专利名称：全金属化封装的有线电视同轴光接收器件及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种同轴光接收器件；具体地说，涉及一种全金属化封装的有线电视(CATV)同轴光接收器件及其制作方法。
背景技术：
随着光通信技术的不断发展，具有巨大带宽和极低损耗的光纤在长途电信、数据网络领域中的应用使通信取得了长足的进展。光纤作为一种传输媒体的自身的优越特性以及它在电信领域中取得的巨大成功使人们很自然地将光纤引入业已存在的由铜缆传输的CATV网络中。
如果用光纤传输CATV光信号取代用铜缆传输CATV电信号将拥有诸多优势1、避免了铜缆网络需要很多有源放大器级联造成的对传输质量恶化的影响。由于铜缆的高损耗(30dB/km)，在传输线路中需要许多有源放大器级联使用；这不仅给宽带传输的质量和可靠性带来问题，还限制了系统传输容量的扩展。这是因为过多放大器的级联使用造成噪声和失真的累积，且其传输特性也随之恶化而导致对传输带宽的限制。
2、避免了多放大器的级联给安装调整带来的困难。
3、采用低损耗的光纤后，首先因减少了传输环节，图象传输质量和传输可靠性获得了提高；其次采用光纤使系统的带宽具有极大的可扩充性，为各种新的业务的扩展提供了可能；另外采用光纤还可以改变传统的树枝状结构，使网络建造更经济，为宽带综合业务网打下基础。
由于CATV网络自身的特点，CATV网络长期以来自成体系且有着一套比较完备的传输体制，它通过树枝状的分配网络将AM-VSB(残余边带幅度调制)模拟电视信号由前端传送到每个用户。用户使用能接收广播电视信号的电视机就可直接接收。基于此，在CATV分配网络中用光纤直接传送AM-VSB信号，实现与现行传输体制的兼容是一种比较理想的方案。同时这就对光波器件的线性提出了较高的要求。
利用光纤传输模拟CATV信号来构建光纤CATV网络，在需要高性能的光源的同时，对接收器件的性能也提出了高回损、高线性、高响应度的新要求。目前各光电器件厂商仍采用常规同轴光接收器件(用于数字通信)来生产CATV同轴光接收器件，光路上采用常规的方式光接收PD(光电二极管)底座+球透镜帽+耦合光纤插针，通过激光焊接方式将耦合光纤插针和光接收PD藕合管体(光接收PD底座+球透镜帽)连接固定；这种方式生产同轴光接收器件，由于没有对器件的光回损和电线性在制作上提出要求，只有极少数能用作CATV同轴光接收器件。
同时，用常规方法来生产CATV同轴光接收器件，为了光接收PD管芯的密封性而采用了微透镜帽，导致该器件有三个缺点存在1、耦合光路中加入了微透镜，微透镜和耦合光纤之间无法形成光路高回损要求的斜面对斜面状态，而是曲面对斜面状态，无法达到CATV光接收器件要求的高回损。
2、耦合光路中加入微透镜，光接收PD管芯的光敏面和耦合光纤之间距离因要保证光接收器件高响应度的要求，而必须固定在一个位置(微透镜的焦点上)，再也无法实现利用光接收PD管芯的光敏面和耦合光纤之间位置的微调来获得器件高线性的要求。
3、常规的激光焊接只是实现了光接收PD藕合管体和耦合光纤插针固定，但不保证该处的密封性，因此，这种常规结构的器件除管芯是气密性封装外，其它光路部分是非气密性封装的。由此对器件的可靠性带来了一定的影响，尤其是放于野外的CATV光接收机，因水汽、微尘污染耦合光纤端面是影响可靠性的主要原因。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的上述缺点和不足，提供一种全金属化封装的CATV同轴光接收器件及其制作方法。
本发明的目的是这样实现的
一、全金属化封装的CATV同轴光接收器件(简称器件)由图1、图2、图3可知，本器件包括金属化光纤100和耦合管体200；金属化光纤100为一种光波导元件，在光纤110外包裹有金属套管130，在光纤110的前端是用光纤解理刀解理成的光学斜平面120；耦合管体200包括封装壳210、底座220和光电二极管230；所述的封装壳210为一种金属双圆筒；所述的底座220为一种固定PD的表面镀金的金属双圆柱；光电二极管230的管芯231固定在底座220小圆柱体中央，光电二极管230的两个管脚233穿过底座220分别通过金丝232与管芯231的PN两极连接；封装壳210的大金属圆筒的左端面和底座220的小金属圆柱右端面连接；金属化光纤100穿越封装壳210的中央对准光电二极管230的PD管芯231。
本器件的工作原理是携带CATV信号的入射光通过穿越封装壳210中央的金属化光纤100照射到光电二极管230的PD管芯231上的光敏面上，PD管芯231的耗尽层内电子吸收光子后产生能级跃迁，从价带跃迁到导带，从而产生自由的电子空穴对；在光电二极管230的两个管脚233上外加电压产生的电场作用下，自由的电子空穴对做相反的定向运动，在两个管脚233形成的回路中产生光电流；在金属化光纤100中传输对应于幅度调制的信号光，就在光电二极管230中的两个管脚233之间，产生与幅度调制相对应的线性的信号光电流。
该全金属化封装的有线电视(CATV)同轴光接收器件，起到将光信号还原为电信号的作用，用于后续的电信号接收与处理。
2、全金属化封装的CATV同轴光接收器件的制作方法(简称方法)本方法包括下列步骤①金属化光纤100的制作将光纤110表面镀上金属，再焊在金属套管130中，组成金属化光纤100；②耦合管体200的制作将光电二极管230组装在底座220上，将底座220和封装壳210焊接成一体，组成耦合管体200；③器件的耦合和封装将金属化光纤100和耦合管体200通过有源耦合对准并用焊料焊接固定，即完成该组件的制作。
本发明具有下列优点和积极效果1、全金属化的封装，全光路的密封，保证了器件的高可靠性。
由于采用了金属化光纤100，实现了光纤110和金属套管130的焊接；金属化光纤100和耦合管体200之间采用焊锡焊接，进而实现了器件的金属化封装和全光路密封。这样制作的器件才可用于使用条件严酷的野外CATV光接收机。
2、可调控器件的光回损、电线性、光响应度，器件耦合成功效率高。
器件制作过程中，通过微调金属化光纤100上的光学斜平面120和耦合管体200上PD管芯231光敏面之间位置来调控器件的光回损、电线性、光响应度，达到制作合格的CATV光接收器件，而不是通过在器件制作以后来筛选出合格CATV光接收器件。
3、器件结构紧凑，组装较简便。
4、适用于所有高性能的CATV光接收器件。
图1-本器件结构图(立体图)；图2-本器件结构图(主视图，剖)；图3-金属化光纤结构图(主视放大图，剖)。
其中100-金属化光纤，110-光纤，120-光学斜平面，130-金属套管；200-耦合管体，210-封装壳，220-底座，230-光电二极管(PD)，231-PD管芯，232-金丝，233-管脚。
缩略语CATV-有线电视；PD-光电二极管；AM-VSB-残余边带幅度调制。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例详细说明一、器件1、金属化光纤100光纤110或为单模光纤(芯径9微米，包层125微米)，或为多模光纤(芯径50～65微米，包层125微米)；光纤110端面用光纤解理刀解理成斜平面，即光学斜平面120，使光纤本身光回损大于45dB；光纤耦合部位金属化，实现可焊接功能，然后将金属套管130前端与金属化光纤100的耦合部位焊接，金属套管130后端与金属化光纤100外保护包层用胶粘接，这样就形成了可耦合固定的金属化光纤100。
2、底座220底座220为一种光电二极管的载体，底座200为金属材料，保证了良好的热机械稳定性，热膨胀系数与玻璃及氧化铝陶瓷相当。
3、光电二极管230PD管芯231的光敏面粘接在底座220正中央，将PN两极分别引出，用金丝232连接到管脚233，便于构成电流回路。
管脚233的绝缘材料由玻璃烧制而成，管脚233长13～14mm，表面镀金处理，便于保护管脚233及客户焊接；二、方法①金属化光纤10的制作详细说明在用于器件耦合的光纤110的一端，用光纤热剥皮机将光纤110的涂覆层清除干净，露出耦合光纤包层玻璃材料(125um)；用光纤解理刀切出所需要的耦合光纤长度；该光纤解理刀为专用的高精度光纤斜面解理刀，解理的斜平面为小于15度的光学斜平面120。
将耦合光纤110表面金属化(可用化学电镀或溅射法)，光学斜平面120部位不可被覆金属化层。将光学斜平面120的光纤穿过金属套管130，且使其伸出金属套管130细筒外0.5～1mm，使用金属焊料将已金属化的耦合光纤110部分和金属套管130焊接；包皮未剥离的标准光纤110嵌入金属套管130的粗筒4～5mm，采用机械压紧和胶粘方法使标准光纤110和金属套管130固定在一起。
在显微镜下，将光学斜平面120部位擦洗干净，就制成了金属化光纤100，如图3。
②耦合管体20的制作详细说明将PD管芯231用胶粘接到底座220上，PD管芯231的光敏面和底座220平面成一定的角度。
将已加工好的封装管体210和底座220清洗干净(金属表面无微尘和水汽)，按要求进行组装，加上一定的机械压力并通入低电压大电流进行焊接。要求焊接部位机械上牢固，气体上密封。
③器件的耦合和封装详细说明分别将耦合管体200和金属化光纤100用专用夹具固定，利用多维微调架来调整金属化光纤100上的光学斜平面120和耦合管体200上PD管芯231的光敏面之间位置，同时观看用于监测器件的光回损、电线性、光响应度的仪表；一旦此三项指标合格，用焊锡将耦合管体200和金属化光纤100封焊在一起。
权利要求
1.一种全金属化封装的有线电视同轴光接收器件，其特征在于包括金属化光纤(100)和耦合管体(200)；金属化光纤(100)为一种光波导元件，在光纤(110)外包裹有金属套管(130)，在光纤(110)的前端是用光纤解理刀解理成的光学斜平面(120)；耦合管体(200)包括封装壳(210)、底座(220)和光电二极管(230)；所述的封装壳(210)为一种金属双圆筒；所述的底座(220)为一种固定PD的表面镀金的金属双圆柱；光电二极管(230)的管芯(231)固定在底座(220)小圆柱体中央，光电二极管(230)的两个管脚(233)穿越底座(220)分别通过金丝(232)与管芯(231)的PN两极连接；封装壳(210)的大金属圆筒的左端面和底座(220)的小金属圆柱右端面连接；金属化光纤(100)穿过封装壳(210)的中央对准光电二极管(230)的PD管芯(231)。
2.按权利要求1所述的全金属化封装的有线电视同轴光接收器件，其特征在于光纤(110)或为单模光纤，或为多模光纤。
3.一种全金属化封装的CATV同轴光接收器件的制作方法，其特征在于包括下列步骤①金属化光纤(100)的制作 将光纤(110)表面镀上金属，再焊在金属套管(130)中，组成金属化光纤(100)；②耦合管体(200)的制作 将光电二极管(230)组装在底座(220)上，将底座(220)和封装壳(210)焊接成一体，组成耦合管体(200)；③器件的耦合和封装 将金属化光纤(100)和耦合管体(200)通过有源耦合对准并用焊料焊接固定。
全文摘要
本发明公开了一种全金属化封装的有线电视(CATV)同轴光接收器件及其制作方法，涉及一种同轴光接收器件。本发明包括金属化光纤(100)和耦合管体(200)；金属化光纤(100)为一种光波导元件，在光纤(110)外包裹有金属套管(130)，在光纤(110)的前端是用光纤解理刀解理成的光学斜平面(120)；耦合管体(200)包括封装壳(210)、底座(220)和光电二极管(230)；所述的封装壳(210)为一种金属双圆筒；所述的底座(220)为一种固定PD的表面镀金的金属双圆柱；本发明全金属化的封装，全光路的密封，保证了器件的高可靠性；可调控器件的光回损、电线性、光响应度，器件耦合成功效率高；器件结构紧凑，组装较简便；适用于所有高性能的CATV光接收器件。
文档编号H04N7/22GK1963581SQ20061012502
公开日2007年5月16日 申请日期2006年11月14日 优先权日2006年11月14日
发明者黄开平, 黎祥 申请人:武汉电信器件有限公司