多通道可调谐V型耦合腔激光器阵列模组开发
发布时间：2021-11-10 21:18
随着5G时代的来临,信息传输量呈爆炸式的增长。当今社会对传输容量大、成本低的光纤通信系统的需求与日俱增。得益于密集波分复用技术（DWDM）的出现与发展,波长可调谐的激光器一直受到国内外学者和研发机构的重视。近年来,一种结构紧凑、低成本的可调谐激光器被提出——V型腔可调谐半导体激光器,并逐渐走向产业化。本文主要对四通道可调谐激光器芯片阵列模组进行了研究。该模组以Ⅴ型腔可调谐半导体激光器芯片阵列为核心,首先将芯片阵列用氮化铝载体进行封装;其次借鉴COB封装模式,先将TEC与PCB转接板进行焊接,再将PCB转接板与TEC都固定于热沉之上;最后将氮化铝载体固定于TEC之上,并将其通过引线键合与PCB转接板进行电气连接,即完成模组的封装。接下来,将封装完成且性能优良的四通道可调谐激光器芯片阵列模组与光纤阵列进行对准耦合,工艺流程包含以下三个步骤:粗调、细调以及点胶固接。耦合完成之后,对模组的相关技术指标进行测试。测试结果表明:同一激光器阵列模组中的四个通道可以实现在同一温度控制下,在1542.97nm～1561.46nm范围内的相同24信道连续调谐。且各信道中心波长偏差小于±0.01nm,边模抑...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＮＥＣ公司可调谐ＤＦＢ激光器阵列结构示意图［６］??
????１９８１年，日本东京工业大学的Ｓｕｅｍａｔｓｕ教授带领的团队研制出了分布布拉格反射??激光器（ＤＢＲ），图１．２给出了该团队研制的ＤＢＲ激光器的结构示意图，他们创造性的采??用Ｂｕｔｔ－ｊｏｉｎｔ工艺将无源的光栅集成到激光器腔内作为激光器的反射镜，该激光器的输??出波长处于ＤＢＲ的反射峰位置，并在５０°Ｃ的温差下实现了约７ｎｍ的波长变化［１１］。??ａｎｔｔｍｅｉｔｂｏｃｋ?ｌａｙｅｒ?（入ｇ?＝?１?３５ｐｍ＞??／?ａｃｔｉｖｅ?ｋｊｙｅｒ?（ＸｇＳｌ６２?ｉｍ）??Ｉｆ?！?ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｇｕｉｄｅ?ｌａｙｅｒ???ＩＩ??／??Ｐａ?｜Ｅ〇＜Ｖ＞?＇?ｒ?Ｅ，（ｙ）??ａｃｔｉｖｅ?Ｎ＾ｏｖｅｇｕＫｊｅ?ｉ?ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｗｏｖｅｇｕｉｄｅ?［??０３３??图１．２?ＤＢＲ激光器示意图［１１］??１９９３年，取样光栅ＤＢＲ激光器（Ｓａｍｐｌｅｄ?Ｇｒａｔｉｎｇ?ＤＢＲ）由美国ＵＣＳＢ大学Ｌａｒｒｙ??Ｃｏｌｄｒｅｎ课题组创造性的提出。图１．３给出了该激光器的结构示意图，包括两个反射式??取样光栅，一段无源调相区和一段有源增益区。取样光栅具有梳状反射谱，利用前后光??栅ＦＳＲ的微小差异带来的游标效应实现选模，研究结果表明，通过改变取样光栅区的电??流，该器件可实现４０ｎｍ以上的调谐范围ｔｌ２］。??ＳＧ－０８Ｒ?Ｌａｓｅｒ??１?Ｆｒｏｎｔ?Ｒｅａｒ??Ｍ？?Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ?Ａｍｐｌｉｆｒｅｒ?Ｍｉｒｒｏｆ?Ｇａｉｎ?Ｐｈａｓｅ?Ｍｉｒｒｏｒ??４—??ＬｉＱＷＯｕｔ?产?＼?／???／?＼?Ｘ?＼?／???．??０?ｗａｖｅｇｕＫｉｅ?ＭＯＷ?ａｃ
????１９８１年，日本东京工业大学的Ｓｕｅｍａｔｓｕ教授带领的团队研制出了分布布拉格反射??激光器（ＤＢＲ），图１．２给出了该团队研制的ＤＢＲ激光器的结构示意图，他们创造性的采??用Ｂｕｔｔ－ｊｏｉｎｔ工艺将无源的光栅集成到激光器腔内作为激光器的反射镜，该激光器的输??出波长处于ＤＢＲ的反射峰位置，并在５０°Ｃ的温差下实现了约７ｎｍ的波长变化［１１］。??ａｎｔｔｍｅｉｔｂｏｃｋ?ｌａｙｅｒ?（入ｇ?＝?１?３５ｐｍ＞??／?ａｃｔｉｖｅ?ｋｊｙｅｒ?（ＸｇＳｌ６２?ｉｍ）??Ｉｆ?！?ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｇｕｉｄｅ?ｌａｙｅｒ???ＩＩ??／??Ｐａ?｜Ｅ〇＜Ｖ＞?＇?ｒ?Ｅ，（ｙ）??ａｃｔｉｖｅ?Ｎ＾ｏｖｅｇｕＫｊｅ?ｉ?ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｗｏｖｅｇｕｉｄｅ?［??０３３??图１．２?ＤＢＲ激光器示意图［１１］??１９９３年，取样光栅ＤＢＲ激光器（Ｓａｍｐｌｅｄ?Ｇｒａｔｉｎｇ?ＤＢＲ）由美国ＵＣＳＢ大学Ｌａｒｒｙ??Ｃｏｌｄｒｅｎ课题组创造性的提出。图１．３给出了该激光器的结构示意图，包括两个反射式??取样光栅，一段无源调相区和一段有源增益区。取样光栅具有梳状反射谱，利用前后光??栅ＦＳＲ的微小差异带来的游标效应实现选模，研究结果表明，通过改变取样光栅区的电??流，该器件可实现４０ｎｍ以上的调谐范围ｔｌ２］。??ＳＧ－０８Ｒ?Ｌａｓｅｒ??１?Ｆｒｏｎｔ?Ｒｅａｒ??Ｍ？?Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ?Ａｍｐｌｉｆｒｅｒ?Ｍｉｒｒｏｆ?Ｇａｉｎ?Ｐｈａｓｅ?Ｍｉｒｒｏｒ??４—??ＬｉＱＷＯｕｔ?产?＼?／???／?＼?Ｘ?＼?／???．??０?ｗａｖｅｇｕＫｉｅ?ＭＯＷ?ａｃ
【参考文献】：
期刊论文
[1]芯片铝焊盘上不同金属丝键合质量研究[J]. 杨建伟,梁大钟,施保球,韩香广. 电子与封装. 2019(01)
[2]平面光波导与阵列光纤耦合分析[J]. 郑煜,段吉安. 中南大学学报(自然科学版). 2009(03)
[3]采用硅V型槽的一维光纤阵列的研制[J]. 梁静秋,侯凤杰. 光学精密工程. 2007(01)
[4]大功率半导体激光器阵列的封装技术[J]. 辛国锋,瞿荣辉,陈高庭,方祖捷. 激光与光电子学进展. 2005(08)
[5]波导短程透镜和单模光纤的耦合[J]. 刘支华,石邦任,武继江,孔梅. 长春理工大学学报. 2004(03)
[6]衍射器件实现单模光纤与光波导低损耗耦合[J]. 陆思,严瑛白,金国藩. 光电子·激光. 2003(09)
[7]光波导-单模光纤的直接耦合[J]. 马慧莲,杨建义,李瑾,王明华. 光通信研究. 2000(03)
[8]利用棱镜耦合器测量光波导衬底的折射率[J]. 赵孝祥,许政权. 中国激光. 1992(06)
博士论文
[1]热调谐V型腔半导体激光器及其传感应用研究[D]. 邓浩瑜.浙江大学 2016
[2]阵列波导器件耦合封装机理及其关键技术研究[D]. 郑煜.中南大学 2012
[3]光纤有源器件激光焊接封装的关键技术研究[D]. 淳静.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]基于V型腔半导体激光器的波长准连续调谐研究[D]. 李悌泽.浙江大学 2018
[2]具有远程控制功能的10Gb/s可调谐SFP模块设计[D]. 张天天.浙江大学 2018
[3]紫外LED的COB封装及其在光固化上的应用[D]. 陈小媛.深圳大学 2017
[4]直翅式热沉自然对流散热强化技术研究[D]. 李玉琦.郑州大学 2016
[5]用于下一代以太网的可调谐半导体激光器研究[D]. 兰凌轩.浙江大学 2016
[6]可调谐半导体激光器与光子路由芯片的热特性分析与测试[D]. 孙梦恬.浙江大学 2016
本文编号：3487964
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＮＥＣ公司可调谐ＤＦＢ激光器阵列结构示意图［６］??
????１９８１年，日本东京工业大学的Ｓｕｅｍａｔｓｕ教授带领的团队研制出了分布布拉格反射??激光器（ＤＢＲ），图１．２给出了该团队研制的ＤＢＲ激光器的结构示意图，他们创造性的采??用Ｂｕｔｔ－ｊｏｉｎｔ工艺将无源的光栅集成到激光器腔内作为激光器的反射镜，该激光器的输??出波长处于ＤＢＲ的反射峰位置，并在５０°Ｃ的温差下实现了约７ｎｍ的波长变化［１１］。??ａｎｔｔｍｅｉｔｂｏｃｋ?ｌａｙｅｒ?（入ｇ?＝?１?３５ｐｍ＞??／?ａｃｔｉｖｅ?ｋｊｙｅｒ?（ＸｇＳｌ６２?ｉｍ）??Ｉｆ?！?ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｇｕｉｄｅ?ｌａｙｅｒ???ＩＩ??／??Ｐａ?｜Ｅ〇＜Ｖ＞?＇?ｒ?Ｅ，（ｙ）??ａｃｔｉｖｅ?Ｎ＾ｏｖｅｇｕＫｊｅ?ｉ?ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｗｏｖｅｇｕｉｄｅ?［??０３３??图１．２?ＤＢＲ激光器示意图［１１］??１９９３年，取样光栅ＤＢＲ激光器（Ｓａｍｐｌｅｄ?Ｇｒａｔｉｎｇ?ＤＢＲ）由美国ＵＣＳＢ大学Ｌａｒｒｙ??Ｃｏｌｄｒｅｎ课题组创造性的提出。图１．３给出了该激光器的结构示意图，包括两个反射式??取样光栅，一段无源调相区和一段有源增益区。取样光栅具有梳状反射谱，利用前后光??栅ＦＳＲ的微小差异带来的游标效应实现选模，研究结果表明，通过改变取样光栅区的电??流，该器件可实现４０ｎｍ以上的调谐范围ｔｌ２］。??ＳＧ－０８Ｒ?Ｌａｓｅｒ??１?Ｆｒｏｎｔ?Ｒｅａｒ??Ｍ？?Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ?Ａｍｐｌｉｆｒｅｒ?Ｍｉｒｒｏｆ?Ｇａｉｎ?Ｐｈａｓｅ?Ｍｉｒｒｏｒ??４—??ＬｉＱＷＯｕｔ?产?＼?／???／?＼?Ｘ?＼?／???．??０?ｗａｖｅｇｕＫｉｅ?ＭＯＷ?ａｃ
????１９８１年，日本东京工业大学的Ｓｕｅｍａｔｓｕ教授带领的团队研制出了分布布拉格反射??激光器（ＤＢＲ），图１．２给出了该团队研制的ＤＢＲ激光器的结构示意图，他们创造性的采??用Ｂｕｔｔ－ｊｏｉｎｔ工艺将无源的光栅集成到激光器腔内作为激光器的反射镜，该激光器的输??出波长处于ＤＢＲ的反射峰位置，并在５０°Ｃ的温差下实现了约７ｎｍ的波长变化［１１］。??ａｎｔｔｍｅｉｔｂｏｃｋ?ｌａｙｅｒ?（入ｇ?＝?１?３５ｐｍ＞??／?ａｃｔｉｖｅ?ｋｊｙｅｒ?（ＸｇＳｌ６２?ｉｍ）??Ｉｆ?！?ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｇｕｉｄｅ?ｌａｙｅｒ???ＩＩ??／??Ｐａ?｜Ｅ〇＜Ｖ＞?＇?ｒ?Ｅ，（ｙ）??ａｃｔｉｖｅ?Ｎ＾ｏｖｅｇｕＫｊｅ?ｉ?ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｗｏｖｅｇｕｉｄｅ?［??０３３??图１．２?ＤＢＲ激光器示意图［１１］??１９９３年，取样光栅ＤＢＲ激光器（Ｓａｍｐｌｅｄ?Ｇｒａｔｉｎｇ?ＤＢＲ）由美国ＵＣＳＢ大学Ｌａｒｒｙ??Ｃｏｌｄｒｅｎ课题组创造性的提出。图１．３给出了该激光器的结构示意图，包括两个反射式??取样光栅，一段无源调相区和一段有源增益区。取样光栅具有梳状反射谱，利用前后光??栅ＦＳＲ的微小差异带来的游标效应实现选模，研究结果表明，通过改变取样光栅区的电??流，该器件可实现４０ｎｍ以上的调谐范围ｔｌ２］。??ＳＧ－０８Ｒ?Ｌａｓｅｒ??１?Ｆｒｏｎｔ?Ｒｅａｒ??Ｍ？?Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ?Ａｍｐｌｉｆｒｅｒ?Ｍｉｒｒｏｆ?Ｇａｉｎ?Ｐｈａｓｅ?Ｍｉｒｒｏｒ??４—??ＬｉＱＷＯｕｔ?产?＼?／???／?＼?Ｘ?＼?／???．??０?ｗａｖｅｇｕＫｉｅ?ＭＯＷ?ａｃ
【参考文献】：
期刊论文
[1]芯片铝焊盘上不同金属丝键合质量研究[J]. 杨建伟,梁大钟,施保球,韩香广. 电子与封装. 2019(01)
[2]平面光波导与阵列光纤耦合分析[J]. 郑煜,段吉安. 中南大学学报(自然科学版). 2009(03)
[3]采用硅V型槽的一维光纤阵列的研制[J]. 梁静秋,侯凤杰. 光学精密工程. 2007(01)
[4]大功率半导体激光器阵列的封装技术[J]. 辛国锋,瞿荣辉,陈高庭,方祖捷. 激光与光电子学进展. 2005(08)
[5]波导短程透镜和单模光纤的耦合[J]. 刘支华,石邦任,武继江,孔梅. 长春理工大学学报. 2004(03)
[6]衍射器件实现单模光纤与光波导低损耗耦合[J]. 陆思,严瑛白,金国藩. 光电子·激光. 2003(09)
[7]光波导-单模光纤的直接耦合[J]. 马慧莲,杨建义,李瑾,王明华. 光通信研究. 2000(03)
[8]利用棱镜耦合器测量光波导衬底的折射率[J]. 赵孝祥,许政权. 中国激光. 1992(06)
博士论文
[1]热调谐V型腔半导体激光器及其传感应用研究[D]. 邓浩瑜.浙江大学 2016
[2]阵列波导器件耦合封装机理及其关键技术研究[D]. 郑煜.中南大学 2012
[3]光纤有源器件激光焊接封装的关键技术研究[D]. 淳静.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]基于V型腔半导体激光器的波长准连续调谐研究[D]. 李悌泽.浙江大学 2018
[2]具有远程控制功能的10Gb/s可调谐SFP模块设计[D]. 张天天.浙江大学 2018
[3]紫外LED的COB封装及其在光固化上的应用[D]. 陈小媛.深圳大学 2017
[4]直翅式热沉自然对流散热强化技术研究[D]. 李玉琦.郑州大学 2016
[5]用于下一代以太网的可调谐半导体激光器研究[D]. 兰凌轩.浙江大学 2016
[6]可调谐半导体激光器与光子路由芯片的热特性分析与测试[D]. 孙梦恬.浙江大学 2016
本文编号：3487964
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