高亮度光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光器的低成本高可靠性應(yīng)用

本文里，我們討論一款現(xiàn)有的小管腳封裝、高亮度、4w、100um 、0.15NA光纖輸出的半導(dǎo)體激光器的熱建模。這種封裝方式非常適合于那些對(duì)穩(wěn)定性要求高過于用膠和陣列封裝方式的半導(dǎo)體激光器。圖1顯示這種封裝的尺寸和外觀(OFP)。

　　圖1: 外觀尺寸這種光學(xué)平面封裝設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

　　. ● 小尺寸 ● 可垂直疊裝

　　. ● 無流質(zhì)和膠● 完全密封

　　. ● 低熱效應(yīng) ● 低成本

　　. ● 高功率 (>6W 光纖輸出)

　　所有的封裝過程是在無流體環(huán)境中進(jìn)行的;這是一種無膠的密封封裝，使得激光器的運(yùn)行可靠性很高;使用材料和封裝程序的節(jié)省， 減低了可觀的封裝成本;這種封裝因消除了所有非垂直裝配步驟，使得自動(dòng)化封裝帶光纖耦合輸出得半導(dǎo)體激光器成為可能; 其他獨(dú)到之處包括固定的無源連接部分和集成的光纖耦合等。

　　激光器到光纖的耦合是采用楔型透鏡光纖，這種造型只需要單步光纖對(duì)準(zhǔn)。這種光纖采用Au/Sn 焊接固定在一個(gè)非常強(qiáng)健、穩(wěn)定和具有保護(hù)性能的附件上。我們做了大量的熱建模來分析理解這種結(jié)構(gòu)的機(jī)械和熱變形對(duì)光纖位置和耦合效率的影響，并且在設(shè)計(jì)中適當(dāng)?shù)丶尤牒线m的材料和工藝過程。典型的光纖輸出LI曲線，10pcs OFP-4 的實(shí)際測(cè)試結(jié)果如圖2。所有這些激光器樣品是采用100um 反射面， 耦合到105/125um 纖芯/包層，0.22NA光纖中。指標(biāo)顯示在輸入為6A時(shí)獲得4W的激光功率輸出。光纖未采用AR鍍膜時(shí)，耦合效率大約是85%。

　　圖2: 光纖輸出光功率-電流圖，10pcs光學(xué)平面封裝，光纖105um, 0.22NA.

　　雖然這種OFP封裝并不是嚴(yán)格按照高功率應(yīng)用的電信標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，仍然有很多用戶對(duì)這種高功率封裝的Telcordia測(cè)試結(jié)果感興趣。我們已經(jīng)做了很多遵照GR-468標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試，來幫助我們理解這種封裝的邊際應(yīng)用條件。OFP封裝已經(jīng)通過了以下Telcordia GR-468 的機(jī)械性能測(cè)試：

　　? 震動(dòng): PASS . ? 溫度循環(huán): PASS . ? 光纖抗拉: PASS

　　OFP正在進(jìn)行加速老化測(cè)試， 以獲得壽命數(shù)據(jù)和FIT率。其他的有關(guān)密封技術(shù)也正在開發(fā)之中。我們也同時(shí)在進(jìn)一步改善封裝設(shè)計(jì)以獲得不同的平板式半導(dǎo)體激光器并提高出纖功率。