发射光器件的发射光功率监测装置论文和设计-胡百泉

全文摘要

本实用新型涉及了一种发射光器件的发射光功率监测装置，利用分光片和盖板上反射片的两次反射方式，分光片贴装在激光器芯片前端，探测器贴装在激光器背部，探测器水平贴装，可以实现监控前光。利用探测器芯片垫块的侧面上贴装探测器芯片，且探测器芯片垫块侧面的探测器芯片的光敏面朝向激光器芯片，探测器芯片垫块侧面的探测器芯片有效光敏面位于激光器芯片背向光锥的覆盖范围，可以实现监控背光。其具有多选择、节省空间、较低成本、可靠性高等优点。

主设计要求

1.一种发射光器件的发射光功率监测装置，其特征在于:包括分光片、反射片和探测器芯片、电接口，所述电接口固定在管壳的端部，电接口一部分伸入管壳内，电接口另一部分位于管壳外，所述探测器芯片背部水平贴装在探测器芯片垫块的上端面上，且探测器芯片的光敏面朝上，所述探测器芯片垫块设置在电接口靠近激光器芯片的一侧，所述分光片设置在管壳内，所述反射片设置在管壳上端的盖板上，所述管壳内位于电接口与分光片之间设置激光器芯片和准直透镜，所述准直透镜位于激光器芯片与分光片之间，激光器芯片位于准直透镜的后焦平面上，所述激光器芯片发射的前光以水平方向向前传输，经过准直透镜准直后，传输到分光片，被分光片的分光膜反射一部分，分光片的透射光仍以水平方向传输，分光片的反射光到达反射片之后再次被反射，直到传输到探测器芯片的光敏面。

设计方案

2.根据权利要求1所述的发射光器件的发射光功率监测装置，其特征在于：所述反射片位于分光片与探测器芯片之间；盖板的下表面贴装反射片或盖板的下表面镀反射层，盖板平行于管壳的底面。

3.根据权利要求1所述的发射光器件的发射光功率监测装置，其特征在于：所述激光器芯片、准直透镜和分光片均设置在支撑块的上端面上，所述支撑块设置在管壳内壁底面上。

4.根据权利要求1所述的发射光器件的发射光功率监测装置，其特征在于：所述电接口采用陶瓷本体；所述电接口上设有两层相互绝缘的走线层，分别为用于与激光器芯片电连接的高频走线层以及用于与探测器芯片电连接的直流走线层；所述探测器芯片垫块上设有镀金层，与探测器芯片电连接，所述探测器芯片垫块上的镀金层通过金丝与电接口的直流走线层电连接；所述陶瓷本体靠近激光器芯片一侧设有台阶槽，所述高频走线层设置在台阶槽内的下层水平面上，所述直流走线层设置在台阶槽内的上层水平面上，所述探测器芯片垫块位于电接口的高频走线层的正上方。

5.根据权利要求4所述的发射光器件的发射光功率监测装置，其特征在于：所述探测器芯片垫块固定在电接口的台阶槽内位于上层水平面与下层水平面之间的竖直面上，或所述探测器芯片垫块通过两侧的支撑垫块支撑在电接口的高频走线层的正上方，形成两侧支撑且中间悬空的结构。

6.根据权利要求1或4或5所述的发射光器件的发射光功率监测装置，其特征在于：所述探测器芯片垫块的侧面上也贴装有探测器芯片，且探测器芯片垫块侧面的探测器芯片的光敏面朝向激光器芯片，探测器芯片垫块侧面的探测器芯片有效光敏面位于激光器芯片背向光锥的覆盖范围。

7.根据权利要求1所述的发射光器件的发射光功率监测装置，其特征在于：所述分光片倾斜设置在管壳内，所述分光片倾斜方向远离激光器芯片的方向，分光片靠近准直透镜的表面镀分光膜；在分光片的远离准直透镜的表面镀增透膜；分光片是平行四边形的片式结构。

8.根据权利要求4所述的发射光器件的发射光功率监测装置，其特征在于：激光器芯片、准直透镜和分光片在水平方向上同轴分布，平行于管壳的底面；在高度上，探测器芯片与反射片的距离是D1，探测器芯片与分光片的距离是D2，在水平方向上，探测器芯片与反射片的距离是L1，探测器芯片与分光片的距离是L2，光线在分光片的反射角是θ1，光线在反射片的反射角是θ2，满足以下公式：设计说明书

技术领域

本实用新型涉及光通信领域的光器件及模块技术领域，尤其涉及一种发射光器件的发射光功率监测装置。

背景技术

多通道并行发射光器件在数据中心和以太网、城域网应用越来越广泛，对于光模块的稳定性要求也越来越高。在光模块中一个很重要的功能就是发射光功率上报，通常的方法是作为光引擎的发射光器件内部贴装背光探测器，或前光探测器，用来监控激光器芯片的出光的变化，在模块级通过背光探测器或前光探测器的电流或电压的变化，进行负反馈，相应的改变激光器芯片的供电电流，从而稳定激光器的前出光功率。这种方式的特点是，若进行背光探测时，探测器放置在激光器背部，若进行前光探测时，探测器放置在激光器前部，如专利201410045287.X。背光探测器的使用前提是背光探测器距离激光器芯片较近，探测器有效光敏面与激光器背向光的光锥有重叠，同时满足一定比例的响应度，通常大于50uA，但是若器件结构的分布导致背光探测器远离激光器芯片，特别是带TEC的气密封装的DFB型器件，背光探测器距离激光器芯片至少0.6mm远、0.3mm高，导致探测器接收电流不足50uA。对于前光探测式，探测器放置在激光器前端，由于探测器金丝键合等因素的限制，需要在器件管壳内部靠近前光探测器的位置设置打线焊盘，导致器件管壳制作非常复杂。

对于带TEC的气密封装的DFB型器件，通常气密性BOX管壳是厂商的公模管壳，因尺寸受到限制，不易修模。对于背光探测型器件，由于器件优先考虑高频性能，导致背光探测器芯片不能直接与激光器芯片设置在同一个热沉载体上，需要将背光探测器芯片与激光器芯片分离设置。如果背光探测器芯片距离激光器芯片较远，则接收效率低。

另外背光探测器有很明显的缺陷，因为它是监控背光，只能正确的反应激光器芯片本身的出光变化，而不能正确的反应器件的前光出光变化。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能解决上述至少一个技术问题的发射光器件的发射光功率监测装置。

本实用新型是这样实现的：本实用新型公开了一种发射光器件的发射光功率监测装置，包括分光片、反射片和探测器芯片、电接口，所述电接口固定在管壳的端部，电接口一部分伸入管壳内，电接口另一部分位于管壳外，所述探测器芯片背部水平贴装在探测器芯片垫块的上端面上，且探测器芯片的光敏面朝上，所述探测器芯片垫块设置在电接口靠近激光器芯片的一侧，所述分光片倾斜设置在管壳内，所述反射片设置在管壳上端的盖板上，所述管壳内位于电接口与分光片之间设置激光器芯片和准直透镜，所述准直透镜位于激光器芯片与分光片之间，激光器芯片位于准直透镜的后焦平面上，所述激光器芯片发射的前光以水平方向向前传输，经过准直透镜准直后，传输到分光片，被分光片的分光膜反射一部分，分光片的透射光仍以水平方向传输，分光片的反射光到达反射片之后再次被反射，直到传输到探测器芯片的光敏面。

进一步地，所述反射片位于分光片与探测器芯片之间；盖板的下表面贴装反射片或盖板的下表面镀反射层，盖板平行于管壳的底面。盖板采用平行封焊工艺固定在管壳上沿。

进一步地，所述激光器芯片、准直透镜和分光片均设置在支撑块的上端面上，所述支撑块设置在管壳内壁底面上。

进一步地，所述电接口采用陶瓷本体；所述电接口上设有两层相互绝缘的走线层，分别为用于与激光器芯片电连接的高频走线层以及用于与探测器芯片电连接的直流走线层；所述探测器芯片垫块上设有镀金层，与探测器芯片电连接，所述探测器芯片垫块上的镀金层通过金丝与电接口的直流走线层电连接；所述陶瓷本体靠近激光器芯片一侧设有台阶槽，所述高频走线层设置在台阶槽内的下层水平面上，所述直流走线层设置在台阶槽内的上层水平面上，所述探测器芯片垫块位于电接口的高频走线层的正上方。

进一步地，所述探测器芯片垫块固定在电接口的台阶槽内位于上层水平面与下层水平面之间的竖直面上，或所述探测器芯片垫块通过两侧的支撑垫块支撑在电接口的高频走线层的正上方，形成两侧支撑且中间悬空的结构。

所述探测器芯片垫块的侧面上也贴装有探测器芯片用于监测背光，且探测器芯片垫块侧面的探测器芯片的光敏面朝向激光器芯片，探测器芯片垫块侧面的探测器芯片有效光敏面位于激光器芯片背向光锥的覆盖范围。

探测器芯片垫块优选硬度高、可镀金的材料，如陶瓷。支撑垫块优选介电常数低的玻璃材料。由于探测器芯片水平贴装，探测器芯片与垫块的电互联仅通过二维图形即可，大大降低垫块的镀金成本，制作简单。

进一步地，所述分光片倾斜设置在管壳内，所述分光片倾斜方向远离激光器芯片的方向，分光片靠近准直透镜406的表面镀分光膜；在分光片的远离准直透镜的表面镀增透膜；分光片是平行四边形的片式结构。

分光片倾斜角大于8度。分光膜为n:(100-n)型功率分光型，优选10：90分光比，即10％能量反射、90％能量透射。

进一步地，激光器芯片、准直透镜和分光片在水平方向上同轴分布，平行于管壳的底面。

进一步地，在高度上，探测器芯片与反射片的距离是D1，探测器芯片与分光片的距离是D2，在水平方向上，探测器芯片与反射片的距离是L1，探测器芯片与分光片的距离是L2，光线在分光片的反射角是θ1，光线在反射片的反射角是θ2，满足以下公式：设计图

发射光器件的发射光功率监测装置论文和设计

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全文摘要

主设计要求

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