[发明专利]光学半导体和光学半导体模块的密封封装

说明书

技术领域

本发明涉及配备光传输窗的光学半导体的密封封装，以及光学半导体元件在其内部的屏蔽，以及涉及使用这种光学半导体密封封装的光学半导体模块。

背景技术

光学半导体模块的密封封装在光通信中作为非常重要的问题考虑，以便保证高的可靠性。这是因为光学半导体元件的电极在高温和湿度下将会退化，以及因为进入封装内的水分将会凝固和降低光学特性，因而光学半导体元件的使用寿命不能保证超过10年。

同时，对于光学半导体模块，在封装内部的光学半导体元件必须与外部的光纤光学连接。鉴于这一点，光传输窗结构已应用于光学半导体的密封封装，以便光学连接封装内部的光学半导体元件和外部的光纤，而仍保持封装的气密性。

日本待审专利申请书H 6-151629公开了使用蓝宝石制造光传输窗。由于蓝宝石优异的光传输性和高强度，它经常用于屏蔽(密封封装)光学半导体模块。此蓝宝石用钻头加工成圆形。

日本待审专利申请书H 11-54642提出一种光学半导体模块用的窗结构，它使用实质上规则六边形的硼硅酸盐玻璃、制造光传输窗，硼硅玻璃比蓝宝石价廉和光传输性好，以及它是一种各向同性材料和不会带来双折射。来自热量和其它的应力引起弹性应变，它使极化面变形，但是已发现，如果应力是均匀地施加至玻璃，如日本待审专利申请书H11-54642所讨论，随后极化消光率将降低(约-40dB)，这样任何大的问题不会产生。再者，规则的六边形允许使用低成本的切割过程，因而另一个优点就是降低了窗材料的成本。不幸的是，硼硅玻璃的缺点是强度低，当它用于苛刻的条件时，必须小心对待。

极化面的变形，通常用极化消光率表示。在横向尼科耳棱镜实验系统中，光发射侧面的极化器相对于光入射侧面转动90°，最大光强度为I_max和最小光强度为I_min，以及极化消光率为10×10g₁₀(I_min/I_max)。

降低光学半导体模块的成本在现代光通信中具有重要意义。它要求密封封装用窗材料的改进，这种密封封装可作为光学半导体模块的屏蔽用。然而，需要用钻切割加工蓝宝石为圆形，如由以上日本待审专利申请书H 6-151629所述，以及由于窗材料的此项加工可能划伤或其它损伤，它降低了合格率和提高了成本。

由于高密度波长多路化工艺和提高速度工艺变得复杂，不可避免的是应保持光的极化面和获得波长的均匀性。为了达到上述两个目的，最好形成外谐振器结构，例如，光纤光栅，除密封封装外还通过光纤，但这里再次需要保持光的极化面。如果用强度水平的极化消光率表示此点，严格的条件I_max至少为I_min的1000倍，(即-30dB)变得必须。因为在日本待审专利申请书H 11-54642中获得不够满意的结果，这里提出的结构的使用仍旧受阻于要求极高可靠性的领域，例如，海底电缆。

发明内容

本发明考虑到这种情况，以及本发明的目的是提供一种光学半导体的密封封装和一种光学半导体模块，它可简便地和廉价地制造，具有高的可靠性，以及不会引起极化面的变形。为了达到上述目的，本发明提供一种用于光学半导体的密封封装，它配备光传输窗，其光传输表面与封装底面的垂直线至少倾斜6°，以及它使用钎焊材料连接到封装侧壁上的圆部件上，而窗材料是由光传输陶瓷板组成，在其上形成围绕周边的金属喷镀部分，在板的中心保留圆的光传输部分。本发明还提供用于光学半导体的密封封装，其陶瓷板是由含铝的氧化物(例如氧化铝或尖晶石)烧结体制成。制造光传输尖晶石烧结体的方法在日本专利2620287和2620688中公开。

本发明提供一种光学半导体模块，它具有光学半导体元件位于本发明的上述光学半导体密封封装内部，以及位于此封装外面的光学纤维。

由于光传输陶瓷比蓝宝石易于加工，可以容易地使用钻孔法加工制造盘件，它有助于降低成本。此外，这种材料容易切割成规则的六边形，如同硼硅玻璃一样。当低成本切割实现时，规则的六边形提供了最高的成品率。成品率甚至超过普通的钻孔，因为切割片的尖端比钻头尖端小。粘接薄片板可以用于切割，从而没有切屑分散，以及窗材料可以用较高成品率制造，使成本降低。