高速半导体激光器的微波封装设计

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第二章高速半导体激光器的微波封装设计
半导体光电子器件的封装是指通过电连接、光耦合、温控、机械固定及密封等措施使半导体光
. N8 }3 A5 L4 }电子器件成为具有一定功能且性能稳定的组件的装配过程叫。通常在短距离、低速率下工作的器件，
其电学特性和光学特性的要求相对不高，因而，封装设计过程中重点研究如何使封装器件小型化、
低成本及功能扩展等问题:对于长距离、高速调制半导体光电子器件，由于电路连接引入的寄生参
数会直接影响器件响应带宽，光耦合过程及传输引起的光反射会使半导体光电子器件的工作状态发
  X- o6 y! p3 A0 R8 P- w生改变，如:出现阈值变化、功率抖动和相位噪声等。因此，在光纤通信网络的速率由2 5Gb/s、10Gb/s
3 D. p. a: Y' D向着40Gb/s甚至向更高速率发展的今天，微波设计和光学设计在长距离、高速调制半导体光电子器
件的封装过程中尤为重要。尤其微波封装设计是-一个非常复杂的过程，对不同种类激光器、不同封
) |9 p/ n% Q& J) F' }8 j5 i装类型和不同应用条件C7,考虑的重点和设计思路都可能不同，由此促进了相关封装技术的发展
; c) g. v* m- w2 W9 x- |+ rB12。本章主要从激光器微波封装设计的角度，介绍- -些基本概念和分析思路。
. y" ?& }4 L$ N5 O2.1激光器封装类型
2.1.1 TO封装激光器
1 K# n9 y+ |$ C7 KTO封装，即Transistor Outline或者Through-hole封装技术，原来是晶体管器件常用的封装形式，
7 X- ~/ p' u) P* ]7 ^( v9 t在工业技术.上比较成熟。TO封装的寄生参数小。工艺简单、成本低，使用灵活方便，因此这种结构
) x5 b0 H+ L0 |广泛用于2.5Gb/s以下LED. LD.光接收器件和组件的封装。TO管壳内部空间很小，而且只有四根
引线，不可能安装半导体致冷器。近年来，随着激光器闽值的降低，对于许多应用，例如短距离通
4 n6 E* r. V, |) z- x" O  y信和背板间的连接，无致冷TO封装激光器获得了越来越广泛的应用。由于在封装成本上的极大优势，
封装技术的不断提高，TO封装激光器的速率已经可以达到10Gb/s5-),近年来高速TO形式封装激光
0 Y. K3 ^$ s- P$ m器越来越受到人们的关注。
. T2 c' R$ O0 ^$ eTO管壳所用材料主要为不锈钢或可阀。整个结构由TO管座、内套、透镜座、外套以及内部光
学系统组成，结构上下部有一致的同心度。
根据与外部的光学连接方式, To封装可以分为插拔式封装pluggable).窗口式封装(window-can)
2 r: u; U: A& O4 H4 @和带尾纤(igtailed)的全金属化耦合封装等三种形式，如图21 所示。.

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半导体光电子器件的封装是指通过电连接、光耦合、温控、机械固定及密封等措施使半导体光; f4 q! P) U% k# N& J 电子器件成为具有一定功能且性能稳定的组件的装配过程叫。通常在短距离、低速率下工作的器件，* j. t# v0 h) o, ~ 其电学特性和光学特性的要求相对不高，因而，封装设计过程中重点研究如何使封装器件小型化、" U8 |6 `! p' _( d* T 低成本及功能扩展等问题:对于长距离、高速调制半导体光电子器件，由于电路连接引入的寄生参$ g0 R9 Q4 K2 n( ? 数会直接影响器件响应带宽，光耦合过程及传输引起的光反射会使半导体光电子器件的工作状态发 生改变，如:出现阈值变化、功率抖动和相位噪声等。因此，在光纤通信网络的速率由2 5Gb/s、10Gb/s 向着40Gb/s甚至向更高速率发展的今天，微波设计和光学设计在长距离、高速调制半导体光电子器5 A9 s3 S0 F" j6 p5 v, p 件的封装过程中尤为重要。尤其微波封装设计是-一个非常复杂的过程，对不同种类激光器、不同封 装类型和不同应用条件C7,考虑的重点和设计思路都可能不同，由此促进了相关封装技术的发展 B12。本章主要从激光器微波封装设计的角度，介绍- -些基本概念和分析思路。

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