激光器封装图
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TOSA ROSA基本认识什么是TO SATOSA是一种光发射器件,其功能是把电信号转换为光信号半导体激光器LD分类•半导体激光器1>法布里■珀罗型激光器F-P LD2、分布反馈激光器DFB LD3、分布B「agg反射型激光器DBR LD4、量子阱激光器QWLD5、垂直腔面发射激光器VCSEL半导体激光器LD•:•激光器被视为20世纪的三大发明(还有半导体和原子能)之一,特别是半导体激光器LD倍受重视。
❖光纤通信中最常用的光源是半导体激光器LD 和发光二极管LEDo♦主要差别:住发光二极管输出非相干光;住半导体激光器输出相干光。
发光二极管LED•:•对于光纤通信系统,如果使用多模光纤且信息比特率在100〜200Mb/s以下,同时只要求几十微瓦的输入光功率,那么LED是可选用的最佳光源。
•比起半导体激光器,因为LED不需要热稳定和光稳定电路,所以LED的驱动电路相对简单,另外其制作成本低、产量高。
发光二极管LED•LED的主要工作原理对应光的自发发射过程, 因而是一种非相干光源。
•LED发射光的谱线较宽、方向性较差,本身的响应速度又较慢,所以只适用于速率较低的通信系统。
•:•在高速、大容量的光纤通信系统中主要采用半导体激光器作光源。
半导体激光器LD❖半导体激光器的优点:尺寸小,耦合效率高,响应速度快,波长和尺寸与光纤尺寸适配,可直接调制,相干性好。
❖按结构分类:F-P LD、DFB LD、DBR LD、QW LD、VCSEL❖按性能分类:低阈值LD、超高速LD、动态单模LD、大功率LD❖按波长分类:光接收管芯可分为:850nm和"00T650nm通用;激光器管芯可分为:850nm, 1310nm,1490nm, 1550nm以及CWDM管芯;半导体激光器的工作特性♦激光器件的绝对最大额定值:住光输出功率(P。
和Pf):从一个未损伤器件可辐射出的最大连续光输出功率。
P。
是从器件端面输出的光功率,Pf是从带有尾纤器件输出的光功率。
DFB 蝶形封装激光器1,描述分布式反馈特定波长激光器, 波长1550±2nm,输出光功率≥10mw,内置 光隔离器, 带制冷的14脚蝶形外壳,直径为900um 紧套管,长度为1m 的 单模尾纤,连接器FC/APC2,性能规格2.1,极限值参数符号最小最大单位激光器反向电压 V RLMAX — 2.0 V 正向电流 I FLMAX — 150 mA 工作温度范围 T O -20 70 ℃ 贮藏温度范围 T stg -40 85 ℃ 光电二极管反向电压 V RPDMAX — 10 V 光电二极管正向电流 I FPDMAX — 2 mA 热敏电阻温度 — — 100 ℃ 制冷器工作电流——1.9A2.2,电特性 参数符号测试条件最小典型最大单位峰值光功率 P P — 10 — — mW 阈值电流 I TH CW — 14 25 mA 驱动电流 — P O =10mW — 100 — mA 激光器正向电压 V LF P O =10mW— 1.4 2.0 V 激光器工作温度 T LD — 22 — 30 ℃ 监视器反向压 V RMON — 3 5 10 V 监视器电流 I RMON P O =10mW 0.01 — 2 mA 监视器暗电流 I D I F =0mA,V R MON =5V— 0.01 0.1 µA 输入阻抗 Z IN — — 25 — Ω 热敏电阻电流 I TC — 10 — 100 µA 热敏电阻阻抗 R TH T L =25℃ 9.5 — 10.5 k Ω 制冷器电流I TECT L =25℃, T around =70℃ ——1.2A制冷器电压 V TEC T L =25℃, T around =70℃— — 3.5 V2.3,光学特性参数符号测试条件最小典型最大单位中心波长λCCWT L=15~35℃1548 1550 1552 nm线宽LW CW 5mW — 3 —MHz 带宽(@-3dB) BW 5mW,-3dB 2.5 ——GHz 杂讯比RIN 5mW,50MHz-2.5GHz —-140 —dB/Hz 边模抑制比SMSR CW 35 42 —dB 光隔离度—0℃~70℃30 ——dB 波长飘移—25 years ——±0.1 nm 温度波长系数dλ/d T ——0.09 —nm/℃动态谱宽△λ 2.5GHz, @-20dB —0.32 —nm2.4,光纤和连接器参数符号描述最小典型最大单位尾纤长度L 单模光纤 1.00 — 1.10 m连接器类型—FC/APC ————3,封装尺寸引脚定义01引脚定义02编号Pin No. 针脚定义/Pin Function1 热敏电阻/ Thermistor2 热敏电阻/ Thermistor3 激光器直流负极/Laser DC bias cathode (-)4 光电二极管正极/ PD monitor anode (-)15 光电二极管负极/ PD monitor cathode (+)26 制冷器正极/ Thermoelectric cooler (+)7 制冷器负极/ Thermoelectric cooler (-)8 无/ NC9 无/ NC10 无/ NC11 激光器正极,接外壳/Laser anode (+),Case12 激光器射频负极/ Laser RF cathode(-)13 激光器正极,接外壳/Laser anode (+),Case14 无/ NC。
QCL in butterfly package图1,封装好的激光器外形上图包括外壳,引脚,激光出射窗口,热沉,TEC模块,热敏电阻,激光器模块。
外壳:尺寸2*2.5*1cm3材质要求:底部采用传热性较好的纯铜,并在内部与TEC模块紧密接触(用导热胶与TEC制热面粘结),侧面与顶部可采用其他材料。
两边对称引脚接口,位于侧面的中上部位,以较方便连接内部部件为宜。
透镜窗口,高度在侧面中部以上,位于前侧面的中心位置,方便激光的输出以及内部激光器的放置,大小以透镜为标准。
引脚:两边对称排列2*4根,圆柱形,铜质,直径1.27mm,长度3.5cm,引脚间距2mm。
激光出射窗口:使用材料BaF2。
热沉:使用导热系数较大的纯铜(也可以采用其他材质,视条件而定,要求导热系数较好)。
厚度不小于0.15cm。
TEC模块:1.5*1.5*0.33cm3。
底部与外壳紧密接触,上部与热沉接触良好,TEC 周围使用隔热材料做成的隔热圈,减少制热面产生的热量向制冷面传递。
热敏电阻:采用贴片式热敏电阻。
激光器模块:封装详细结构如图2。
图2,激光器模块封装建议图如图2所示为激光器模块封装的建议图;*所提供的激光器裸管中阳极与阴极(此处阳极,阴极是为了方便表达,封装时对应为裸管的上下表面)表层都没有镀上欧姆接触层,在封装激光器模块前需在激光器上下两面镀上欧姆接触层,皆为Ti/Au(40/120nm),在上表面为了使得金丝能与欧姆接触层更好的连接,需再镀上5um厚的Au。
阴极(基板为)铜或铝,它与激光器的阴极短接,作为激光器的阴极来使用,同时也是为了较快地散热,它的厚度见附图。
基板的下方应加一层导热性好的绝缘层,使得激光器基板与热沉有较好的电隔离,且不影响其导热性能。
中间红色一层为绝缘层,采用高绝缘材料,其厚度见附图。
上面一层为阳极接触层,同样可以用铜片或者铝片(首先选择铜),阳极的铜板不一定要求与图示上所画大小,但要求保持较低的电阻。
什么是VCSEL激光器?V C SE L激光器全名为垂直共振腔表面放射激光器(V e rt ic a l C a vit y Su rf ac e E mit t in g La se r,V CS E L),简称面射型激光器。
它以砷化镓半导体材料为基础研制,是一种半导体激光器。
其激光垂直于顶面射出,与激光由边缘射出的边射型激光有所不同。
因此相较于边射型激光器,V C SE L激光器具有低阈值电流、稳定单波长工作、可高频调制、容易二维集成、没有腔面阈值损伤等优点,在半导体激光器中占有很重要的地位。
边发射激光器和面发射激光器V C S E LVCSEL 芯片基本结构V C SE L 的结构示意图如下图所示。
它是在由高、低折射率介质材料交替生长成的分布布喇格反射器(D B R)之间连续生长单个或多个量子阱有源区所构成。
典型的量子阱数目为3~5个,它们被置于驻波场的最大处附近,以便获得最大的受激辐射效率而进入振荡场。
在底部还镀有金属层以加强下面D B R 的光反馈作用,激光束从顶部透明窗口输出。
实际上,要完成低阈值电流工作,和一般的条型半导体激光器一样,必须使用很强的电流收敛结构,同时进行光约束和截流子约束。
由上图可见,V C SE L 的半导体多层模反射镜D B R 是由GaA s/A lA s 构成的,经蚀刻使之成为a ir-p o st(台面)结构。
在高温水蒸汽中将A lA s 层氧化,变为有绝缘性的A l xO y 层,其折射率也大大降低,因而成为把光、载流子限制在垂直方向的结构。
对V CS E L 的设计集中在高反射率、低损耗的D B R 和有源区在腔内的位置。
VCSEL的结构与关键工艺介绍V C SE L有几个关键工艺,这几个关键工艺决定了器件的特性与可靠性。
銦镓砷In GaA s井(we ll)铝镓砷AlG a A s垒(b arr ie r)的多量子阱(M QW)发光层是最合适的,跟LE D用I n来调变波长一样,3D传感技术使用的940纳米波长V C S E L的銦In组分大约是20%,当銦In组分是零的时候,外延工艺比较简单,所以最成熟的V C SE L激光器是850纳米波长,普遍使用于光通信的末端主动元件。
半导体激光器封装技术及封装形式半导体激光器的概念半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器,由于物质结构上的差异,不同种类产生激光的具体过程比较特殊。
常用工作物质有砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。
激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。
半导体激光器件,可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。
同质结激光器和单异质结激光器在室温时多为脉冲器件,而双异质结激光器室温时可实现连续工作。
半导体激光器的工作原理半导体激光器是依靠注入载流子工作的,发射激光必须具备三个基本条件:(1)要产生足够的粒子数反转分布,即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数;(2)有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用,使受激辐射光子增生,从而产生激光震荡;(3)要满足一定的阀值条件,以使光子增益等于或大于光子的损耗。
半导体激光器工作原理是激励方式,利用半导体物质(即利用电子)在能带间跃迁发光,用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜,组成谐振腔,使光振荡、反馈,产生光的辐射放大,输出激光。
半导体激光器优点:体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高等。
半导体激光器的封装技术一般情况下,半导体激光器的发光波长随温度变化为0.2-0.3nm/℃,光谱宽度随之增加,影响颜色鲜艳度。
另外,当正向电流流经pn结,发热性损耗使结区产生温升,在室温附近,温度每升高1℃,半导体激光器的发光强度会相应地减少1%左右,封装散热;时保持色纯度与发光强度非常重要,以往多采用减少其驱动电流的办法,降低结温,多数半导体激光器的驱动电流限制在20mA左右。
但是,半导体激光器的光输出会随电流的增大而增加,很多功率型半导体激光器的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A级,需要改进封装结构,全新的半导体激光器封装设计理念和低热阻封装结构及技术,改善热特性。
例如,采用大面积芯片倒装结构,选用导。
1550nm 14 PIN 蝶形封装SLED 宽带激光器产品说明:1550nm14PIN 蝶形封装带温控尾纤型SLED 宽带激光器系列,采用高性能SLED 宽带激光器芯片,内置半导体制冷器,先进的激光焊接工艺实现14PIN 蝶形(butterfly )尾纤式封装,结构紧凑,体积小,在光纤通信、光纤传感、光纤测控等领域得到广泛应用;半导体制冷器高精度温度控制下,激光器功率高稳定输出,使得激光器在居多领域得到广泛应用。
飞博源(FBYGD)光电为您提供实物图如右所示。
产品特征及应用领域:额定极限工作条件:参 数符号 参数值 单 位 激光二极管正向电流I f(LD)150 350 mA 激光二极管反向电压 V r(LD) 2V 致冷器工作电流 I TEC 1.6 A 致冷器工作电压 V TEC 2.6 V 工作温度 T opr -45~+70 ℃ 储存温度 T stg -55~+80 ℃ 引线焊接温度 T sld 260 ℃ 引线焊接时间Ti sld10s技术参数:(测试环境温度为25℃)参数 符号 测试条件 Min Typ Max 单位出光功率 P O Iop =100 0.2 − 4 mW Iop =300 5 − 10光谱宽度 Bw Iop=100 30 40 − nm 工作电压 V opIop=100 −1.2 − V 中心波长 λcIop=100− 1550 − nm 光谱纹波Iop =100 −− 0.2dB 偏振消光比 FER 低偏 −− 1.5dB 偏振消光比FER高偏15− − dB 热敏电阻 Rth Ttherm = 25ºC 9.51010.5k Ω引脚定义与尺寸图:。