专利名称：一种实现半导体可饱和吸收镜全光纤化封装的方法
技术领域：
本发明涉及基于半导体可饱和吸收镜全光纤化激光器，特别是一种实现半导体可饱和吸收镜全光纤化封装的方法。
背景技术：
基于半导体可饱和吸收镜的被动锁模光纤激光器能产生皮秒(10_12秒)至飞秒(10_15秒)量级的超短脉冲，超短脉冲技术是物理学、化学、生物学、光电子学，以及激光光谱学等学科对微观世界进行研究和揭示新的超快过程的重要手段，也是实现超高速光通信系统的必要条件之一。超短脉冲技术在工业加工、医学、光信息处理、全色显示和激光印刷等领域也具有广阔的应用前景。半导体可饱和吸收镜是被动锁模光纤激光器产生超短脉冲的重要锁模器件。
半导体可饱和吸收镜是利用分子束外延技术开发出来的利用半导体吸收漂白特性的新型锁模器件，该被动锁模器件改变了以前其它可饱和吸收体很难实现连续波锁模的状况，具有十分重要的意义。半导体可饱和吸收镜通常是以砷化镓(GaAs)为基底，在基底上交替生长若干层砷化铝(AlAs)和砷化镓(GaAs)或铝砷钾(AlGaAs)和砷化铝(AlAs)的重复结构，适当控制各层的厚度，就可以使该结构类似于布拉格反射光栅，起到反射镜的作用。在该光栅结构上低温生长铟砷钾(InGaAs)或砷化镓(GaAs)的多量子阱结构，该多量子阱结构即为半导体可饱和吸收体。所以半导体可饱和吸收镜是反射镜与半导体可饱和吸收体的统一体。半导体可饱和吸收镜是目前使用最广泛的被动锁模器件之一。半导体可饱和吸收镜是由 U. Keller 于 1992 年提出[U. Keller, Optics Letters 17 (7) : 505-507. 1992]，目前多家公司可批量生产，全球最著名的半导体可饱和吸收镜生产商为德国Batop公司(WWW. batop. com)。半导体可饱和吸收镜的结构如图I所示，由砷化镓基底1，砷化招和砷化镓或铝砷钾和砷化铝交替生长的布拉格反射镜2，多量子井结构的半导体可饱和吸收体3组成。目前用于被动锁模光纤激光器的半导体可饱和吸收镜的封装形式有把半导体可饱和吸收镜粘贴在铜制底座上，通过一对透镜实现光纤与半导体可饱和吸收镜之间的耦合，如图2所示。目前国内外还没有文献或专利对半导体可饱和吸收镜全光纤化封装的方法进行报道。上述现有技术封装方法的特点和不足是
采用铜制底座封装的半导体可饱和吸收镜价格便宜，半导体可饱和吸收镜的面积较大，能提供多次损坏机会；但用在被动锁模光纤激光器中需要两个精密三维调节支架分别对光纤和铜制底座封装的半导体可饱和吸收镜进行固定和调节，此外还需要一对透镜进行耦合，整体所需元器件较多，结构复杂，价格昂贵，对调节技巧要求较高，且整体体积庞大不方便集成，发挥不出光纤激光器体积小、价格低的优势
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有封装技术的不足，打破国外对半导体可饱和吸收镜全光纤化封装技术的垄断局面，提供一种实现半导体可饱和吸收镜全光纤化封装的方法。该方法操作简单，成本低，可重复性好，填补了国内该技术领域的空白。本发明采用的技术方案是这种实现半导体可饱和吸收镜全光纤化封装的方法，包括光纤FC接头和未封装的半导体可饱和吸收镜，光纤FC接头固定在支架上；光纤FC接头包括光纤纤芯、陶瓷光纤插针、光纤；在陶瓷光纤插针上表面的除光纤纤芯端面以外的地方均匀涂抹紫外胶水，慢慢将未封装的半导体可饱和吸收镜水平放置在光纤FC接头的陶瓷光纤插针上表面，把光纤FC接头的另一端光纤连接到光纤激光器腔体中，半导体可饱和吸收镜作为被动锁模光纤激光器的一个反射镜和锁模器件；当实验证明放置的该型号半导体可饱和吸收镜参数不符合实验要求或实验过程中半导体可饱和吸收镜对应的光纤纤芯端面位置被打坏时，更换半导体可饱和吸收镜或光纤FC接头，并在光纤FC接头陶瓷光纤插针上表面的除光纤纤芯端面以外的地方均匀涂抹好紫外胶水；当实验证明半导体可饱和吸收镜的各项参数符合实验要求时，进行下一步紫外胶水的固化。上述技术方案中，所述更换半导体可饱和吸收镜，镊子水平夹起半导体可饱和吸 收镜，用沾了酒精的棉签沿一个方向把半导体可饱和吸收镜表面的紫外胶水擦掉，下次继续使用。上述技术方案中，所述的紫外胶水固化为，调节固定光纤FC接头的支架高度，使紫外照射灯的出光口与光纤FC接头的高度平齐，使紫外光能有效的照射到半导体可饱和吸收镜与陶瓷光纤插针之间的紫外胶水，实现紫外胶水的完全固化。上述技术方案中，所述的将未封装的半导体可饱和吸收镜水平放置在光纤FC接头的陶瓷光纤插针上表面，放置时，应使光纤纤芯端面位于半导体可饱和吸收镜的中心位置。上述光纤FC接头即光纤Ferrule Connector接头。本发明的实质性特点和显著效果是
(1)本发明方法不仅实现了半导体可饱和吸收镜的全光纤化封装，还实现了封装前半导体可饱和吸收镜型号参数的选择和验证，避免了封装后的半导体可饱和吸收镜由于型号参数不合适被强激光打坏；
(2)本发明方法操作简单，成本低；
(3)本发明方法采用紫外胶水粘贴半导体可饱和吸收镜，可重复性好，在紫外照射灯照射前，半导体可饱和吸收镜可多次粘贴和更换，提供多次损坏机会；
(4)本发明所使用的器件都是实验室的常用器件，容易获得，无需特意制备；
(5)该发明方法打破了国外对半导体可饱和吸收镜全光纤化封装技术的垄断局面，填补了国内该技术领域的空白。
图I为半导体可饱和吸收镜的结构 图2为铜制底座封装的半导体可饱和吸收镜与光纤的耦合系统示意 图3为光纤FC接头的结构 图4为图3的俯视图；图5为本发明陶瓷光纤插针涂抹紫外胶水示意 图6为本发明已安装半导体可饱和吸收镜示意 图7为图6的俯视 图8为本发明紫外胶水固化示意图。
具体实施例方式以下结合附图与具体实例对本发明作进一步的说明
图I所示为未封装的半导体可饱和吸收镜4的结构图和平面图。如图I所示，一片未封装的半导体可饱和吸收镜4是由砷化镓基底1，若干层砷化铝和砷化镓或铝砷钾和·砷化铝交替生长的作用类似于布拉格反射光栅的反射镜2以及由多量子阱结构构成的半导体可饱和吸收体3组成。图2所示为采用铜制底座封装的半导体可饱和吸收镜与光纤的耦合系统示意图。如图2所示，半导体可饱和吸收镜4粘贴在铜制底座7上，铜制底座7与光纤5分别固定在精密三维调节支架上。调节两个透镜6的高度使其中心与光纤纤芯、半导体可饱和吸收镜的中心在一条直线上，从而实现光纤与采用铜制底座封装的半导体可饱和吸收镜之间的耦合。由图可见，实现采用铜制底座封装的半导体可饱和吸收镜与光纤之间的耦合所需元器件较多，结构复杂，体积庞大，不方便集成，对调节技巧要求高，整体成本较高。图3所示为光纤FC接头的结构图，该接头由用于紧固的金属螺帽8，光纤纤芯9，陶瓷光纤插针10，用于固定光纤纤芯的橡胶保护套11和光纤5组成。图5 图8为本发明具体采用方法的示意图。首先如图5所示，把光纤FC接头固定在水平调节支架上，在陶瓷光纤插针10上表面除光纤纤芯9端面以外的地方利用一枚小针均匀涂抹紫外胶水13。涂抹的紫外胶水13要尽可能的均匀、平整。紫外胶水13在紫外照射灯12照射之前一直处于液态，这就为均匀涂抹紫外胶水13提供了充足的时间，也为多次粘贴半导体可饱和吸收镜4提供了机会。当紫外胶水13被均匀涂抹在陶瓷光纤插针10上表面除光纤纤芯端面9以外的地方之后，利用镊子水平夹起半导体可饱和吸收镜4，慢慢的把半导体可饱和吸收镜4水平放置在光纤FC接头陶瓷光纤插针10的上表面，放置时使光纤纤芯端面9位于半导体可饱和吸收镜4的中心位置，如图6所示。半导体可饱和吸收镜4被水平放置在光纤FC接头陶瓷光纤插针10的上表面以后，可以把光纤FC接头的另一端光纤5连接到光纤激光器的腔体中，半导体可饱和吸收镜4可以作为被动锁模光纤激光器的一个反射镜和锁模器件。当实验证明此型号半导体可饱和吸收镜4的各项参数不符合实验要求时，可以用镊子水平夹起半导体可饱和吸收镜4，利用沾了酒精的棉签沿一个方向把半导体可饱和吸收镜4表面的紫外胶水13擦掉，以方便下次继续使用。当实验过程中该半导体可饱和吸收镜4对应光纤纤芯端面9的位置被打坏时，可以用镊子水平夹起半导体可饱和吸收镜4，利用沾了酒精的棉签沿一个方向把半导体可饱和吸收镜4表面的紫外胶水13擦掉，更换固定支架上的FC接头，在新光纤FC接头上陶瓷光纤插针10上表面除光纤纤芯端面9以外的地方均匀涂抹紫外胶水13，然后用镊子重新把半导体可饱和吸收镜4水平放置在光纤FC接头陶瓷光纤插针10的上表面，放置时注意更改光纤纤芯端面9对应半导体可饱和吸收镜4的位置，避免与上次损坏位置相同。当实验证明此型号半导体可饱和吸收镜4的各项参数符合实验要求时，可以进行下一步紫外胶水13的固化。如图8所示，调节固定光纤FC接头的高度使其与紫外照射灯12的出光口 14平齐，以方便紫外光能有效的照射到半导体可饱和吸收镜4与陶瓷光纤插针10之间的紫外胶水13上。根据紫外胶水13的要求，紫外照射灯12照射大约3分钟左右即可实现紫外胶水13的完全固化，从而实现了半导体可饱和吸收镜4型号参数的选择、验证和全光纤化封装。确保封装好的半导体可饱和吸收镜4符合实验要求，避免了封装后的半导体可饱和吸收镜由于型号参数不合适导致被强激光打坏。本发明的实现半导体可饱和吸收镜全光纤化封装的方法具有操作简单，成本低，在紫外照射灯照射前，半导体可饱和吸收镜可多次粘贴和更换，提供多次损坏机会，不仅实 现了半导体可饱和吸收镜的全光纤化封装，还实现了封装前半导体可饱和吸收镜型号参数的选择和验证，避免了封装后的半导体可饱和吸收镜由于型号参数不合适被强激光打坏。此发明方法打破了国外对半导体可饱和吸收镜全光纤化封装技术的垄断局面，填补了国内该技术领域的空白。
权利要求
1.一种实现半导体可饱和吸收镜全光纤化封装的方法，其特征在于包括光纤FC接头和未封装的半导体可饱和吸收镜，光纤FC接头固定在支架上；光纤FC接头包括光纤纤芯、陶瓷光纤插针、光纤；在陶瓷光纤插针上表面的除光纤纤芯端面以外的地方均匀涂抹紫外胶水，慢慢将未封装的半导体可饱和吸收镜水平放置在光纤FC接头的陶瓷光纤插针上表面，把光纤FC接头的另一端光纤连接到光纤激光器腔体中，半导体可饱和吸收镜作为被动锁模光纤激光器的一个反射镜和锁模器件；当实验证明放置的该型号半导体可饱和吸收镜参数不符合实验要求或实验过程中半导体可饱和吸收镜对应的光纤纤芯端面位置被打坏时，更换半导体可饱和吸收镜或光纤FC接头，并在光纤FC接头陶瓷光纤插针上表面的除光纤纤芯端面以外的地方均匀涂抹好紫外胶水；当实验证明半导体可饱和吸收镜的各项参数符合实验要求时，进行下一步紫外胶水的固化。
2.根据权利要求I所述的实现半导体可饱和吸收镜全光纤化封装的方法，其特征在于所述更换半导体可饱和吸收镜，镊子水平夹起半导体可饱和吸收镜，用沾了酒精的棉签沿一个方向把半导体可饱和吸收镜表面的紫外胶水擦掉，下次继续使用。·
3.根据权利要求I所述的实现半导体可饱和吸收镜全光纤化封装的方法，其特征在于所述的紫外胶水固化为调节固定光纤FC接头的支架高度，使紫外照射灯的出光口与光纤FC接头的高度平齐，使紫外光能有效的照射到半导体可饱和吸收镜与陶瓷光纤插针·之间的紫外胶水，实现紫外胶水的完全固化。
4.根据权利要求I所述的实现半导体可饱和吸收镜全光纤化封装的方法，其特征在于所述的将未封装的半导体可饱和吸收镜水平放置在光纤FC接头的陶瓷光纤插针上表面，放置时，应使光纤纤芯端面位于半导体可饱和吸收镜的中心位置。
全文摘要
一种实现半导体可饱和吸收镜全光纤化封装的方法，在陶瓷光纤插针上表面的除光纤纤芯端面以外的地方均匀涂抹紫外胶水，慢慢的将未封装的半导体可饱和吸收镜水平放置在光纤FC接头的陶瓷光纤插针上表面，把光纤FC接头的另一端光纤连接到光纤激光器腔体中，当实验证明放置的该型号半导体可饱和吸收镜参数不符合实验要求或实验过程中半导体可饱和吸收镜对应的光纤纤芯端面位置被打坏时，更换半导体可饱和吸收镜或光纤FC接头，当实验证明半导体可饱和吸收镜的各项参数符合要求，进行紫外胶水固化。本发明打破国外技术垄断，操作简单，成本低，可重复性好，填补了国内该技术领域的空白。
文档编号H01S3/098GK102842843SQ20111016713
公开日2012年12月26日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者宋锐, 王彦斌, 陈胜平, 侯静, 程金龙, 陆启生 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学