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专利名称：半导体激光器安装对准和校准的方法
技术领域：
本发明属于半导体技术领域，特别是指一种光电子技术领域中半导体激光器安装对准和校准的方法。
背景技术：
70年代以来，由于光导纤维技术和半导体激光器的重要突破，导致以光纤通讯、光纤传感、光信息存储、光信息处理与显示等为代表的光信息技术的蓬勃发展。反过来又促进了半导体激光器更为广泛的应用。而在半导体激光器的大部分应用中，均涉及到半导体激光器与光纤的耦合。如何提高激光器与光纤的耦合效率成为半导体激光器的关键技术。半导体激光器与光纤的耦合封装方式主要有同轴封装，双列直插，蝶形封装、带射频接口的封装等等。同轴封装具有寄生参数小、工艺简单、成本低等优点而广泛用于LED、LD和光接收器件和组件封装。整个同轴结构由TO管座，管帽，内套、外套以及内部光学系统构成，结构上下部有一致的同心度。半导体激光器在TO管座上的安装对同轴封装的耦合效率，成品率至关重要。一般来说，要求激光器的发光轴与TO管座的中心轴要完全重合。见图1。X，Y，Z方向的对准可以在高倍显微镜下通过对准标志的对准来实现，而角度方面的对准很难用显微镜来实现。因为角度偏差1-2度，耦合效率就会变化很大，乃至不能耦合出光。本发明通过激光器腔面反射光来探测发光方向的偏差，该方法可用于半导体激光器的实时安装中，提高对准精度，提高耦合的效率及成品率。

发明内容
本发明的目的在于，提供一种半导体激光器安装对准和校准的方法，该方法可用于半导体激光器的实时安装中，提高对准精度，提高耦合的效率及成品率。在提高芯片安装的精确度时，特别解决半导体激光器出光方向与TO管壳中心轴方向偏离的定量测量与校正问题。
本发明一种半导体激光器安装对准的方法，其特征在于，包括如下步骤1)把烧结上激光器管芯的TO管壳固定在支架上，TO管壳的底平面贴紧支架以保证TO管壳的中心轴方向为y方向；2)用一支准直的可见光激光器以与y方向成θ角的方向，照射在半导体激光器芯片的晶体自然解理面(即激光器的出射腔面)上；3)在距离激光器出光腔面为D的地方固定一把尺子，使半导体激光器腔面反射的光会在尺子上显现出一个光点；4)在激光器发光面与管壳的中心轴垂直时，可见光在标尺上的光点为A1，在激光器发光面与管壳的中心轴偏离角度a时，可见光在标尺上的光点为A2，A1与A2直接的距离E与偏离角度a，可见光的入射角度θ的关系为，E＝D{tg(θ+2a)-tgθ}
其中D为标尺到激光器腔面的垂直距离；5)通过测量距离E，就可计算出激光器发光方向与TO管壳的中心轴的角度偏差a；从反射光点的在z方向上的位置移动，可以判断激光器管芯在z方向的角度偏差；同理，从反射光点在x方向上的位置移动，亦可以判断激光器管芯在x方向的角度偏差。
本发明一种半导体激光器安装校准的方法，其特征在于，包括如下步骤2)取一块镜片，固定在TO管壳支架上；2)镜片的平面与固定支架上与TO管壳底面的接触面平行，且使反射面与激光器的发光面在一个平面上，反射镜反射的光点即为A1点，注意该方法以固定支架上与TO管底面的接触面为基准面，故该接触面要平滑且与TO管壳底面及订标的反射镜面紧密接触。


为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细描述如下，其中图1是本发明安装示意图；图2是TO管壳固定支架示意图；图3是采用可见激光器检测角度对准的装置示意图。
具体实施例方式
请参阅图1、图2和图3所示，本发明一种半导体激光器安装对准的方法，包括如下步骤1)把烧结上激光器管芯2的TO管壳1固定在固定支架4上，TO管壳1的底平面贴紧固定支架4以保证TO管壳1的中心轴方向为y方向；2)用一支准直的可见光激光笔7以与y方向成θ角的方向，照射在半导体激光器芯片的晶体自然解理面(即激光器的出光腔面5)上；3)在距离激光器出光腔面5为D的地方固定一把尺子3，使半导体激光器出光腔面5反射的光会在尺子3上显现出一个光点；4)在激光器发光面与管壳的中心轴垂直时，反射光点为基准点A1，在激光器发光面与管壳的中心轴不垂直时，即激光器出光方向与TO管壳的中心轴有一角度a时，反射光点为A2；5)通过测量距离E，就可测量出激光器发光方向与TO管壳的中心轴的角度偏差a；计算公式为E＝D{tg(θ+2a)-tgθ}其中θ为可见光激光器的入射角，a为偏离角度，E为A1与A2的距离；从反射光点的在z方向上的位置移动，可以判断激光器管芯在z方向的角度偏差；同理，从反射光点在x方向上的位置移动，亦可以判断激光器管芯在x方向的角度偏差。
本发明一种半导体激光器安装校准的方法，包括如下步骤
1)取一块镜片，固定在TO管壳支架4上；2)镜片的平面与固定支架4上与TO管壳底面的接触面平行，且使反射面与激光器的发光面在一个平面上，反射镜反射的光点即为A1点，注意该方法以固定支架4上与TO管底面的接触面为基准面，故该接触面要平滑且与TO管壳底面及订标的反射镜面紧密接触。
本发明的校准方法是确定基准点A1取一块镜片，固定在TO管壳支架4上，镜片的平面与TO管壳支架4上与TO管壳1底面的接触面平行，且使反射面与激光器的发光面在一个平面上，反射镜反射的光点即为A1点，注意该方法以支架上与TO管底面的接触面为基准面，故该接触面要平滑且与TO管壳底面及订标的反射镜面紧密接触。
通过采用该方法后，激光器烧结在TO管壳1上时对准精度大大提高，特别是解决了后续的激光器与光纤耦合中个别管子耦合效率低的问题，提高了成品率。
实施例把TO管固定在支架4上，如图2所示。使TO管壳1的底面紧贴支架4，保证TO管壳1的中心轴方向与参考面垂直。另制作一个支架，如图3所示，把可见光激光笔7，测量标尺3和用作基准面的滑板6固定在桌面上。注意滑板和标尺要平行。TO管壳固定支架4放在滑板6上，激光笔7的光束与滑板成一定角度θ，如45度。打开激光笔7的电源，所发射的平行光，与底面平行入射在TO管壳上的激光器腔面(假设激光器管芯的腔面与管壳中心轴绝对垂直)上，反射光在标尺上产生一光点。通过该光点的位置可以判断管芯烧结在水平方向的角度偏差；同法，亦可判断管芯烧结在垂直方向的角度偏差。TO管壳固定支架4沿滑板6进行滑动，可依次判断装在TO管壳固定支架4上的其他管芯烧结的角度偏差。
基准点A1的确定用一块平面镜，把它固定在与管芯的发光面相同一平面上，使该镜面与滑板严格平行。此时反射光在标尺上的光点位置即为基准点A1。
权利要求
1.一种半导体激光器安装对准的方法，其特征在于，包括如下步骤1)把烧结上激光器管芯的TO管壳固定在固定支架上，TO管壳的底平面贴紧固定支架以保证TO管壳的中心轴方向为y方向；2)用一支准直的可见光激光笔以与y方向成θ角的方向，照射在半导体激光器芯片的晶体的出光腔面上；3)在距离激光器出光腔面为D的地方固定一把尺子，使半导体激光器出光腔面反射的光会在尺子上显现出一个光点；4)在激光器发光面与管壳的中心轴垂直时，可以确定基准点A1；5)通过测量距离E，就可计算出激光器发光方向与TO管壳的中心轴的角度偏差a；从反射光点的在z方向上的位置移动，可以判断激光器管芯在z方向的角度偏差；同理，从反射光点在x方向上的位置移动，亦可以判断激光器管芯在x方向的角度偏差。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器安装对准的方法，其特征在于，其中步骤4)所说的通过公式计算出激光器发光方向与TO管壳的中心轴的角度偏差a；其公式为E＝D{tg(θ+2a)-tgθ}其中θ为可见光激光器的入射角，a为偏离角度，E为A1与A2的距离。
3.一种半导体激光器安装校准的方法，其特征在于，包括如下步骤1)取一块镜片，固定在TO管壳支架上；2)镜片的平面与固定支架上与TO管壳底面的接触面平行，且使反射面与激光器的发光面在一个平面上，反射镜反射的光点即为A1点，注意该方法以固定支架上与TO管底面的接触面为基准面，故该接触面要平滑且与TO管壳底面及订标的反射镜面紧密接触。
全文摘要
一种半导体激光器安装对准的方法，包括如下步骤把烧结上激光器管芯的TO管壳固定在支架上，TO管壳的底平面贴紧支架以保证TO管壳的中心轴方向为y方向；用一支准直的可见光激光器以与y方向成θ角的方向，照射在半导体激光器芯片的晶体自然解理面(即激光器的出射腔面)上；在距离激光器出光腔面为D的地方固定一把尺子，使半导体激光器腔面反射的光会在尺子上显现出一个光点；在激光器发光面与管壳的中心轴垂直时，通过公式计算出尺子上的光点与反射的光点的距离；通过测量距离E，就可测量出激光器发光方向与TO管壳的中心轴的角度偏差a。
文档编号G01B11/27GK1548920SQ0313100
公开日2004年11月24日 申请日期2003年5月14日 优先权日2003年5月14日
发明者赵玲娟, 边静, 王圩, 朱洪亮 申请人:中国科学院半导体研究所