[实用新型]一种超辐射发光二极管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发光二极管，具体讲涉及一种具有更高的波长稳定性和温度稳定性的超辐射发光二极管。

背景技术

超辐射发光二极管(SuperLuminescentDiode,SLD)是一种自发辐射的单程光放大器件，管壳内组件包括超辐射发光管芯、热沉基底、半导体制冷器、热敏电阻、探测器及透镜光纤等。管芯发出的宽带光与光纤透镜耦合后进入传导光纤，实现光输出。

超辐射发光二极管的光源是干涉型光纤传感中常用的光源，其波长的稳定性直接影响着传感物理量的测量精度。通常来说，超辐射发光二极管作为一种半导体发光器件，输出光谱随管芯温度变化发生漂移，比如当温度升高时，其输出光谱会向长波长漂移，当温度降低时，则相反。

热敏电阻阻值与超辐射发光管管芯温度具有一定的对应关系，热敏电阻阻值的变化反应了发光管管芯温度的变化，通过调节半导体制冷器的工作电流可以改变超辐射发光管的工作温度，通过外电路实现对半导体制冷器工作电流的控制。

对超辐射发光二极管来说，代表宽带光谱重心的平均波长随管芯温度的变化率一般为400ppm/℃,在增加监测管芯温度的热敏电阻情况下，可通过硅制冷器将热敏电阻的温度精度控制在0.1℃之内。如果热敏电阻上的温度能够充分精确的反应管芯的温度，那么通过控制热敏电阻的温度，整个发光器件的平均波长变化应该在40ppm之内。然而，即使在控温条件下，实际上超辐射发光二极管的平均波长变化也在几百ppm量级，大大超出了其理论应该能够达到的精度。这就说明热敏电阻的温度并不能完全正确的反应管芯的温度。

因为，现有的超辐射发光二极管将热沉设计为矩形，超辐射发光管芯和热敏电阻均设置在该矩形热沉上；除了热敏电阻和管芯所处的热沉位置不同会导致温度梯度外，另一重要原因是：在极端温度条件下，虽然可将热沉温度控制在室温(比如25度)下，但处于环境温度下的管壳的上盖会存在约50度的温差。这样大的温差，其上盖会与热沉上的热敏电阻和管芯间发生热辐射和热交换，由于管芯和热敏电阻的表面积和所处位置的不同，其影响也不同。这样即使热沉的温度在很好控制下，也会由于高温差造成实际管芯的温度控制不精确，造成超辐射光源输出光谱随外界温度变化的不稳定，影响系统精度。

实用新型内容

为了解决现有技术中所存在的上述问题，本实用新型提供一种可提高超辐射发光二极管平均波长和温度稳定性的超辐射发光二极管。通过使用具有新型热沉结构的超辐射发光二极管，来降低核心的热敏电阻和超辐射发光管芯受外界环境的影响，从而提高超辐射发光二极管的输出光谱(波长)稳定性。

本实用新型提供的技术方案是：一种超辐射发光二极管，包括壳体、壳体顶部的壳体盖和壳体内的半导体制冷器、热沉、透镜光纤、超辐射发光管芯、热敏电阻和探测器，其改进之处在于：所述热沉为置于所述半导体制冷器上的密封腔体，所述透镜光纤、所述超辐射发光管芯、所述热敏电阻和所述探测器均置于所述密封腔体内。

优选的，所述热沉包括热沉基底和开口向下扣合在所述热沉基底上，以形成所述密封腔体的凹形隔热件。

进一步，所述热沉基底为矩形板状，透镜光纤、超辐射发光管芯、热敏电阻和探测器均设于所述热沉基地的上端面上，所述透镜光纤和所述探测器分别位于所述超辐射发光管芯的两侧，所述透镜光纤、所述超辐射发光管芯和所述探测器位于同一轴线上。

进一步，所述热敏电阻设于所述超辐射发光管芯和所述探测器之间。

进一步，所述热敏电阻对称分布在所述超辐射发光二极管的另外两侧，所述热敏电阻为片状热敏电阻。

进一步，所述隔热件为开口向下的空腔长方体，所述隔热件的侧部设置有通孔。

进一步，透镜光纤包括光纤透镜和连接光纤透镜的传导光纤，所述光纤透镜置于所述密封腔体内，所述传导光纤经所述通孔引出。

进一步，所述隔热件的制作材料为导热性能好的金属材料。

进一步，所述热沉基底的制作材料为钨铜。

进一步，所述隔热件通过金属焊料焊接在所述热沉基底上端面，所述热沉基地的下端面通过金属焊料焊接在所述半导体制冷器上。

与最接近的技术方案相比，本实用新型具有如下有益效果：

1)本实用新型提供的超辐射发光二极管采用新型结构的热沉，通过在热沉基底与壳体盖之间设置一个隔热件，实现管内器件与壳体盖的隔离，使得超辐射发光管芯工作不受外界环境温度变化影响，从而确保超辐射发光二极管光源的输出光谱的高稳定性。