[发明专利]组合包装的半导体光学设备

说明书

技术领域

本发明基本涉及组合包装半导体光学设备，并且尤其涉及组合包装半导体激光器和/或在光学放大器中使用的半导体光电二极管。

背景技术

成套的半导体光学设备，诸如泵激光器，是沿用已久的产品。它们通常大规模地制造，输出波长通常在980nm或1480nm附近，这取决于所需的应用。每个半导体光学设备通常包装在其自己的外壳中并且加以气密性密封。成套的半导体光学设备可以光学地耦合至诸如光学放大器的外部光学设备。该耦合通常通过光纤实现，光线穿过外壳壁上的端口。为了实现和维持外壳的气密性密封，尤其要注意端口处。

图1示出了包装100，包括用于将半导体光学设备12光学地耦合至诸如光学放大器(未示出)的外部光学设备。如图所示，半导体光学设备12包装在外壳14中，并且置于载体16上，其依次支撑在热电冷却器(TEC)18上。设置金属环110使其穿过壁14a的端口20。金属环110固定地连接、例如焊接至壁14a。另外参考图2，设置光纤26使其穿过金属环110。使用也作为气密性密封的低熔点玻璃28(或者在金属化光纤的情况下使用焊料)将光纤26固定地连接至金属环110。环氧树脂30填充了金属圈110的内部部分。光纤26延伸进入外壳14，并且接近光纤26的一个端面32的光纤的一部分固定地连接至固定点22。在光纤26中存在曲率，以允许在端面32处的应力释放。光纤26的端面32形成为透镜，并且相对于半导体光学设备12的输出而设置在纵向和旋转位置上，从而将从半导体光学设备12发射的最优量的光耦合至光纤26。

在组装包装100之前，光纤26通过金属环110，并且经由低熔点玻璃28、焊料或环氧树脂30固定至金属环110。通过将半导体光学设备12、载体16和任选地TEC18设置在外壳中，并且通过将组合的金属环110和光纤26插入通过端口20从而将金属环设置在端口20中，而组装包装100。通过旋转金属环110，旋转地调整光纤26，从而固定至金属环的光纤26旋转，直到光纤26的端面32与半导体光学设备12旋转地对齐。光纤26还可以关于半导体光学设备12而纵向地调整，例如，通过调整金属环110和/或通过调整光纤26中的曲率量。关于半导体光学设备12对齐光纤26的端面32，允许其间的最优光耦合。当正确地对齐时，使用低熔点玻璃28/焊料或环氧树脂30在固定点22将光纤26接近端面32的部分固定在合适的位置。金属环110还固定地连接、例如焊接至壁14a。

许多多级光学放大器需要一个以上的泵激光器。简单地使用两个放大器级之间的单一泵激光分裂，通常导致不足够的功率输出。通过直接控制其自身的泵激光器，还改进了对每一级放大器的控制。而且，一些放大器需要对不同级的放大器使用不同的波长。因而，许多光学放大器由诸如图1和2中所示的多个独立包装的光学设备泵动。

同时，需要减少包装的半导体光学设备的尺寸(所谓的足迹)和成本。许多情况下，将两个半导体光学设备简单地放置在一个包装中并未提出适当的方法。仍然不能将单一光学端口用于多个光学设备，其中精确的光纤对准是必须的，因为组装常规包装100包括将组合的金属圈110和光纤26插入通过端口14a，以及主动旋转对准其，直到透射或接收到最大量的光。因此，已包装半导体光学设备的足迹未减少，并且制造成本稍减少，因为两个半导体光学设备组合在一个包装中产生了与半导体光学设备相同数量的输出端口。此外，半导体光学设备之间的热和其他辐射串扰或干扰的效应已经导致这种设备的独立包装。

发明内容

本发明的有点在于将一个以上的半导体光学设备(例如，半导体激光器和/或半导体光电二极管)置于单一包装中，同时克服了常规包装的半导体光学设备的上述缺点。在本发明中，可以将多个半导体光学设备包装在一个包装中，其与包含一个半导体光学设备的包装在尺寸上略有不同。本发明可以用于高功率激光器应用中，其中需要小足迹和设计的经济性。本发明使用组合包装克服了上述问题，并且提供了多根光纤(至少两个)共享一根光纤端口的装置。

根据本发明一个方面，半导体光学设备包包括：设置在外壳中的多个半导体光学设备；设置在外壳的壁上的端口；固定地设置在光学出口端口中的金属圈；以及多根光纤，穿过金属圈并且固定地连接至金属圈，该多根光纤分别光学地耦合至多个半导体光学设备。

根据一个实施例，多根光纤的光轴旋转地关于彼此对齐。根据另一实施例，多根光纤的光轴之间的旋转对准的公差约为+/-4°。

根据另一实施例，多根光纤的光轴横向地彼此对齐。根据另一实施例，多根光轴之间的横向对齐的公差小于2μm。