一种可调谐激光器的封装结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可调谐激光器的封装结构，包括热沉基底，其特征在于：所述封装结构还包括设置在热沉基底上的第一激光器和第二激光器，所述第一激光器为C波段波长可调谐激光器，所述第二激光器为L波段波长可调谐激光器；所述第一激光器和第二激光器设置在热沉基底上；所述封装结构还包括能够将两个激光器的输出光进行合束的PLC芯片。与现有技术相比，本实用新型专利技术的优点在于：通过将两个激光器分别设置在热沉基底上，采用PLC芯片进行合束，能够实现小尺寸的封装结构。实现小尺寸的封装结构。实现小尺寸的封装结构。

【技术实现步骤摘要】
一种可调谐激光器的封装结构


[0001]本技术涉及激光器领域，尤其是一种可调谐激光器的封装结构。

技术介绍

[0002]随着5G、云计算、AR/VR、4k高清视频以及物联网等新兴应用的发展，网络流量急剧增长。但是，光纤的铺设速度相对缓慢，难以跟上网络流量的增加速度，尤其是在已经建成的城区。因此，为了满足日益增长的网络流量需求，在已铺设的光纤基础上，提升单纤的通信容量是最经济的方式。
[0003]提升单纤通信容量通常有两种方式：
[0004]一种是提升频谱效率：例如波分复用系统的单波长调制速率从10G到40G、100G和200G提高，甚至到单波长400G和800G等。提升频谱效率需要采用更高阶的调制格式，或者更复杂的频谱整形方式、更多维度的复用手段，使得信号对系统噪声等更加敏感。同时受香农极限的限制，增加频谱效率会使信号的传输距离减小，难以持续推进。
[0005]另外一种方式是扩展波段：光纤的低损耗窗口为C波段和L波段，常规的C波段80波和96波已经在国内商用，随着近几年网络流量的急剧增长，C波段50GHz频率间隔的80波和96波已经无法满足应用需求，需要进一步扩展通信波段。目前，业界扩展波段的技术方案有两种：扩展C(C++)波段和C波段+L波段。C++波段在96波的基础上继续增加至120波，相对80波，通信容量提升50％。可以预见，在不久的将来C++的120波也将无法满足通信容量的增加。如果采用C波段+L波段，可以在现有C波段96波的基础上，增加L波段的96波甚至更多，通信容量可以提升100％以上。因此，采用C波段+L波段来提升通信容量有着更大的发展潜力。但是，C波段+L波段的通信系统也面临着诸多挑战。如L波段光放大器转化效率相对较低，无源光器件的插损相对更高，C/L合分波器件额外插损，受非线性效应影响更大以及需要两套器件和设备等。
[0006]对于波分复用系统，其中必不可少的关键器件是波长可调谐半导体激光器。波长可调谐半导体激光器的性能不仅要和固定波长的半导体激光器的性能相比拟，还要具备覆盖C波段或者L波段的波长范围。受材料增益半宽的限制，无法制作出能够同时覆盖C波段和L波段的波长可调谐半导体激光器。虽然可以采用单片集成的方式将两种不同增益峰的有源材料生长在同一衬底片上，但是单片集成的制作难度大，成品率低。由此可见，现阶段将两个独立的C波段和L波段波长可调谐半导体激光器共同封装在同一管壳内在可行性和成本上更具优势。
[0007]现有的一种波长可调谐激光器封装结构如图4所示。波长可调谐激光器1
’
焊接在氮化铝热沉2
’
上，波长可调谐激光器1
’
旁边设置有热敏电阻3
’
，用于监测波长可调谐激光器1
’
的温度，结合TEC，可以实时控制激光器的工作温度。波长可调谐激光器1
’
的输出光经过准直透镜4
’
后进入隔离器5
’
。经过隔离器5
’
后的光通过第一分光棱镜6
’
分为两束。优选的，第一分光棱镜6
’
的分束比为98％：2％，主光束(98％)水平经过汇聚透镜7
’
耦合进光纤输出，另外一束光(2％)向上进入第二分光棱镜8
’
，第二分光棱镜8
’
将光分为两束，第二分
光棱镜8
’
的分束比为50％：50％，一束光进入第一探测器(MPD1)91
’
，另外一束光经过FP标准具后10
’
进入第二探测器(MPD2)92
’
，其中，第一探测器91
’
用于功率监测，第二探测器(MPD2)92
’
用于波长锁定。为了精准的控制FP标准具10
’
的温度，在FP标准具10
’
旁边还设置有热敏电阻11
’
用于监测FP标准具10
’
的工作温度，结合TEC可以精细控制FP标准具10
’
的工作温度。
[0008]但是当具有两个激光器时，采用分立的器件，器件尺寸大，封装难度高。如果要将C波段和L波段波长可调谐半导体激光器共同封装在同一管壳内，难以满足小尺寸封装的需求。除此之外，器件的工作带宽有限，如在C波段实现最佳工作，那么L波段就会带来额外的损耗。为此，如何将C波段可调谐激光器和L波段可调谐激光器共同封装，是本领域目前急需解决的问题。

技术实现思路

[0009]本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种可调谐激光器的封装结构，满足小尺寸封装需求。
[0010]本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种可调谐激光器的封装结构，包括热沉基底，其特征在于：
[0011]所述封装结构还包括设置在热沉基底上的第一激光器和第二激光器，所述第一激光器为C波段波长可调谐激光器，所述第二激光器为L波段波长可调谐激光器；所述第一激光器和第二激光器设置在热沉基底上；
[0012]所述封装结构还包括能够将两个激光器的输出光进行合束的PLC芯片。
[0013]为了降低各激光器和PLC芯片的耦合损耗，所述PLC芯片的输入端具有第一模斑转换器和第二模斑转换器，所述第一激光器的输出光输入到第一模斑转换器，所述第二激光器的输出光输入到第二模斑转换器。
[0014]为了避免合束带来的损耗，所述PLC芯片包括用于合束的马赫泽德干涉仪，所述马赫泽德干涉仪的输出光分为主光束和副光束两束，其中主光束耦合进入光纤，副光束则用于进行光功率监测和波长锁定。
[0015]为了提高与光纤的耦合效率，所述PLC芯片还包括第三模斑转换器和第三准直透镜，所述主光束经过第三模斑转换器和第三准直透镜后耦合进入光纤。
[0016]为便于进行光功率的锁定和监测，所述PLC芯片还包括监测光功率从而用于波长锁定的第一探测器和第二探测器，所述PLC芯片还包括监测光功率从而用于功率监测的第三探测器，所述马赫泽德干涉仪的输出光分出的副光束再次被分为两路，一路光进入第三探测器，另一路光分为两束分别进入第一探测器和第二探测器。
[0017]优选的，所述马赫泽德干涉仪的输出光通过非对称马赫泽德干涉仪进入第一探测器和第二探测器。
[0018]优选的，所述马赫泽德干涉仪的一个臂上设置有热调电极，从而针对不同波长，可以调节热调电极使得马赫泽德干涉仪的输出最大、损耗最低。
[0019]为便于调节各激光器的工作状态，改变出射波长，所述封装结构还包括用于监测两个激光器的工作温度的热敏电阻以及用于控制两个激光器的工作温度的TEC。
[0020]优选的，所述封装结构还包括第一准直透镜、第一隔离器、第一汇聚透镜、第二准
直透镜、第二隔离器和第二汇聚透镜，所述第一隔离器为C波段隔离器，所述第二隔离器为L波段隔离器，所述第一激光器的输出光依次经过第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调谐激光器的封装结构，包括热沉基底(3)，其特征在于：所述封装结构还包括设置在热沉基底(3)上的第一激光器(1)和第二激光器(2)，所述第一激光器(1)为C波段波长可调谐激光器，所述第二激光器(2)为L波段波长可调谐激光器；所述第一激光器(1)和第二激光器(2)设置在热沉基底(3)上；所述封装结构还包括能够将两个激光器的输出光进行合束的PLC芯片(7)。2.根据权利要求1所述的可调谐激光器的封装结构，其特征在于：所述PLC芯片(7)的输入端具有第一模斑转换器(71)和第二模斑转换器(72)，所述第一激光器(1)的输出光输入到第一模斑转换器(71)，所述第二激光器(2)的输出光输入到第二模斑转换器(72)。3.根据权利要求1所述的可调谐激光器的封装结构，其特征在于：所述PLC芯片(7)包括用于合束的马赫泽德干涉仪(73)，所述马赫泽德干涉仪(73)的输出光分为主光束和副光束两束，其中主光束耦合进入光纤，副光束则用于进行光功率监测和波长锁定。4.根据权利要求3所述的可调谐激光器的封装结构，其特征在于：所述PLC芯片(7)还包括第三模斑转换器(75)和第三准直透镜(76)，所述主光束经过第三模斑转换器(75)和第三准直透镜(76)后耦合进入光纤。5.根据权利要求3所述的可调谐激光器的封装结构，其特征在于：所述PLC芯片(7)还包括监测光功率从而用于波长锁定的第一探测器(771)和第二探测器(772)，所述PLC芯片(7)还包括监测光功率从而用于功率监测的第三探测器(773)，所述马赫...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泉安，陆明之，蒋春，
申请(专利权)人：宁波元芯光电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：