用於將單模光纖與雷射二極體耦合的熱和機械穩定的低成本高導熱性結構的製作方法

2023-05-19 17:05:46 3

專利名稱：用於將單模光纖與雷射二極體耦合的熱和機械穩定的低成本高導熱性結構的製作方法
技術領域：
本發明概括地涉及用於將光纖耦合在雷射二極體上的結構和方法，本發明更具體地涉及用於耦合的熱和機械穩定的高導熱性結構和方法。
背景技術：
用來將單模光纖對準和固定在高功率雷射二極體上的三種最常用技術是軟焊料纖維鎖定、歐米加軛架(omega yoke)雷射焊和具有單獨X/Y及Z對準雷射焊的軸向設計。因為熱失配問題、機械穩定問題和雷射可靠性問題，採用有機粘合劑作為光纖固定手段的技術一般不令人滿意。儘管每種方法都被使用過，但這些方法都具有嚴重缺陷，這些缺陷對所完成組件的成本、性能、及可靠性起負面作用。
參看圖1，軟焊料纖維鎖定這種常用的耦合對準技術將塗金屬的纖維鎖定在靠近雷射二極體的焊料熔滴中。當將焊料冷卻時，光纖就被原地固定。這種技術存在一些缺陷。焊料凝固會引起收縮，從而導致光纖與雷射二極體的不對準。為了校正這種不對準，就需再次熔化焊料，並調整光纖位置。這種操作經常是不精確的，必須被重複數次才能得到很好的光纖對準。這種方法很昂貴，因為它在所有焊料重熔操作所需的時間期間都需要操作機構和使用對準臺。這種軟焊料鎖定技術的另一個缺點是從軟焊料池引入對雷射二極體面的汙染物和接觸焊料預製件或基片的任何汙染物的極大可能性。軟焊料鎖定同時也存在過加熱雷射二極體的危險，這是由於雷射的操作和焊料的熔化同時出現。一般所用的焊料需要在超過300攝氏度的溫度下進行處理。光纖周圍的金屬塗層和在焊料池下的金屬化隨著每個熔化循環而變差。在焊料凝固和收縮後，光纖被在其從軟焊料池伸出的兩個位置處強力加壓。這會使光纖易於斷裂。焊料內的殘餘應力很高，足以使應力鬆弛引起顯著的耦合效率變化。為了穩定組件或穩定可能在整個持續時間內引起的顯著耦合變化，需要高溫爐烘烤。這種技術通常與平面封裝結構有關。這種平面設計在扭轉上是不牢固的，而且受由扭力引起的光學不對準的影響。由不均勻的封裝螺栓向下壓力或由不均衡的熱應力產生的應變可能導致光纖耦合效率的顯著變化。平面結構一般不夠剛硬，不足以提供有效的路徑長度或多重光學元件。因為平面結構對應力的敏感性，所以通常的對準都是在組件被定位在封裝件內的情況下進行的。這一般會降低操作性和可見度，並降低光纖對準的封裝率，同時會招致高裝配勞動和其它的費用。
參看圖2，另一種已知的裝配對準方法是歐米加軛架技術，它一般使用雷射焊機將光纖固定進歐米加形的金屬支架結構中，該金屬支架結構直接設置在雷射二極體的前面並緊緊接近雷射二極體。這種技術通常裝配結合有透鏡的光纖末梢的封裝件。雷射焊接歐米加軛架技術採用平面結構，從而受平面結構的扭轉剛度問題的困擾，難以提供長的光學路徑或難以結合其它的光學元件，而且在對準期間需要在組件的外部進行工作。因為雷射焊接發生在緊密靠近無防護的雷射面處，所以存在著從要存放在雷射器面上的部件引入雷射熔化材料和蒸發雜質的可能。因為這種焊接操作並不沿光軸對稱，所以每個焊接點都會朝安裝面移動。隨著開始位置位於最佳耦合位置之上且每個隨後的焊接點將部件下拉和右拉或左拉，最終的對準操作被大大地衝擊和遺漏。採用雷射焊機歐米加焊接技術的費用很高，這是因為在操作期間要對準昂貴的組合雷射焊機和對準臺。同時，該歐米加軛架也不如軟焊料方法中的剛硬。
參看圖3，已知的具有單獨X/Y和Z雷射焊的軸向設計技術需要焊接在沿雷射器光軸所鑽的孔正面的光纖對準機構。光纖被預裝配在可焊接的金屬管內。該管穿過鄰接在鑽孔正面的套管軸向地滑動。通過滑動光纖，金屬管軸向地穿過套管孔來實現Z軸對準。通過使套管在鑽孔正面上滑動來實現X/Y對準。需要兩個單獨的焊接操作來永久地固定光纖與雷射器對準。通常，首先將金屬光纖管對準並焊接在套管上來固定Z軸。接著，再對準X/Y面，套管雷射焊接在孔的正面以固定X/Y面。在每次焊接操作時都存在焊接變形。這些將套管固定在孔正面的焊接僅提供支撐來保持光纖對準。在角焊中的焊接收縮經常會產生徑向、軸向和角度不對準。經常需要採取機械彎曲來設法獲得再對準。雷射器延展、額外施加非對稱焊接來故意收縮被作為一種方法來對準這種結構。雷射器延展經常被作為一種優點來誇大，但實際上它是一種具有不穩定性質的設計。焊接前所得到的耦合值很少能夠在最終部件中獲得。應當注意，如果裝配件在焊接之前從對準夾具上分離，則組件就會散開。這些部件不具有任何能保持對準的內在能力，因為其所有的強度都來自焊接點。同時還應當注意，操作機構、對準臺和焊接機在對準期間和在雷射器延展或機械彎曲期間都要被校準。這種昂貴雷射對準臺縮減的生產量導致較高的裝配費用。
軸向設計將熱從雷射二極體通過一條包含相同部件的路徑傳向封裝件，其中這些相同的部件提供對光學元件的機械支撐。從而，就出現非對稱的溫度梯度，導致熱引起的光纖耦合效率的損失。類似地，將對準組件安裝到封裝件上所需的機械壓力經常被非對稱地通過光學支撐結構傳輸。結果，完成的組件就對溫度、封裝安裝應力及雷射功率耗散敏感。
考慮到前述將光纖對準並固定在雷射二極體上方法的缺點，就需要一種將光纖耦合併對準雷射二極體的結構和方法，它可引起相對低的費用且產生較高的連接效率。

發明內容
通過提供一種結構，該結構在單個的固定操作中能獲得在雷射二極體和光纖之間的軸向和徑向對準，本發明就克服了前述方法的缺點。這種結構結合有光學管、光纖保持器、雷射二極體和散熱器。該光纖保持器固定在光學管一端處的內表面上，並保持與雷射二極體軸向對準並緊密靠近的一段光纖。散熱器被置於光學管的相對端內，用於將熱形式的能量從雷射二極體吸取。可選擇的是，透鏡和透鏡架可被結合進雷射二極體和光纖保持器間、將雷射能聚焦在光纖末端的結構內。雷射二極體藉助於固定在金屬化陶瓷基片上的電導線來被供給能量，該陶瓷基片設置在雷射二極體和散熱器之間。這種對稱設計的結構是鋼硬的，而且基本對引起類似尺寸比例平面設計中不對準的熱和機械應力不敏感。這種結構的光學管和散熱器元件在外形上是圓柱形以提供高精度部件，同時散熱器和光學管可被很容易地轉動且採用標準的機械加工設備可研磨地完成。散熱器的圓柱形狀也以極好的傳熱提供在夾緊狀態下預測試半導體的容易自動控制。該圓柱散熱器的高精度和精加工同時通過機械固定裝置提供從散熱器到輔助結構的良好傳熱。
因為散熱器和光纖保持器元件藉助於光學管被剛性地彼此連接，所以散熱器能被安裝在其它封裝結構上而不影響雷射二極體和光纖之間的關鍵對準。可以採用多個焊接點來將光纖保持器和散熱器連接在光學管上，使得藉助於各種元件間的直接物理接觸來穿過結構傳輸壓力。在對準後和焊接前，元件可以被從對準夾具釋放，但仍保持其對準。通過採用機械安裝方法例如將本發明的結構固定在輔助結構像具有熱電致冷器(TEC)元件的組件上，本發明就消除了對巨大熱偏移的需要，這種巨大熱偏移是用在將精確對準的雷射器和光纖安裝在輔助結構上的傳統方法中的焊料或有機材料像環氧樹脂所需的。


圖1是採用現有技術中已知的軟焊料鎖定方法、耦合到光纖上的雷射二極體的示圖；圖2是採用現有技術中已知的雷射焊接歐米加軛架方法、耦合到光纖上的雷射二極體的示圖；圖3是利用現有技術中已知的具有單獨X/Y和Z雷射焊的軸向設計、耦合到光纖上的雷射二極體的示圖；圖4是本發明一個實施例的橫截面圖；圖5是球保持器一個實施例的透視圖；圖6是散熱器、基片和電導線實施例的透視圖；圖7是光學管一個實施例的透視圖；圖8是本發明實施例中所用透鏡一個實施例的側視圖；圖9A是透鏡架一個實施例的透視圖；圖9B是圖9A透鏡架實施例的橫截面圖；圖9C是圖9A中的透鏡架和光學管實施例的橫截面圖；圖10是透鏡架一個可替代實施例的平面圖；圖11是光學管、散熱器和電導線實施例的側視圖，示出了用於將散熱器和光纖保持器固定在光學管上的焊接點；圖12A是分隔塊狀夾具一個實施例的側視圖；圖12B是該塊狀夾具一個替代實施例的側視圖；圖13是結合在利用熱電致冷器(TEC)的封裝件中的本發明一
具體實施例方式
現在參照附圖來說明本發明的例舉實施例。參看圖4，結構10將光學管12、光纖保持器14、雷射二極體16和散熱器18與光軸20對準地結合為一個大體剛硬組件，該組件可被放置在一個更大的光纖封裝件內。如圖5中所示，光纖保持器14外形大體是球形但可以具有平端面27、29。光纖保持器14具有與光軸20對準並容納光纖24的中心孔15。中心孔22具有接近端部26的縮小直徑以提供對光纖24末梢28可靠的裝配，其中在該端部26處光纖裝配在或從光纖保持器14露出。光纖末梢28被金屬化以便在光纖24被插入中心孔22中時光纖末梢28可被焊接到位。如果需要，光纖的表面可被拋光與光纖保持器14的平端面29平齊。在這種實施例中，光纖保持器14充當一個整體工具和拋光輔助工具。
雷射二極體16藉助於金屬化基片30安裝在散熱器18上，該金屬化基片30安放有向雷射二極體16提供能量的電導線32。基片30可以由本領域已知的諸如金屬化金剛石、金屬化陶瓷或其它材料來構成。基片30也可安裝在散熱片18上，從而提供遠離雷射二極體16的傳熱。
在操作過程中，雷射二極體16朝光纖末梢28發出或發射雷射能34。作為選擇，在光纖末梢28和雷射二極體16之間可以放置光學透鏡36，以將從雷射二極體16發出的雷射能34經由光錐37聚焦或其它方式地集中在光纖末梢28上。透鏡架38形成透鏡36和光學管12內表面間的連接體或支架。
圖6是散熱器18、基片30和電導線32實施例的透視圖。優選的是，散熱片18是圓柱杆的一部分，該圓柱杆被精確研磨具有基本均勻的直徑且具有良好的表面拋光。電導線32粘在基片30上，並在電導線32末端接觸基片30的接觸點46處形成一個金屬化中斷。
圖7是光學管12一個實施例的透視圖。光學管12包括一個兩端都開口的圓柱支撐管，和多個用於光纖保持器14的入口槽48，以及多個底部切口50。入口槽48允許光纖保持器14在裝配期間被調整並使光學管12與光軸20對準。一旦光學管12被放置在散熱器18的末端上，任意的底部切口50就使光學管12和散熱器18彼此定位。
圖8說明透鏡36一個實施例的橫截面圖。單個或多個元件透鏡可以或者單獨或者與單個透鏡支架結合來被使用。
圖9A、9B和9C是透鏡架38一個實施例的透視圖(圖9A和9C)和橫截面圖(圖9B)。透鏡36和透鏡架38是可任選的，且被用在本發明的實例中來將雷射能聚焦在光纖末梢28上以提供雷射二極體輸出與光纖端面更好的耦合。在一個實施例中，透鏡36被壓入透鏡架38內。如圖9A中所示，透鏡架38的一個實例外形大體是圓柱形，且具有環繞內表面的臺階或斜面52以提供給透鏡36可靠的裝配。臺階、斜面或其它形狀的設置是用來與透鏡或透鏡支架的實際外形相配。如橫截面圖9B所示，透鏡架38具有一個容納透鏡36的內側部分54和一個與內側部分54同心的外側部分56，在透鏡架38被安裝在結構10中時，該透鏡架38被與光學管12的內表面接觸。通過設置單獨的部分54、56，透鏡36就充分地與供熱區域分開，從而避免焊接期間可能出現的熱破環。透鏡36所安裝處區域56和區域54之間的通路可被調整來提供所需的通路間距。透鏡架38被通過銅焊、壓配合來固定在光學管的內表面上，或者通過穿透光學管12的雷射或其它熱生成束來雷射焊接在光學管12上。在如圖9C中所示的雷射焊實例中，在外側部分56和光學管12間完成一個焊接點40，使得光軸20周圍分布多個焊接點。在一個實施例中，這些焊接點繞光軸對稱地分布。
圖10示出一個替代透鏡架實施例的平面圖。透鏡架58可被分成數個單獨的塊，例如被分成四塊60-1、60-2、60-3和60-4，其中每個塊都構成透鏡架38其圓柱形狀的一段。通過沿光軸20對稱地定位這些塊60並如上所述將它們焊接在光學管12的內表面上，就在這些塊60之間形成沿光軸20平行延伸的多個槽62-1、62-2、62-3和62-4。這些槽62消除了透鏡36上可能由壓配合安裝產生的應力。透鏡架38、58都適合低成本製作，或者由片材來壓印或者由片材來形成。儘管所說明的是一個具有四個塊的實施例，但應當理解到，可以使用其它個數塊。例如，可以使用具有或者由兩塊、三塊、四塊、五塊、六塊或更多塊形成的透鏡架58。
電導線32被用Au/Ge共熔或其它合適的合金銅焊材料來銅焊在散熱器18的上平面上。雷射二極體16被用Au/Sn共熔或其它合適合的金固定在基片30上。基片30與散熱器18的對準是藉助於從散熱器18外徑的固定來實現。而雷射二極體16的對準是通過將散熱器直徑用作基準進行光學對準來實現，或者藉助於基片30上的對準標記來實現。應當注意，可使用垂直發射雷射器像VCSEL或者邊緣發射雷射器，在兩種情況中僅僅是基片30的形狀和厚度不同。
光纖保持器14具有稍微小於光學管12內直徑的外徑，以便在光纖24被光纖保持器14固定時，光纖保持器14滑進光學管12內。在特定的實例中，光纖保持器被放置與透鏡架38、58的前向邊接觸來提供與光纖的大體轉動對準，其中光纖被近似對準於光軸20來放置。
這種裝配結構的一個實施例示出在圖11中。所裝配的光學管12、光纖保持器14、光纖24、透鏡36和透鏡架38形成一個在散熱器18外徑上滑動的單元。散熱器18被恰當地定尺寸以緊密配合。光學管12被定位使得其中一個底部切口50沿電導線32被置於中心或大約中心，該電導線32從固定在散熱器18上的基片30徑向地延伸。光學管12在散熱器18上插入的深度被適當的夾持件控制。然後，藉助於指狀片51上穿透光學管圓周的數個雷射焊接點66，光學管12被焊接到散熱器18上，其中這些指狀片51將底部切口50分開。
在光學管被固定在用來放熱和機械支撐的散熱器周圍且光纖保持器14被固定在光學管12上的情況下，就開啟雷射二極體16。光纖保持器14能夠沿光軸20軸向地移動，並能夠沿光軸20以兩個角度轉動，直至光纖末梢28的中心位於雷射束的中央部，或者在使用任意的透鏡36時，光纖末梢28的中心位於被透鏡36聚焦的雷射束焦點處。然後，光纖保持器14被穿透光學管12並進入光纖保持器14內的雷射焊接點70固定。
用於構造典型實施例各部件的材料是光學管12、光纖保持器14和透鏡架38、58用科伐合金或殷鋼合金。這些材料具有低的膨脹係數。雖然也可以使用具有理想傳熱性質的其它材料，但用銅/鎢或鉬能有效地製成散熱器18。可以在散熱器18的外表面上鍍上約0.002英寸的鎳來提高可焊性，但此厚度一般並不關鍵。濺射的或電沉積的金也可被用在散熱器18的平端上以允許基片30較少量的銅焊以及允許引線接合。這些科伐合金或殷鋼合金部件理想的是機加工後是去除應力的，以得到尺寸穩定性和低膨脹係數。可以塗覆一層鎳鍍層來防止這些科伐合金部件的氧化。氮化鋁或氧化鈹陶瓷器可提供良好的導熱表面，在該表面上安裝雷射二極體16。
現在參看附圖12A和12B來說明用來從散熱器18有效移除熱的機械夾結構。散熱器18可被永久固定或為了測試的目的被固定在分隔塊80(圖12A)上或打開的夾持塊100(圖12B)上，分隔塊80和夾持塊100兩者都提供極好的機械連接和熱接觸。參看圖12A，現在描述第一夾持結構和方法。當夾緊螺釘84被上緊時，分隔塊80向分隔塊82提供高的夾持力和極好的傳熱，從而當塊層面86-1更接近於相對的塊層面86-2時就使分隔塊80的內表面與散熱器18接觸。塊層面86-2具有一個容納夾緊螺釘的螺栓孔(未示出)。分隔塊80包括有具有足夠直徑來容納散熱器18的中央孔88。
參看圖12B，現在描述夾持結構的第二實施例和方法。當通過將螺釘上緊在塊100體內的螺栓孔中來使固定帶102接觸散熱器18時，夾持塊100就提供高的夾持力和極好的傳熱。槽104具有足夠的尺寸來容納散熱器18的弧形表面。槽104可以是圓柱形、V形或其它可容納散熱器18的切口或凹區。在沿軸向的間隙受限的應用中夾持塊100是特別有用的。夾持塊100也可以帶有一軟韌性材料薄箔層來進行使用，例如置於散熱器18和槽104之間的銦層，以改善部件之間的傳熱。
分隔塊80和/或夾持塊100都可被結合在一個更大的光纖封裝件內。圖13示出用在封裝件106中的夾持塊100，其中夾持塊100被粘合在熱電致冷器108上，組件壁限定了軸向的空間。
現在參看圖14A和14B，來說明一個圖4所示和所描述的光纖保持器14的光纖保持器120的替代實施例。杆/球光纖保持器120包含一個圓柱杆部122和在一端的一個大體球形部124。中央孔126被定位穿過該杆/球光纖保持器120的中心，且橫跨杆/球光纖保持器120的整個長度。該杆/球光纖保持器120可以由一個圓柱杆來構造，該圓柱杆被在車床上製作出球形部124，或者該杆/球光纖保持器120可以通過將一個管狀套圈128壓入或安裝到一個整球或截頂球130中來製作，其中該整球或截頂球130帶有一個穿過其中心的孔(圖14C)。
該杆/球光纖保持器120具有許多有利和有益的性質。其圓柱杆部122提供一個可靠夾緊杆/球結構120的表面。該圓柱杆部122同時也提供光纖保持器14實例並不直接提供的光纖對準的參考方向。該杆/球光纖保持器120同時消除了對光學管12中入口槽48的需求，而這習慣於被用作對準期間來操縱光纖保持器14。沒有這些入口槽，光學管12的製作就被簡化，並且光學管12一般更加剛硬。使用傳統的機械工具，該杆/球光纖保持器120很容易製造。如圖14C中所示的線套128可以是用在光纖連接器中的標準陶瓷或金屬線套。這些具有極精確公差且帶有適合任何標準光纖用孔直徑的標準部件可以以很低的成本來購買。
儘管光學管12的外形基本是一個具有圓形橫截面的圓柱形，但是本發明光學管的其它實施例可以具有非圓形的橫截面。這類光學管的一個實施例提供與可能的焊接收縮有關的優點。通過在配合面被焊接時提供光纖保持器14或者杆/球光纖保持器120的球形部124(此處共同稱作球14、124)與光學管12內部的精確裝配，在冷卻和凝固過程中點焊熔核的收縮就不會使這些部件脫離軸對準。如果在球14、124接觸管壁的地方光學管的剖面大於球14、124，則就能夠將光學管從其圓柱形變形為另一非圓柱形，像三角形(或者方形、或者六邊形、或者其它形狀)(圖15A)。該管壁和變形管應當是足夠柔韌的，以便在球14、124被插入時存在著稍微緊的配合或摩擦配合(圖15B)。當管完全是圓柱形時，與緊配合相連的摩擦能夠促使球14、124卡在管12中，這是因為管的圓形橫截面是環繞球周長的最短距離。然而，因為非圓形橫截面光學管140的薄壁具有額外的長度並從而能夠稍微擴張來容納球14、124，所以變形的管140允許球形部14、124軸向地滑動及轉動。
因為管壁的柔韌性，這種變形形狀(即非圓形橫截面)的光學管140就顯著地降低了容差要求。球14、124可在寬範圍的尺寸變化上具有零徑向容差，而同時保持易於操作。採用使給定光學管局部變形的工具，就可以調節該光學管以具有合適的球幹涉級。由於光學管內表面的變形部區域始終緊密接觸球，因此在焊接期間很少可能出現徑向的未對準。在這點上，六邊形的變形管(六個接觸面)在三點焊接期間會具有較小的變形，這是因為儘管在焊接期間焊接有接觸球表面14、124的三個接觸點，但另外的三個接觸點仍舊阻止球14、124的任何移動。這種結構示出在圖15C中。
當球14、124被置於變形的光學管14內時，該變形光學管的柔韌性確保光纖保持器被操作放入對準的位置並被釋放而不用進行任何焊接。在釋放期間或之後將不會出現任何的未對準。也就是，因為指向中心的彈力和由此產生的摩擦壓力，所以對準的光纖會保持在其被放入的位置。大量的組件都能被對準在一個對準位置上並被儲存以進行隨後在不同焊接位置處的焊接。對於光學管14，能夠獲得類似的機械穩定性，但是球14、124與光學管14內表面之間的容隙必須極小。通過夾緊些微過大的圓柱形管以形成多個接觸點，如圖15C中所示，可以得到類似的效果。
用來在球14、124與管之間提供彈性適應界面的替代裝置也可被設置。在圖16A示出的一個替代實施例中，光學管150設置有一個或多個狹槽152，有利的是這些槽被平行於管軸定位。在圖17A示出的第二個實施例中，光學管160包括位於其末端的一個或多個狹槽。在光學管的壁上設置狹槽允許在光學管和球14、124之間有壓力彈性常數的更大自由度(圖16B和17B)。這些狹槽同時也提供對球14、124接觸管區域的更好觀察，這在雷射焊接過程中是有益的。
這些狹槽也提供一個將聚合材料添加到固定界面上的簡單自然手段。該有槽管結構的較大柔韌性允許在繞光軸20的轉動量很小且墊片相對薄的實施例(圖18)中，扁平邊緣的圓形墊片164用作球14、124的結構。這類墊片的邊緣也可被磨圓以接近穿過球形球的薄片。
為了清楚起見，管狀支撐朝其內對準墊片的開槽彈性作用已經描繪在附圖中，就好像管向外膨脹一樣。但是，在插入內在對準墊片164之前，光學管的開槽區域可被壓縮或稍微向內彎曲。這就促使彈性作用引起開槽區域膨脹，直至其直徑等於管未開槽區域的外徑。這種開槽管實施例具有一個額外的優點，即內在的墊片穿過光學管150、160的未開槽區域沒有任何困難。
用於粘結或焊接的杆/球對準結構的球的其它設計也可被替代使用。球是管內轉動移動的一種自然模型。當轉動受限於角度時，截頂球或者球形邊緣的墊片同時起作用。當管的壁被通過變形圓形橫截面來變得適應時，沿管軸切割管就使方形邊緣墊片周邊的區域連續接觸光學管。儘管球14、124在管壁和其表面間具有線狀的間隙，但對於方形邊緣的墊片並不是這樣。在焊料或者低粘度的液態聚合物被用來將該兩部分粘合在一起時，可以用這些材料來填充線狀間隙。參看圖19，可以在方形邊緣墊片124的周邊增加臺階166來改變該方形邊緣墊片124，從而在管內部和疊片周圍之間的界面處產生一個可控的線狀間隙168。圖20示出一個實施例，其中方形邊緣墊片124帶有一個繞其圓周來提供線狀間隙168的斜面170。
上述的實施例集中在對光學支撐管的改變來使其尺寸容許與內部接合的圓形墊片滑動配合或者彈性配合。圖21A和21B示出一個實例，其中一個柔韌的、分離指狀光纖保持器172被用來在未改變的圓柱光學管174內定位光纖24和套圈178。由光纖保持器172自身的偏斜或者由光學管174的變形可能產生彈性配合。
光纖保持器172能夠軸向地滑動，同時套圈178能夠被垂直於管軸移動以調整光纖末梢的位置。當其位置是所需的位置時，就通過光學管的熔透焊接、焊料或者施加無機或有機粘合劑來固定光纖保持器172。光學管174和光纖保持器172其指狀片之間的緊密接觸不會由於焊接收縮、膠劑收縮或焊料的收縮而引起任何相對的移動，或者僅僅引起很小的相對移動。焊接點、焊料或膠劑沿管軸的對稱設置有助於將凝固的收縮移動降至最小。
參看圖22A和22B，一個替代的實施例提供一種作為光纖保持器、與光學管174一起使用的非圓形墊片180。該非圓形橫截面墊片180的凸起部182接觸圓形橫截面光學管174的壁。光學管174在凸起部的受壓點處向外彈起，從而產生非粘合的壓配合裝配。套圈178軸向地滑動且能夠被垂直於管軸移動來調整光纖末梢的位置。採用上述的方法可將套圈178定位。
前面對本發明單模光纖耦合結構的描述已經基本上說明了被雷射焊接所固定的元件和結構。雷射焊接設備是既昂貴又複雜的。雷射焊接會產生極堅固的結構，但是即使是平衡的焊接也會由於不均衡的焊接應力而產生變形。這些不均衡的應力能夠引起變形，而這些變形又可導致光學未對準和耦合效率損耗。參看圖23A，通過採用聚合物粘合劑來將各個元件粘合在一起，本發明的一個實例減小了在結構附件臨界點處的應力。在光、紫外輻射或熱輻射的輔助下，這些粘合劑能夠快速地固定或固化。優選的是，無機材料像矽酸鹽、膠體氧化矽、膠體氧化鋁或其它陶瓷製品、水力或地質聚合物粘合劑被用在對準結構的裝配中。這些無機粘合劑可以提供一種在組件中使用粘合劑粘合的途徑而不會引入有機雜質和隨後的可靠性問題，其中組件包含有高功率的雷射二極體。一些膠體氧化矽基粘合劑提供了另外的優點，即在組件真空烘烤後，它們有效地吸收殘留的水汽，類似於其矽膠相關物。這些聚合物材料尤其是具有不同熱膨脹係數的聚合物材料的使用不會導致溫度的失調，這是因為偏移是徑向的且沿光軸對稱。光學管190沒有設置光學管12的底部切開50，以在散熱器18和光學管190之間的接點處提供增強的強度和減小的應力。這些底部切開50被光學管壁中尺寸適當和合適定位的結合孔192替代。光學管190可被定尺寸以在散熱器18的表面上壓配合。如果需要，聚合材料可被引入散熱器18表面內的孔194(圖24)中，這些孔194在散熱器18和光學管190被壓在一起的地方與光學管190中的孔192對準。或者，光學管190可被配置成具有約0.25mm深、環繞其周圍的環形或線狀槽196(圖23B)，這些環形或線狀槽196位於散熱器18和光學管190彼此接觸的區域之下。光學管190上的注入孔198提供將粘合劑注入槽154中的入口。注入或引入孔198-1的粘合劑裝滿環形槽196並出現在光學管190相對側上的孔198-2處，從而確保完全可檢驗的粘合層。類似地，杆/球光纖保持器120可以帶有與光學管190上的孔202對準的淺孔200(圖25)，從而允許放入或注入粘合劑。
現在描述一種對無焊接實施例的裝配和對準操作的實施例。基片30和柔韌的梁式引線(電導線32)被銅焊在散熱器18上並與散熱器18的表面對準(圖24)。採用本領域普通技術人員公知的標準裝配工藝，雷射二極體16被壓模安裝在基片30上並與散熱器18的表面對準。雷射二極體16被線結合，使第一電連接在電導線32上、第二電連接在散熱器18(或隨需要電連接在第二電導線上)。電導線32被向上彎曲且穿過位於光學管190較低部分上的入口槽160。入口槽160被適當地定尺寸和定位來容納電導線32。或者，透鏡36和透鏡架38、58被通過機械按壓、焊接、銅焊或粘合劑粘合操作來預裝配在光學管190中。光學管190和散熱器18被定位和按壓配合在一起以使任一粘合劑粘合部件被適當對準。接著，用粘合劑來注入粘合孔192。該粘合劑製劑可被填滿或變薄以獲得更高的強度、更低的收縮、更高或更低的粘度或更加匹配的熱膨脹係數。固定有光纖24的杆/球光纖保持器120被軸向地移動和轉動使得光纖24被軸向和徑向調整到耦合雷射束最佳的位置。具有適宜填料和粘度的粘合劑被注入杆/球光纖保持器120上的粘合孔166和光學管190上的入口槽204。該粘合劑能夠固化來將杆/球光纖保持器120固定在處於對準位置的光學管190上。從而，裝配就被完成並被準備好以前述的方式來插進更高級別的裝置中。
本發明同時也提供有將成形光纖耦合至雷射二極體的簡化設計的實施例。如果光纖的末梢被合適地成形並可以伸展越過球14、124的表面(以下稱作光纖後移或「伸出」)，則就能夠呈現耦合至雷射二極體16的高效率而不需任何透鏡元件。對於光纖保持器14、120在光學管12、140、190中軸向地滑動來進行軸向對準和球垂直於光學軸20轉動來進行X、Y對準，對準動作都是一樣的。如果光纖末梢是鑿尖形或其它形狀而不是沿光軸圓柱對稱，那麼通過將光纖保持器14、120沿光軸20進行轉動就很容易得到沿光軸20的轉動對準。
參看圖26，通過使光纖纖芯移動遠離球的中心，光纖纖芯軸(光軸210)與光學管光軸20之間的未對準角度(=sin-1ML,]]>其中M是光纖末梢的徑向移動量，L是光纖後移或伸出的長度)就能夠變得如所需那樣小。可被增加來減小獲得光纖末梢給定移動量的角度的距離是從光纖末梢到球中心的距離。槓桿臂越長，將末梢移動一個給定距離所需的角度就越小。這個距離可以位於相對於焦斑的球中心的任何一側。在光纖末梢被定位在球中心另一側的位置，存在著類似地關係(圖27)。對於光學管長度必須很短的情形，這是很有利的。
在任一的結構中，上述的公式表明對於給定的光纖末梢所需徑向移動量，通過增大光纖伸出或後移長度L，就能夠使光纖軸210與光軸20的角度未對準如所需那樣小。在實際中，光纖末梢的徑向移動所需值(M)將遠遠小於球的半徑，從而在球直徑處或球直徑內部端接光纖將提供可以接受的角度未對準。
參看圖28和29，一個實施例提供了沒有角度誤差的光纖對準。在單個球轉體下，垂直於光軸20的調節會引起光纖軸和光軸之間的角度誤差。在圖28示出的實施例中，散熱器18的末端在光學管(12、140、150、166)壓在散熱器18處的區域中包含有一段球形220，使得垂直於光軸20的調節不會出現圖29所示的角度誤差。
另一方面，本發明提供一種平面化散熱器轉體對準光纖的耦合設計，尤其適合於邊緣發射雷射器和鑿尖透鏡光纖。對於被預篩選的設置在基座上的邊緣發射雷射器，適宜將其安裝在平面基片底座上並與該平面基片底座用導線互連。藉助於鑿尖形光纖而不用任何其它的光學元件，邊緣發射雷射器也經常具有適合耦合光纖的發射圖案。圖30A和30B所示的實施例可用於這類應用。結構240包括平面散熱器242，其上安裝有光學管244。光學管244包圍著一個杆/球光纖保持器120。光纖24被以上述的方式固定在光纖保持器120上。光纖末梢246伸出光纖保持器120，並被成形以有效地耦合雷射二極體250的發射。散熱器242可以由金屬化的圖案陶瓷製品構成，以對雷射二極體和輔助的電學元件像光電二極體、BeO或AlN散熱器或者其它合適的陶器或者其它具有良好導熱性的材料進行定線(route)。光學管244可由科伐或殷鋼或其它合適的熱匹配材料(即匹配於陶瓷散熱器)製得。光纖保持器120可由陶瓷套圈像ST、LC、MV或其它規格的陶瓷套圈製得，並被壓入由科伐或殷鋼或者其它合適熱匹配材料製得的球形邊緣的墊片(或銅焊或粘合，有機或者無機)內。或者，光纖保持器120可由壓入鍍鎳科伐墊片內的Al2O3製得，該鍍鎳科伐墊片具有等於或大體等於光學管244內直徑的球形邊緣半徑。光學管244的內部與光纖保持器120之間的配合被定尺寸使得光纖保持器120在光學管內滑動但在釋放時可保持在適當的位置上。光學管244可由在鎳上鍍金的科伐來製得，並被固定在BeO基片上，其中用Au/GE共熔或其它合適的高溫焊料在基片頂面上構圖並使之金屬化。或者，金屬管244可如上面實例所述那樣被局部變形。採用Au/SN共熔或者其它合適的無熔劑或加溶劑焊料，雷射二極體基座組件248被固定在與光學管244對準的BeO基片上。
該光纖保持器120組件帶有一插入穿過陶瓷套圈上孔的鑿刀端部形狀的光纖，使得採用一種填充有適宜固化的粘合劑的膠體氧化矽玻璃，末梢246越過套圈的末端延伸一段很短的距離。該帶有光纖的光纖保持器120組件通過軸向地滑動與雷射二極體250對準，並通過轉動使其鑿尖與發射圖案對準，移動垂直於光軸20的外杆部分以使光纖末梢246獲得光學耦合最大值，處於接觸光纖保持器120其球半徑位置的光學管244在用來將光纖保持器120固定在適當位置的三個徑向對稱焊接點處被穿透。或者，通過使低粘度的無機粘合劑進入非接觸光纖保持器120其球半徑周邊和光學管244內部之間存在的線狀間隙，來將光纖保持器120固定在適當的位置上。
在光學管244的周邊上可以設置孔，以方便粘合劑材料的進入。這種粘合劑可以固化。通過在陶瓷散熱器242的金屬化底部和外殼基座或TEC間使用低溫度的焊料，該整個連結組件可被固定在外殼基座或熱電製冷器上。
本發明也提供一種將光纖聚合粘合地耦合在雷射二極體組件上的結構和方法。有機或無機或者既有機又無機的聚合材料是用於需要精確對準的部件的有益裝配用具。但是，它們具有一些缺點，即在聚合或蒸發期間容易收縮，而且一般具有不同於與其連接在一起的材料的膨脹係數。低粘度液體具有能被吸入薄間隙或孔的性能，這被稱作毛細作用或吸液(wicking)。如果兩個具有粗糙表面的部件完成，則在表面上存在的天然出現或有意生成的一系列孔或通道就被緊密接觸地放置。施加在界面一個區域上的一薄液體或分散或膠體層被吸入界面的孔和通道內。如果該液體聚合併粘合在界面的表面上，則該兩個部件將被接連。即使在聚合過程期間出現顯著的收縮，該兩部件間的關係也不會存在尺寸變化，這是因為部件開始就彼此緊密的接觸。特別是如果出現收縮，則因為粘合層的很小厚度以及膨脹會出現在毛細管和通道其未完全充滿聚合物的空穴區內，所以溫度偏移期間的任何膨脹都不會在兩部件間引起移動或引起很小的移動。這種描述也適用於粗糙表面部件間的線接觸。
圖31A和31B示出本發明含有上述相同概念的一個實施例。結構270採用一個剛性平面基板272，該剛性平面基板272具有一個安裝在升起基座276上的雷射二極體274。基板272隨需要具有一個便於電學連接的導電圖278。輔助的部件和結構像光電二極體280、熱敏電阻和類似的部件也可包括在該結構270中。在該平面基板272上、雷射二極體274之間設置有一個帶有槽溝道284的滑動對準板282。該溝道284遠離平面基板272朝向，並被粗略地中心定位且與雷射輻射軸對準。包含有適當尺寸和形狀的光纖288的光學管被置於溝道284中，其中光纖288耦合雷射二極體的輸出光，光學管具有與溝道284寬度接近相等的直徑。隨需要沿X、Y、Z、θ、α、β的一個或多個來操作光學管286以將雷射最優地耦合進光纖內。在操作光學管286的過程中，光學管286在溝道284內移動，對準板282接觸平面基板272來進行滑動和轉動。具有合適構成和粘度的很少量無機粘合劑被吸入(wick)對準板282和平面基板272間的間隙290內。類似的材料被沿管兩側的線狀間隙292吸入。由溶劑蒸發或與表面材料的反應而引起的聚合將兩個部件鎖定在一起。隨後在真空或不在真空下的升溫處理將聚合物完全固化並將任何殘留的溶劑除去。完成的組件可以粘合在其它的結構上，像組件內的底板或組件內部的熱電致冷器。平面基板272可以由被金屬化和構圖以在滑動對準板282的位置處暴露陶瓷粗糙表面的放電(fired)BeO(或AlN)構造。基座276可以由在兩側被金屬化和構圖以允許雷射器陰極和陽極連接的BeO或AlN構造。基座276可以包括一個用合適的焊料合金像金/錫合金合金固定在平面結構上的預篩選的子組件。光學管286可以由膨脹值與對準板接近相等的玻璃或陶瓷製成。對準板282可以由膨脹值接近等於平面基板的陶瓷像BeO或AlN或Al2O3製成。
由膠體氧化矽、膠體氧化鋁或其組合物製成且具有矽酸鈉(或矽酸鉀)的粘合劑無機聚合物可被用於低粘度部件。適當玻璃或陶瓷粉末的填料可被用作在聚合材料被吸入孔和溝道位置處和線在光學管286接觸處的低收縮性質容器。在完成聚合固化之後，可以用低溫焊料像銦/錫共熔、銦銀共熔或鉍/錫合金將組件固定在外殼基座或TEC上。
從前面的描述可以明白，本發明提供多個對準和連接結構及方法。通過將兩個部件一起鎖定在球和管結構內的自對準低能輸入方法來提供更進一步的這種結構和方法。管中的球、變形管中的球和此處描述的管結構中的墊片通常一旦在被調節到適當的對準時都被相對於彼此永久地固定。雷射或其它焊接、與有機和無機粘合劑的粘合、錫焊和銅焊已經作為連接部件的方法被說明。這些方法一般包括將材料以軸對稱的方式置於兩個部件間的接點處，使得連接材料固化期間的收縮不會引起孔內部件的轉動。如果在要連接的兩個部件間可能有確定連接材料位置的接觸區域，則就能確保材料的自動對稱。這種情形是可能的，即如果兩部件上要連接的材料或塗層形成一種合金，或者如果一個部件或兩個部件上的塗層在低於部件自身熔點之下的溫度處熔化。即使用來產生熔化區域的熱並未被對稱供應，也會僅在接觸點處出現一個連接。這種思想另外的優點在於該結構需要較少的能量輸入來產生接點。能量的減少就意味著失真、移動和殘餘應力的降低。
在一些實施例中，如果使用雷射焊的話，採用很輕微的壓配合來被置於光學管中的球形光纖保持器部分要用雷射焊接來固定在管內，假設圍繞管軸的三個徑向對稱焊接點(分開120度)具有很小的軸向放置誤差，那麼在焊接收縮期間一些球就可能出現轉動。
通過在光學管的內表面上設置金的薄電鍍並在光纖保持器的球形部上設置錫的薄電鍍，則當雷射能降低至一點時，其中該點在包含有管與球間階車的區域處將管壁加熱至300℃，管與球間的連接位置就僅出現在金/錫合金形成和固化位置的接觸點處。即使是熱並未集中在接觸位置，連接位置也位於精確的接觸點處。因為雷射器必須將光學管僅加熱至300℃而不是加熱至管的熔點，所以以熱形式的更少能被傳遞至管和光纖保持器。在焊接期間會出現較少的失真。對於雷射焊接，存在著其它顯著的優點，即在管表面處由燒蝕的金屬出現的對結構的衝擊被減小或消除。
為了例示和說明的目的，已經給出了本發明具體實施例的前述描述。但它們並不是窮盡的或並無意將本發明限制到披露的精確形式，很顯然，按照上述的教導，許多改進和改變都是可能的。這些實例的選擇和描述都是為了最好地說明本發明的原理和其實際的應用，從而使本領域的技術人員能夠最好地利用本發明和各個具有隨特定使用所做改進的實例。本發明的範圍應當由所附權利要求及其等同物來限定。
權利要求
1.一種用於將光纖與光源對準的裝置，包括一光纖保持器；一散熱器；和一大體管狀的接口件，具有沿其中心的中心軸、第一開口端和第二開口端，該接口件通過該第一開口端容納所述光纖保持器、通過該第二開口端容納該散熱器，所述光纖保持器容納光纖並使該光纖與所述中心軸對準。
2.如權利要求1的裝置，還包括與所述中心軸對準的一光源，該光源置於所述散熱器和所述光纖保持器之間的接口件內。
3.如權利要求2的裝置，其中所述光源包括雷射二極體。
4.如權利要求3的裝置，其中所述雷射二極體包含一連接，通過該連接所述雷射二極體接收能量，所述接口件包含一孔徑，電極通過該孔徑將所述雷射二極體連接在一電源上。
5.如權利要求1的裝置，還包括與所述中心軸垂直對準的一透鏡，該透鏡置於所述散熱器和所述光纖保持器之間。
6.如權利要求5的裝置，還包括一透鏡和一透鏡架，該透鏡架置於透鏡周圍並固定在所述接口件的內表面上。
7.如權利要求1的裝置，其中所述光纖保持器包括一大體球形部，該球形部具有一中心和一尺寸足以容納所述光纖的溝道，該溝道穿過所述光纖保持器大體球形部的中心。
8.如權利要求7的裝置，其中所述光學管包括圍繞所述球形部周邊的一環形槽，該環形槽容納有當所述光纖保持器接觸所述接口件時用來將所述光纖保持器固定到所述接口件上的粘合材料。
9.如權利要求7的裝置，其中所述光纖保持器包括至少一個線狀間隙，該線狀間隙容納有當所述光纖保持器接觸所述接口件時用來將所述光纖保持器固定到所述接口件上的粘合材料。
10.如權利要求1的裝置，其中所述光纖保持器包括一大體球形部件和一大體圓柱形部件，具有各自中心軸的該球形部件和圓柱形部件以及具有足夠長的直徑來容納所述光纖的一溝道被沿各自的中心軸設置。
11.如權利要求1的裝置，其中所述光纖保持器包括一大體球形部，該球形部具有一中心和一尺寸足以容納所述光纖的溝道，該溝道穿過該大體球形部的中心。
12.如權利要求1的裝置，其中所述光纖保持器被用壓配合固定在所述接口件上。
13.如權利要求12的裝置，其中通過插入所述光纖保持器以提供壓配合，來擴張所述接口件。
14.如權利要求1的裝置，其中所述光纖保持器通過聚合粘合固定在所述接口件上。
15.如權利要求1的裝置，其中所述光纖保持器被焊接在所述接口件內的適當位置上。
16.如權利要求1的裝置，其中所述光纖保持器具有非圓形的剖面以提供所述光纖保持器和所述接口件間的離散接觸點。
17.如權利要求1的裝置，其中所述散熱器通過聚合粘合固定在所述接口件上。
18.如權利要求17的裝置，其中所述散熱器具有圓柱形狀，且包括多個含有聚合物粘合材料的孔，該聚合物粘合材料用來在當所述散熱器接觸所述接口件時將所述散熱器固定在所述接口件上。
19.如權利要求17的裝置，其中所述散熱器包括至少一個線狀間隙，該線狀間隙容納有當所述散熱器接觸所述接口件時用來將所述散熱器固定在所述接口件上的粘合材料。
20.如權利要求1的裝置，其中所述散熱器被焊接在所述接口件內的適當位置上。
21.如權利要求1的裝置，其中所述散熱器被壓配合在所述接口件內。
22.如權利要求1的裝置，其中所述光纖保持器、散熱器和接口件被固定在一夾持塊上。
23.如權利要求22的裝置，其中所述夾持塊包圍所述光纖保持器、散熱器和接口件。
24.如權利要求22的裝置，其中所述光纖保持器、散熱器和接口件被綑紮在所述夾持塊之上。
25.如權利要求1的裝置，其中所述接口件包括允許在所述接口件內進行所述光纖保持器對準的入口槽。
26.一種用於將雷射二極體與光纖末梢對準的接口件結構，該接口件具有大體圓柱形狀，且具有轉動中心軸、第一開口端和第二開口端，該第一開口端被適當地定尺寸來容納夾持光纖一端部的光纖末梢保持器，該第二開口端被適當地定尺寸來容納散熱器和雷射二極體，使得該雷射二極體和光纖保持器被保持大體與所述中心軸對準。
27.如權利要求26的接口件結構，其中所述結構的圓柱形狀包括一中心部，其中該中心部在壓配合下擴張來容納所述光纖保持器。
28.如權利要求27的接口件結構，其中所述中心部被稍微變形以具有非圓形的橫截面。
29.如權利要求26的接口件結構，還包括多個入口槽，這些入口槽靠近所述第一端定位且平行於所述中心軸延伸。
30.如權利要求26的接口件結構，還包括一入口槽，該入口槽靠近所述第二端定位以對安裝在所述雷射二極體上的一電極提供入口。
31.一種光纖保持器，包括一具有中心溝道的大體球形體，該溝道穿過所述球形體從一側延伸並在相對的一側終止，使得該溝道被適當地定尺寸來容納帶有末梢並將該末梢夾持在固定位置上的一光纖。
32.如權利要求31的光纖保持器，其中所述中心溝道在所述相對側被逐漸減小至一縮減直徑。
33.如權利要求31的光纖保持器，其中所述球形體被截頂以在所述相對側上提供一平面，使得當所述光纖被插入所述光纖保持器中時，所述末梢與該平面平齊。
34.如權利要求31的光纖保持器，還包括一具有第二中心溝道的大體圓柱形體，該圓柱形體靠近所述球形體定位，使得所述球形體的中心溝道與該第二中心溝道對準。
35.如權利要求34的光纖保持器，其中所述圓柱形體安裝在所述球形體上。
36.如權利要求34的光纖保持器，其中所述球形體和所述圓柱形體被結合成單個部件。
37.一種用於將光源與帶有末梢的光纖對準的方法，當光從該光源發出時，光被傳向光纖的末梢，該方法包括將所述光纖的末梢置於一適當尺寸的光纖保持器中，以在具有中心軸的一大體管狀部件內進行裝配；將所述光纖保持器和光纖插入所述管狀部件內；將所述光源插入所述管狀部件內，使得所述光源靠近所述光纖末梢定位；定位所述末梢以大體與所述中心軸對準；和定位所述光源以大體與所述中心軸對準，使得所述末梢和所述光源彼此相對。
38.如權利要求37的方法，還包括將一散熱器安裝在所述光源上。
39.如權利要求38的方法，其中將所述光源插入所述管狀部件內包括將所述散熱器壓配合在所述管狀部件上。
40.如權利要求37的方法，其中將所述光纖保持器插入所述管狀部件內包括將所述光纖保持器安裝在所述管狀部件上。
41.如權利要求37的方法，其中將所述光纖保持器插入所述管狀部件內還包括將所述光纖保持器焊接在所述管狀部件上。
42.如權利要求37的方法，其中將所述光纖保持器插入所述管狀部件內還包括將所述光纖保持器粘合在所述管狀部件上。
43.如權利要求37的方法，其中將所述散熱器插入所述管狀部件內還包括將所述散熱器焊接在所述管狀部件上。
44.如權利要求37的方法，其中將所述散熱器插入所述管狀部件內還包括將所述散熱器粘合在所述管狀部件上。
45.如權利要求38的方法，還包括將所述管狀部件、光源、光纖和散熱器置於一夾持塊中。
46.一種用於將光纖與光源對準的裝置，包括一光纖保持器，具有一大體球形部，該球形部具有中心軸和尺寸足以容納光纖一端處末梢的溝道，該溝道被定位被穿過該光纖保持器大體球形部的中心；一散熱器；一大體管狀接口件，具有沿其中心的中心軸、第一開口端和第二開口端，該接口件通過該第一開口端容納所述光纖保持器、通過該第二開口端容納該散熱器，所述光纖保持器容納光纖並使該光纖與所述中心軸對準；以及一雷射二極體，與所述中心軸對準且被置於所述散熱器和所述光纖保持器之間的接口件內，該雷射二極體安裝在所述散熱器上，以使由雷射二極體的運行產生的熱被所述散熱器吸取。
全文摘要
一種結構，提供在單個安裝過程中雷射二極體(16)和光纖(24)間的軸向和徑向對準。該結構結合有光學管(12)、光纖保持器(14)、雷射二極體(16)和散熱器(18)。光纖保持器(14)在光學管(12)的一端處被固定在內表面上，並保留一段與雷射二極體軸向對準且緊密接近的光纖。散熱器被置於光學管(12)的相對端內，用於從雷射二極體吸取以熱形式的能量。該雷射二極體藉助於連接在金屬化陶瓷基片上的電導線來提供能量，其中基片設置在雷射二極體和散熱器之間。這種結構的對稱設計是剛性的，而且基本對於熱和機械應力不敏感，而這些熱和機械應力會引起在類似尺寸比例平面設計中的不對準。該結構的光學管(12)和散熱器元件基本上是圓柱形狀，以提供高精度的部件，同時散熱器和光學管(12)可被很容易地轉動且採用標準的機械加工設備可研磨地完成。
文檔編號G02B6/42GK1474951SQ01818971
公開日2004年2月11日 申請日期2001年9月28日 優先權日2000年9月28日
發明者戴維·M·羅斯, 戴維 M 羅斯 申請人:極速網聯公司