CN108063362A - 一种激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光器用连接结构及激光器组件，涉及光纤通信技术领域，为实现在满足阻抗匹配要求的前提下，以打线方式将激光器与分布于同一基板上下两面的导电通路电连接而发明。本发明激光器用连接结构，包括第一绝缘基板，所述第一绝缘基板的上、下表面分别设有导电通路，所述第一绝缘基板的上表面设有第二绝缘基板，所述第二绝缘基板的上表面设有导电通路，所述第二绝缘基板上表面的导电通路与所述第一绝缘基板下表面的导电通路通过过孔电连接。本发明一种激光器用连接结构及激光器组件用于为激光器供电。

Description

一种激光器

本案为2015年03月30日提交的、申请号为201510145308.X、专利名称为一种激光器用连接结构及激光器组件的分案申请。

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种激光器。

背景技术

近年随着国内大量的FTTH（Fiber To The Home，光纤直接到家庭）和3G/4G网络建设，光器件的需求量越来越大，系统商对光器件的要求也越来越高。因此，开发速率高、传输远、小型化、低功耗的光器件成为设备商和器件商的关注重点。

随着激光发射器的小型化发展，其封装方式由传统的蝶形（Butterfly）封装转变为XMD（10 Gbit/s Miniature Device，10G比特每秒的微型器件）封装。当需要的引脚较多时，若将引脚均设于陶瓷基板的同一侧面，则需要使用的陶瓷基板的体积会相应增大，使得激光发射器的占用空间较大，有悖于激光发射器的小型化发展，因此，现有技术通过将引脚焊接在同一块陶瓷基板的相对表面，以减小陶瓷基板的体积。如图1所示，即为现有的一种采用XMD封装的激光发射器的示意图，包括光纤适配器01、腔体02及引脚03。激光发射器的用电器件包括位于腔体02内的激光器及其他电器件（图中未示出），激光器发出的光通过光纤适配器01进入光纤，引脚03焊接在位于腔体02内的同一块陶瓷基板（图中未示出）的相对表面，引脚03通过与外部电路的连接为激光器及其他电器件供电。

图2为图1中所示激光发射器腔体02的内部结构示意图，图3为图2中陶瓷基板的示意图，腔体02内部包含热沉04、激光器05、第一陶瓷基板06，热沉04的表面贴有导电层，激光器05的阴极与导电层贴合，激光器05的上表面具有阳极焊点051，第一陶瓷基板06的上表面设有导电通路0A，下表面设有导电通路0B，导电通路0A和导电通路0B分别与位于第一陶瓷基板06相对表面的引脚03焊接，阳极焊点051与第一陶瓷基板06上表面的导电通路0A以通过金线以打线的方式连接，引脚03与导电通路0A焊接在一起，从而实现了激光器05与导电通路0A上焊接的引脚03的电连接。

由于目前激光发射器的制造工艺无法实现在相对的方向上进行打线，即无法实现在陶瓷基板的相对表面均以打线的方式建立电连接，然而引脚03却焊接在第一陶瓷基板06的相对表面，这导致若以打线的方式与其中一个表面的导电通路建立电连接，就无法以打线的方式与另外一个表面的导电通路建立电连接。针对这一问题，增加第二陶瓷基板07，参照图2、图3、图4，第二陶瓷基板07的上表面设有导电通路0C，将导电通路0B所在的表面与导电通路0C所在的表面贴合，使导电通路0B和0C对接，此时，导电层与第二陶瓷基板07上导电通路0C所在的表面位于同一水平面，金线以打线的方式连接到第二陶瓷基板07的导电通路0C上，通过对接的导电通路中转，实现激光器05与导电通路0B上焊接的引脚03的电连接。

然而，由于导电通路较窄，同时制造工艺有限，如图5所示，这种中转连接方式使得导电通路0B与0C在对接时发生错位，存在相对较大的误差，误差的存在破坏了为高频信号预设的阻抗匹配。阻抗匹配是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，以求达到所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升高频信号质量。高速率的信号传输要求激光发射器满足高频信号所需的阻抗匹配要求，而对接存在的误差使得通过导电通路0C、导电通路0B及引脚03为激光器05提供高频信号不符合阻抗匹配要求。

发明内容

本发明的实施例提供一种激光器用连接结构及激光器组件，实现了在满足阻抗匹配要求的前提下，以打线方式将激光器与分布于同一基板上下两面的导电通路电连接。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

1、一种激光器，包括第一绝缘基板，所述第一绝缘基板的上、下表面分别设有导电通路；第二绝缘基板，位于所述第一绝缘基板的上表面，所述第二绝缘基板的上表面设有导电通路；所述第一绝缘基板的下表面设有与所述激光器外壳焊接的金属层；所述第一绝缘基板包括第二导电夹层，所述第二绝缘基板上表面的导电通路与所述第二导电夹层通过过孔电连接，所述第二导电夹层与所述第一绝缘基板下表面的导电通路通过过孔电连接。

本发明实施例提供的激光器用连接结构，为了实现将激光器和位于同一基板相对表面的导电通路通过打线的方式连接，在第一绝缘基板的上表面设有第二绝缘基板，并通过过孔将第二绝缘基板上表面的导电通路与所述第一绝缘基板下表面的导电通路电连接，在封装时，不仅可以通过金线以打线的方式将激光器与第一绝缘基板上表面的导电通路连接以实现高频信号的传输，还可以通过打线的方式将激光器与第二绝缘基板上表面的导电通路连接，由于第二绝缘基板上表面的导电通路与第一绝缘基板下表面的导电通路通过过孔连接，从而实现了激光器和第一绝缘基板下表面的导电通路连接，由此，可使激光器与分布于同一基板上下两面的导电通路电连接。相比现有技术，本发明的连接结构通过过孔转接的方案，实现了以打线方式将激光器与分布于同一基板上下两面的导电通路同时电连接，并且由于可以直接利用第一绝缘基板上表面的导电通路进行高频信号的传输，则不会出现阻抗不匹配的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中采用XMD封装的激光发射器的示意图；

图2为图1中激光发射器腔体的内部结构示意图；

图3为图2中陶瓷基板的示意图；

图4为图2中陶瓷基板的另一角度示意图；

图5为图2中陶瓷基板的截面图；

图6为本发明实施例中连接结构的示意图；

图7为本发明实施例中连接结构的侧视图；

图8为本发明实施例中第一绝缘基板和第二绝缘基板的连接示意图；

图9为本发明实施例中连接结构内设置第一导电夹层和第二导电夹层的示意图；

图10为本发明实施例中连接结构内设置第一导电夹层和第二导电夹层的侧视图；

图11为本发明实施例中第一绝缘基板上的导电通路的示意图；

图12为本发明实施例中第一绝缘基板内的微带线结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，“外端”指的是当连接结构与激光器连接时远离激光器的一端，“内端”指的是当连接结构与激光器连接时靠近激光器的一端。

采用XMD封装的激光发射器的结构如图1所示，包括光纤适配器01、腔体02及引脚03。激光发射器的用电器件包括位于腔体02内的激光器及其他电器件（图中未示出），其他电器件一般包括调制器、制冷器、热敏电阻、背光检测单元等，激光器发出的光通过光纤适配器01进入光纤，引脚03焊接在位于腔体02内的同一块陶瓷基板的相对表面，引脚03通过与外部电路的连接为激光器及其他电器件供电。

图6为本发明实施例激光器用连接结构的一个具体实施例，本实施例中的激光器用连接结构，主要用于将激光器与外部电路连接，为激光器供电，包括第一绝缘基板1，第一绝缘基板1的上、下表面分别设有导电通路11，将激光器与导电通路连接，然后导电通路与外部电路连接以实现对激光器的供电，与现有技术中将导电通路设置于绝缘基板的同一表面的方案相比，这样设置可以将导电通路分散设置于同一绝缘基板的上下表面，从而减小了绝缘基板的面积，使得激光器更加小型化。导电通路11的外端均连接有引脚3，通过设置引脚3可方便将导电通路11与外部电路连接，具体地，第一绝缘基板1的上表面的导电通路11为5条，与上表面的导电通路11连接的引脚3也相应为5个，第一绝缘基板1的下表面的导电通路11为4条，与下表面的导电通路11连接的引脚3也相应为4个，导电通路的设置数量可根据激光器中需要连接的部件数量进行选择，第一绝缘基板1的上表面设有第二绝缘基板2，设置第二绝缘基板2后可方便实现导电通路的转接，并且在第二绝缘基板2的上表面设有导电通路21，第二绝缘基板2的上表面的导电通路21与第一绝缘基板1的下表面的导电通路11的条数相同，也为4条，即可实现第二绝缘基板2上表面的导电通路21与第一绝缘基板1下表面的导电通路11通过过孔4a一一对应连接。由此，实现了将第一绝缘基板1下表面的导电通路11转接至第二绝缘基板2上表面的导电通路21，此时，可以通过金线以打线的方式将激光器输入端、调制器输入端、制冷器的正负极、热敏电阻、背光检测单元分别与第一绝缘基板1上表面的导电通路11以及第二绝缘基板2上表面的导电通路21连接，然后将引脚3与外部电路连接，从而可实现为激光器、制冷器及其他电器件供电，并实现热敏电阻信号的回传和背光检测单元检测电流的回传。

本发明实施例提供的激光器用连接结构，为了实现将激光器和位于同一基板相对表面的导电通路通过打线的方式连接，在第一绝缘基板1的上表面设有第二绝缘基板2，并通过过孔4a将第二绝缘基板2上表面的导电通路21与第一绝缘基板1下表面的导电通路11电连接，在封装时，不仅可以通过金线以打线的方式将激光器与第一绝缘基板1上表面的导电通路11连接以实现高频信号的传输，还可以通过打线的方式将激光器与第二绝缘基板2上表面的导电通路21连接，由于第二绝缘基板2上表面的导电通路21与第一绝缘基板1下表面的导电通路11通过过孔4a连接，从而实现了激光器和第一绝缘基板1下表面的导电通路11连接，由此，可使激光器与分布于同一基板上下两面的导电通路电连接。相比现有技术，本发明的连接结构通过过孔转接的方案，实现了以打线方式将激光器与分布于同一基板上下两面的导电通路电连接，并且由于可以直接利用第一绝缘基板上表面的导电通路进行高频信号的传输，则不会出现阻抗不匹配的问题。

参照图6，为方便以打线的方式将激光器与第一绝缘基板1上表面的导电通路11连接，第二绝缘基板2远离引脚3的一端设有缺口22，缺口22可使第一绝缘基板1上表面的导电通路11端部露出；也可以不设置缺口而直接将第一绝缘基板1和第二绝缘基板2错位设置，使得第一绝缘基板1上表面的导电通路11的端部露出。由此，可将激光器与第一绝缘基板1上表面的导电通路11的露出端通过打线的方式连接。在基板尺寸一定的情况下，将两基板错位设置会占用更大的空间，因此优选采用图6的方案。

为通过过孔4a实现第二绝缘基板2上表面的导电通路21和第一绝缘基板1下表面的导电通路11的电连接，且避免过孔4和第一绝缘基板1上表面的导电通路11接触，可设置第二绝缘基板2上表面的导电通路21在第一绝缘基板1上表面的投影与第一绝缘基板1上表面的导电通路11不重合，由此，在开设过孔4a时，可防止过孔4a和第一绝缘基板1上表面的导电通路11接触；另外，为了能通过竖直的过孔将第二绝缘基板2上表面的导电通路21与第一绝缘基板1下表面的导电通路11连通，可将第二绝缘基板2上表面的导电通路21在第一绝缘基板1下表面的投影与第一绝缘基板1下表面的导电通路11部分重合。由此，即可通过竖直过孔4a实现第二绝缘基板2上表面的导电通路21和第一绝缘基板1下表面的导电通路11的电连接。

由于激光器高频信号连接需遵循两个地线（G）包裹一个或一组高频信号线（S）的规则，因此，在图11、图12中，第一绝缘基板1上表面的导电通路11包括至少两条用于地线的导电通路11a、11c，以及设置于两条用于地线的导电通路11a和11c之间的用于信号线的导电通路11b，用于信号线的导电通路11b和激光器的阳极焊点连接，用于传输激光器阳极的高频信号，用于地线的导电通路11a、11c分别和激光器的阴极连接，第一绝缘基板1内设有第一导电夹层12，第一导电夹层12为参考地层，参考地层与用于地线的导电通路11a、11c通过过孔4b电连接，用于激光器阴极接地，导电通路（11a、11b、11c）、第一导电夹层12以及过孔4b构成微带线结构7，如上所述的以GSG形式提供高频信号时，导电通路11a、11c与第一导电夹层12连接，使激光器阴极接地，导电通路11b用于传输高频信号，由于微带线结构7中的导电通路11a、11b、11c的一侧为低介电常数的空气介质，另一侧为高介电常数的第一绝缘基板1，因此，增大了高频信号的传输速度。

另外，当两个地线（G）包裹一组高频信号线（S）时，这一组高频信号线可以为等长、等宽且紧密靠近的两根线，即构成差分信号线，此时，其中一个信号线和激光器的阳极焊点连接，另外一个信号线和激光器的阴极连接，信号在两根线上传输，相比传统的一根信号线一根地线的做法，差分信号的幅值相等，这两根线与地线之间的耦合电磁场的幅值也相等，信号极性相反，其电磁场将相互抵消，而干扰噪声一般也会等值、同时的被加载到两根信号线上，且差值为0，因此，通过差分信号为激光器提供的高频信号可增强信号的抗干扰能力，有效抑制电路上的电磁干扰。

参照图9至图12，为保证导电通路11b朝向第一导电夹层12的电场线均匀、密集分布，参考地层与用于地线的导电通路11a、11c通过多个均匀分布的过孔4b电连接。由于靠近通孔处的电场线分布较为密集，因此参考地层与导电通路11a之间，以及参考地层与导电通路11c之间分别通过多个均匀分布的过孔4b连接，可使得整个导电通路11b朝向第一导电夹层12的电场线分布更加密集且均匀。

参照图9、图10，当连接结构的底面和金属外壳焊接时，第一绝缘基板1下表面的导电通路11靠近第一绝缘基板1下表面的外端设置，第一绝缘基板1的下表面靠近内端设有用于与激光器外壳焊接的金属层8，金属层8与第一绝缘基板1下表面的导电通路11间隔设置，由于第一绝缘基板1上表面的导电通路11外端焊接有引脚3，因此，第二绝缘基板2为了避开引脚3，应设于第一绝缘基板1上表面相对靠内的位置，使第一绝缘基板1上表面的外端露出，由此，使得第二绝缘基板2上的过孔也处于相对靠内的位置，此时，若将过孔直接由第二绝缘基板2上表面穿透至第一绝缘基板1下表面，则容易导致过孔与金属层8接触，因此，为避免此种情况的发生，第一导电夹层12与第一绝缘基板1的下表面之间还设有第二导电夹层13，第二导电夹层13包括多条导电通路131，第二绝缘基板2上表面的导电通路21与第二导电夹层13的导电通路131一一对应且通过过孔4c电连接，第二导电夹层13的导电通路131与第一绝缘基板1下表面的导电通路11一一对应且通过过孔4d电连接，此时，第二绝缘基板2上表面的导电通路21通过过孔4c和第二导电夹层13上的导电通路131连接，再通过过孔4d和第一绝缘基板1下表面的导电通路11连接，过孔4d相对于过孔4c更加靠近第一绝缘基板1的外端，从而避免了与金属层8的接触。

本发明实施例还提供了一种激光器组件，包括外壳（图中未标出），外壳内设有热沉5，优选采用氮化铝热沉，热沉5上设有激光器6，即COC（chip-on-carrier, 芯片-氮化铝热沉）结构，此结构与传统的激光器的COSOC（chip-on-submount-on-carrier, 芯片-小热沉-氮化铝热沉）结构相比，减少了安装时的焊接次数，减少了垂直方向热传递的厚度。从而减少了制冷器需要的制冷量，减少了功耗；还包括上述的激光器用连接结构，连接结构远离引脚3的一端插入外壳内，可方便与激光器连接，连接结构的导电通路与激光器6通过打金线的方式电连接，打线连接即利用线径15-50微米的金属线材将芯片及导线架连接起来的技术，使微小的芯片得以与外面的电路做沟通，而不需要增加太多的面积。

本发明实施例提供的激光器组件，为通过引脚3给激光器6及其他电器件（图中未标出）供电，在外壳内设置连接结构，通过金线以打线的方式将激光器6与连接结构的第一绝缘基板1上表面的导电通路11连接以实现高频信号的传输，以同样的连接方式将激光器6与第二绝缘基板2上表面的导电通路21连接，由于第二绝缘基板2上表面的导电通路21与第一绝缘基板1下表面的导电通路11通过过孔4a连接，从而实现了激光器6和第一绝缘基板1下表面的导电通路11连接，由此，可使激光器6与分布于同一基板上下两面的导电通路电连接。相比现有技术，本发明的连接结构通过过孔转接的方案，实现了以打线方式将激光器与分布于同一基板上下两面的引脚同时电连接，从而可直接利用下层基板上表面的引脚进行高频信号传输，由于避免了采用导电通路对接中转结构，则不会出现阻抗不匹配的问题。

现有技术中的激光器有直调式激光器及外调式激光器两大类。对于常见的直调式激光器，例如分布反馈激光器，只需提供高频信号即可实现驱动；对于常见的外调式激光器，例如电吸收调制激光器，不仅需要提供高频信号，还需要提供直流信号才能实现驱动。直流信号主要用于光器件内部半导体制冷器的供电、热敏电阻信号的回传、背光检测单元检测电流的回传等。当激光器为直调式激光器时，第一绝缘基板1上表面的导电通路11用于高频信号的连接。当激光器为外调式激光器时，第一绝缘基板1上表面的导电通路11一部分用于高频信号的连接，另一部分用于直流信号的连接，第二绝缘基板上表面的导电通路用于直流信号的连接。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种激光器，其特征在于，包括

第一绝缘基板，所述第一绝缘基板的上、下表面分别设有导电通路；

第二绝缘基板，位于所述第一绝缘基板的上表面，所述第二绝缘基板的上表面设有导电通路；

所述第一绝缘基板的下表面设有与所述激光器外壳焊接的金属层；

所述第一绝缘基板包括第二导电夹层，所述第二绝缘基板上表面的导电通路与所述第二导电夹层通过过孔电连接，所述第二导电夹层与所述第一绝缘基板下表面的导电通路通过过孔电连接。

2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第二绝缘基板的一端设有缺口，所述缺口可使所述第一绝缘基板上表面的导电通路端部露出。

3.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第一绝缘基板上表面的导电通路包括至少两条用于地线的导电通路，以及设置于两条用于地线的导电通路之间的用于信号线的导电通路，所述第一绝缘基板内设有第一导电夹层，所述第一导电夹层为参考地层，所述参考地层与用于地线的导电通路通过过孔电连接。