集成式可调谐半导体激光器

2008/7/9/09:57 来源：激光之家

    为适应于光通信网络发展的需求，已开发出波长可调谐半导体激光器。与基本单一固定波长半导体激光器的网络相比，可调谐激光器可降低光网络成本节省波分复用（WDM）系统转发器，减少备用激光器与模块的数量，改进光网络的功能性、扩展网络灵活性，控制网络流量，可提供动态波长、插入/分波长和自动恢复波长。 

    可调谐半导体激光器从上世纪80年代起开发就很活跃，相继出现许多结构不同和工作机理各异的波长可调谐激光器。已开发了电调谐、热调谐和机械调谐三大类可调谐激光器。目前，采用不等啁啾光栅的超结构光栅（SSG）DBR内腔多电极结构可调谐激光器可实现100nm以上宽波长调谐；外腔可调谐激光器也可实现大范围、非连续的波长调谐，已形成产品。可调谐激光器的发展趋势是集成化和模块化。 

    2 典型的可调谐半导体激光器封装技术 

    随着可调谐激光器向集成化和模块化方向发展，其封装技术也不断发展。光功能的高效率集成封装可减少元器件的总成本，因为它在提高耦合效率的同时，还省去了多余的密封管壳、光纤尾纤、分支耦合器、拼接等。目前，在集成式可调谐激光器中大多采用蝶式封装和准平面封装技术。 

    2.1 蝶式封装 

    蝶式封装是为适应更高性能光发射和接收组件与模块的要求而发展的一种新型封装形式。一般的蝶式封装管壳主要由钨铜材料底板、腔体、连接管脚和厚膜电路的陶瓷板及盖板组成。传统的蝶式封装管壳应用较多，并且可靠性好，但它比较笨重且价格昂贵。现已有采用多层高速陶瓷基板作为互连平台和管壳的底座，可获得较高性能和较低成本的封装。
蝶式封装管壳结构的主要特点是： 

    （1）管脚和陶瓷电路板分布在管壳腔体两旁的侧壁上，充分利用了腔内空间，节省了使用面积，为内部组装电路设计与布局留下了更大得空间和灵活性； 

    （2）利用多层陶瓷板增加了线路布局与功能，提高了封装器件的电学和光学需性能。 

    （3）管脚引线从两旁引出，减少了连接长度，并且由于为扁平形状，方便了连接、检测和安装焊接。 

    2.2 准平面封装技术 

    准平面封装技术具有灵活性，极适合于光器件的大规模制造，并为器件级制作及封装提供了一种灵活的方法。准平面封装是采用灵活、自动的准平面光平台封装，包括具有驱动器集成的非致冷激光器模块、外腔可调谐激光器、高性能PIN和APD基接收器在内的各种光器件。准平面光平台是基于金属化陶瓷基板和微弯曲对准原理，采用具有高的热扩散能力、适合于组件装配的陶瓷基板。由于该陶瓷基板为平面，可进行有源光对准，所以采用简单的选择安插自动化技术，可快速地精确布局，并同时进行仪器监测。 

    准平面光平台特别适合于封装可调谐激光器模块。如图2所示，陶瓷平台位于具有14个管教的蝶式管壳内的热电致冷器（TEC）上。由于在这种类型的可调谐激光器中没有活动的部件，所以避免了其他宽可调谐激光器中所固有的冲击和震动。 

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