，基板下安装半...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙夏，徐军，高陶，
申请(专利权)人：美泰普斯光电科技大连有限公司，
类型：实用新型
国别省市：