一种可调谐激光器组件的制作方法

1.本技术涉及光通信技术领域，尤其涉及一种可调谐激光器组件。


背景技术：

2.激光器作为一种能发射激光的装置，已应用于各个领域；其中可调谐激光器为在一定范围内可改变激光输出波长的激光器，这种激光器用途更加广泛，可用于光谱学、医学等领域。
3.可调谐激光器的封装尺寸影响其应用，当可调谐激光器封装较大时，难以适用一些场景，比如用于相干光模块中的外腔式可调谐激光器模组，由于通过起连接作用的一硬性电路板和一柔性电路板与相干光模块电连接，导致该可调谐激光器模组的体积很大，难以适应光模块封装内部空间小的使用要求。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种可调谐激光器组件，以提供一种封装尺寸小的可调谐激光器组件。
5.本技术提供的可调谐激光组件，包括：
6.封装腔体，一侧设有连接管脚，内部设有陶瓷基板；
7.所述连接管脚，用于实现所述可调谐激光器组件的对外直接连接；
8.所述陶瓷基板，表面分别设有若干功能电芯片；
9.所述功能电芯片分别设为裸芯片。
10.本技术提供的可调谐激光器组件中，包括封装腔体，封装腔体一侧设有连接管脚，内部设有陶瓷基板；连接管脚用于实现可调谐激光器组件的对外连接；陶瓷基板表面分别设有第一电芯片、第二电芯片、第三电芯片、第四电芯片、第五电芯片和第六电芯片；且各电芯片均以裸芯片的形式设于封装腔体的内部；结合上述可知，可调谐激光器组件中，通过连接管脚直接对外连接，且将原本设于起连接作用的硬性电路板表面的各电芯片均设于封装腔体内，因此可省去起连接作用的硬性电路板和柔性电路板，进而减小可调谐激光器组件的封装尺寸。
附图说明
11.为了更清楚地说明本公开中的技术方案，下面将对本公开一些实施例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公开的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，以下描述中的附图可以视作示意图，并非对本公开实施例所涉及的产品的实际尺寸、方法的实际流程、信号的实际时序等的限制。
12.图1为根据一些实施例的传统方案中可调谐激光器组件对外连接方式示意图；
13.图2为根据一些实施例的一种可调谐激光器组件整体结构图；
14.图3为根据一些实施例的一种可调谐激光器组件的简化示意图；
15.图4为根据一些实施例的一种可调谐激光器组件对外连接示意图；
16.图5为根据一些实施例的一种可调谐激光器组件的结构图；
17.图6为根据一些实施例的一种可调谐激光器组件的结构图；
18.图7为根据一些实施例的一种可调谐激光器组件的局部结构图；
19.图8为根据一些实施例的一种可调谐激光器组件对外连接关系示意图；
20.图9为根据一些实施例的一种可调谐激光器组件对外连接固定方式示意图一；
21.图10为根据一些实施例的一种可调谐激光器组件对外连接固定方式示意图二。
具体实施方式
22.如图1所示，为一种传统方案所使用的可调谐激光器组件，为了与下述可调谐激光器组件进行区分，该可调谐激光器组件描述为可调谐激光器200；可调谐激光器200对外电连接，在一些实施例中，可调谐激光器200与光模块进行电连接，如一种相干光模块，相干光模块包括电路板300；具体地，可调谐激光器200通过pin脚与硬性电路板200a的一端电连接，硬性电路板200a的另一端与柔性电路板200b电连接，然后通过柔性电路板200b将硬性电路板200a和电路板300连接在一起，进而实现可调谐激光器200与相干光模块的电连接。从上述可知，可调谐激光器200由于包括硬性电路板200a和柔性电路板200b，导致封装尺寸较大，难以适用于内部空间有限的相干光模块中。
23.如图2所示，为本技术实施例所提供的可调谐激光器组件100，图3为图2的简化形式，可调谐激光器组件100包括封装腔体110，在封装腔体110的一侧设有连接管脚120，另一侧设有光纤适配器130；封装腔体110内部设有光组件(如可调谐滤波器等)和电组件，连接管脚120包括若干引脚，用于实现可调谐激光器组件100的对外连接，如在一些实施例中，可调谐激光器组件100通过连接管脚120直接与光模块进行电连接；光纤适配器130用于将可调谐激光器组件100产生的光进行传输，在一些实施例中，可调谐激光器组件100产生的光作为相干光模块的光源即本振光。
24.本技术实施例中，将原本设于硬性电路板200a的各功能电芯片均转移至封装腔体110内，然后通过连接管脚120直接对外电连接，进而省去硬性电路板200a和柔性电路板200b，减小可调谐激光器组件的封装尺寸；在一些实施例中，各功能电芯片均以裸芯片的形式设于封装腔体110内，裸芯片具有与封装芯片相同的功能，且裸芯片具有较小的尺寸，从而避免电芯片占用封装腔体110内部过多空间。
25.在一些实施例中，原本设于硬性电路板200a的各功能电芯片的形式可以为单一电芯片或单一控制电路，也可以为多功能集成芯片或集成电路，为了方便描述，统一描述为电芯片；在本技术的一些实施例中各功能电芯片组成功能电芯片组，功能电芯片组可分别包括第一电芯片、第二电芯片、第三电芯片、第四电芯片、第五电芯片和第六电芯片。各电芯片用于实现可调谐激光器组件100的供电或信号传输。
26.在一些实施例中，第一电芯片、第二电芯片、第三电芯片、第四电芯片、第五电芯片和第六电芯片分别为mcu161、电源转换芯片162、tec控制电路163、多路电流驱动芯片164、锁波控制芯片165和传感器状态监控芯片166。
27.如图4所示，可调谐激光器组件100一侧设有连接管脚120，光模块的电路板300表
面设有焊盘组310，连接管脚120一端直接与焊盘组310电连接，从而实现可调谐激光器组件100通过连接管脚120实现对外连接。在一些实施例中，为了固定可调谐激光器组件100，本技术实施例提供了两种固定可调谐激光器组件100的方式，具体方式如图9和图10所示，如图9所示，以可调谐激光器组件100与相干光模块电连接为例，在可调谐激光器组件100的封装腔体110的四个角的侧边分别设有固定管脚110a，四个固定管脚110a为封装腔体四个角的侧边延伸得到的，分别与电路板300上的焊盘焊接连接，从而将可调谐激光器组件100固定在电路板300表面，增加可调谐激光器组件100的稳定性；如图10所示，在可调谐激光器组件100的封装腔体110的底端，具体地在封装腔体110四个角的垂直向下区域分别设有固定柱110b，相应地电路板300表面贯穿设有固定孔，固定柱110b从电路板300的第一表面伸入至固定孔内，延伸至电路板300的第二表面上，并在电路板300的第二表面与电路板300进行焊接连接，从而将可调谐激光器组件600固定在电路板300表面，增加可调谐激光器组件100的稳定性。
28.如图5-7所示，mcu161、电源转换芯片162、tec控制电路163、多路电流驱动芯片164、锁波控制芯片165和传感器状态监控芯片166设于封装腔体110内部；封装腔体110内部设有陶瓷基板140，陶瓷基板140表面设有走线和焊盘组150，陶瓷基板140表面还分别设有mcu161、电源转换芯片162、tec控制电路163、多路电流驱动芯片164、锁波控制芯片165和传感器状态监控芯片166；即mcu161、电源转换芯片162、tec控制电路163、多路电流驱动芯片164、锁波控制芯片165和传感器状态监控芯片166以设于陶瓷基板表面的形式设于封装腔体内部。
29.在一些实施例中，陶瓷基板140设于靠近连接管脚120的位置处，这样便于打线连接；且陶瓷基板140设于靠近光纤适配器130的位置处，由于陶瓷基板140表面设置的各电芯片在工作时产生热量，将陶瓷基板140设于靠近光纤适配器130的位置处则可以靠近光口设置，进而避免这些电芯片所产生的热量对可调谐激光器组件产生较大的影响。
30.如图8所示，mcu161，分别与为tec控制电路163、多路电流驱动芯片164、锁波控制芯片165和传感器状态监控芯片166电连接；电源转换芯片162用于向mcu161、tec控制电路163、多路电流驱动芯片164、锁波控制芯片165和传感器状态监控芯片166供电；tec控制电路163与tec电连接，多路电流驱动芯片164与增益芯片、滤波器电连接，锁波控制芯片165与锁波器件电连接，传感器状态监控芯片166供电与tec、滤波器、光探测器电连接。
31.mcu161，分别与为tec控制电路163、多路电流驱动芯片164、锁波控制芯片165和传感器状态监控芯片166电连接；进一步，焊盘组150包括第一焊盘，连接管脚120包括第一引脚，mcu161与第一焊盘电连接，第一焊盘与第一引脚电连接，第一引脚与电路板300表面的mcu电连接，进而实现mcu161与电路板表面的mcu的电连接。
32.电源转换芯片162，设于封装腔体110内，用于向mcu161、tec控制电路163、多路电流驱动芯片164、锁波控制芯片165和传感器状态监控芯片166供电；进一步，焊盘组150包括第二焊盘，连接管脚120包括第二引脚，电源转换芯片162与第二焊盘电连接，第二焊盘与第二引脚电连接，第二引脚与电路板300表面的供电引脚电连接，进而实现电源转换芯片162与电路板300表面的供电引脚的电连接，以使电源转换芯片162获得供电。具体地，mcu161、tec控制电路163、多路电流驱动芯片164、锁波控制芯片165和传感器状态监控芯片166各自所需的工作电压不同，因此电源转换芯片162用于将从电路板300上获得供电电压转换成各
个功能电芯片所需要的工作电压，具体地，电源转换芯片162从电路板300上所获得供电电压通常为3.3v；具体地，电路板300一端的表面设有金手指，其中金手指包括供电引脚，上位机通过供电引脚向光模块供电，使得光模块获得供电。连接管脚630中包括第二引脚，第二引脚一端与前述电源引脚电连接，另一端与电源转换芯片162电连接，从而使电源转换芯片162从上位机处获得供电，并进行电压的转换，以分别向mcu161、tec控制电路163、多路电流驱动芯片164、锁波控制芯片165和传感器状态监控芯片166输入各自的工作电压。
33.tec控制电路163，设于封装腔体610内，与mcu161电连接；为了调谐封装腔体610内部温度，避免其温度过高，通常在封装腔体610内部设有tec；tec控制电路163与tec电连接，以向tec供电；具体地，tec控制电路163在mcu161输出控制信号的作用下，向tec输出不同大小的电流，进而对tec进行加热或制冷，以调谐封装腔体610内部温度。
34.多路电流驱动芯片164，设于封装腔体610内，与mcu161电连接；封装腔体610内部设有波长选择组件，通过对波长选择组件进行加热至一定温度，可将特定波长的光筛选出来；本技术实施例中采用多路电流驱动芯片164对波长选择组件进行加热，进一步对波长选择组件的加热电阻进行加热，以通过温度调谐将特定波长的光筛选出来；封装腔体110内部还设有增益芯片，波长选择组件通常包括游标滤波器，即包括第一滤波器和第二滤波器，如第一标准具和第二标准具；增益芯片产生宽光谱，然后分别向第一标准具和第二标准具输出特定电流，将第一标准具和第二标准具加热至特定温度，则可从宽谱光中筛选出特定波长的光；在一些实施例中，通过向增益芯片输出偏置电流，向第一标准具和第二标准具输出特定电流；采用多路电流驱动芯片164以实现多通道电流的输出，多路电流驱动芯片164在mcu161输出控制信号的作用下，向波长选择组件提供不同大小的电流，以对波长选择组件进行温度调谐，以实现精准调谐波长。
35.锁波控制芯片165，设于封装腔体610内，与mcu161电连接；将特定波长的光筛选出来后，需对其进行锁波，以进行波长的锁定；通常封装腔体610内部设有锁波器件，本技术实施例中，锁波控制芯片165在mcu161输出控制信号的作用下，向锁波器件发出指令以进行锁波，从而实现波长的锁定；在一些实施例中，锁波器件包括波长误差信号检测部件和移相器，通过对移相器改变谐振腔的腔长，进而将谐振腔的腔模锁定在与波长选择组件所选择的波长相重合的位置，进而实现锁波功能。
36.传感器状态监控芯片166，设于封装腔体610内，与mcu161电连接；通常波长选择组件中设有温度传感器，以对其进行温度的监测，实现精准调谐温度，本技术实施例中，传感器状态监控芯片166采集温度传感器的数值，然后将采集结果反馈至mcu161，mcu161根据接收到的结果进行分析后，重新调整所发出的控制信号，以实现对波长选择组件温度的精准调谐，进而实现精准调谐波长。
37.本技术实施例中，将原本设于硬性电路板200a的电器件均转移至封装腔体110内，然后通过连接管脚120直接对外电连接，进而省去硬性电路板200a和柔性电路板200b，减小可调谐激光器组件的封装尺寸；在一些实施例中，通过仿真测试，本技术提供的可调谐激光器模组与传统可调谐激光器进行比较，其在宽度上缩短60％,厚度减少35％，长度基本不变。
38.在一些实施例中，mcu161、电源转换芯片162、tec控制电路163、多路电流驱动芯片164、锁波控制芯片165和传感器状态监控芯片166以裸芯片的形式设于封装腔体610内部，
裸芯片的结构可以避免其占用封装腔体610的较多空间，为将各电芯片设于封装腔体110内部，从而省去硬性电路板200a和柔性电路板200b创造有利条件。
39.同时，本技术实施例通过将各电芯片以裸芯片的形式设于可调谐激光器组件的内部时，各电芯片与相应光学器件距离较近，可提高各电芯片的工作效率及光学器件的响应速率；
40.本技术实施例通过将各电芯片以裸芯片的形式设于可调谐激光器组件的内部，然后通过连接管脚直接实现对外连接，从而去掉硬性电路板和柔性电路板，然后通过连接管脚与电路板直接电连接。本技术中可调谐激光器组件封装体积较小，以适应光模块封装内部空间小的使用场景，增加其应用范围。
41.以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开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公开揭露的技术范围内，想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种可调谐激光器组件，其特征在于，包括：封装腔体，一侧设有连接管脚，内部设有陶瓷基板；所述连接管脚，用于实现所述可调谐激光器组件的对外直接连接；所述陶瓷基板，表面设有功能电芯片组，所述功能电芯片组包括若干个功能电芯片；所述功能电芯片组，包括电源转换芯片，用于为其他功能电芯片供电；所述功能电芯片，与所述连接管脚电连接，用于实现所述可调谐激光器组件的供电或信号传输。2.根据权利要求1所述的可调谐激光器组件，其特征在于，所述功能电芯片包括第一电芯片、第二电芯片、第三电芯片、第四电芯片、第五电芯片和第六电芯片；所述第一电芯片，设为mcu；所述第二电芯片，设为所述电源转换芯片，用于为所述第一电芯片、所述第三电芯片、所述第四电芯片、所述第五电芯片和所述第六电芯片供电；所述第三电芯片，设为tec控制电路；所述第四电芯片，设为多路电流驱动芯片；所述第五电芯片，设为锁波控制芯片；所述第六电芯片，设为传感器状态监控芯片。3.根据权利要求2所述的可调谐激光器组件，其特征在于，所述陶瓷基板设于靠近所述连接管脚的一侧；所述陶瓷基板表面设有焊盘；所述连接管脚一端与所述陶瓷基板表面的焊盘电连接，另一端实现对外电连接。4.根据权利要求3所述的可调谐激光器组件，其特征在于，所述陶瓷基板表面设有第一焊盘和第二焊盘；所述连接管脚包括第一引脚和第二引脚；所述第一焊盘，一端与所述mcu电连接，另一端与所述第一引脚电连接；所述第二焊盘，一端与所述电源转换芯片电连接，另一端与所述第二引脚电连接。5.根据权利要求1所述的可调谐激光器组件，其特征在于，所述封装腔体的侧边分别设有固定管脚；所述固定管脚，用于实现所述可调谐激光器组件对外固定连接。6.根据权利要求1所述的可调谐激光器组件，其特征在于，所述封装腔体的底端分别设有固定柱；所述固定柱，用于实现可调谐激光器组件对外固定连接。

技术总结
本申请提供的可调谐激光器组件中，包括封装腔体，封装腔体一侧设有连接管脚，内部设有陶瓷基板；连接管脚用于实现可调谐激光器组件的对外连接；陶瓷基板表面分别设有各不同功能的电芯片，且各不同功能的电芯片均以裸芯片的形式设于封装腔体的内部；结合上述可知，可调谐激光器组件中，通过连接管脚直接对外连接，且将原本设于起连接作用的硬性电路板表面的各电芯片均设于封装腔体内，因此可省去起连接作用的硬性电路板和柔性电路板，进而减小可调谐激光器组件的封装尺寸。谐激光器组件的封装尺寸。谐激光器组件的封装尺寸。


技术研发人员：濮宏图 王海山 李磊 王洪义 姚建伟 周作琪
受保护的技术使用者：青岛海信宽带多媒体技术有限公司
技术研发日：2022.11.30
技术公布日：2023/7/20