Волоконно-оптический излучательный модуль

 

Использование: волоконно-оптические системы. Сущность изобретения: устройство содержит полупроводниковый кристалл, установленный на первом основании, отрезок оптического волокна, закрепленный на втором основании с помощью первого припоя . Первое и второе основания выполнены из одного материала и соединены друг с другом с помощью идентичных второго и третьего припоев, расположенных симметрично относительно оси отрезка оптического волокна. 2 ил

t ai>s G 02 В 6/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ЬЭ

СЗ

СО

f(yy ,СО

1 (у) А

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5031796/10 (22) 11.03.92 (46) 07.09.93, Бюл. N. 33 — 36 (73) Главатских Н. А, Логозинский В. Н.. Семенов А.Т. (56) Lightwave Journal of feher Optic, 1986, ч.

3, М 1. р. 34, Photonics Spectra, р 119, v 21, N. 9, 1987. (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ (57) Использование: волоконно-оптические системы. Сущность изобретения: устройстИзобретение относится к волоконной технике, и может использоваться при разработке, и изготовлении волоконно-оптических линий связи, волоконно-оптических гироскопов и других волоконно-оптических датчиков.

Известен волоконно-оптический излучательный модуль (см. Llghtwave; 3ourïà! of

fiber optic, 1986. ч. 3. N 1, р. 34), включающий излучающий полупроводниковый кристалл, отрезок оптического волокна, два основания, на первом из которых закреплен излучающий кристалл, пластину для фиксации волокна, порцию припоя, фиксирующего отрезок оптического волокна на пластине, вторую порцию припоя, фиксирующую пластину на втором основании, и общую подложку. на которой фиксируются первое и второе основания, При малых габаритах в этом модуле не удается добиться высокой эффективности ввода излучения в волокно и высокой температурной стабильност интенсивности введенного излучения. Это., RU, 2000585 С во содержит полупроводниковый кристалл, установленный на первом основании, отрезок оптического волокна, закрепленный на втором основании с помощью первого припоя. Первое и второе основания выполнены иэ одного материала и соединены друг с другом с помощью идентичных второго и третьего припоев, расположенных симметрично относительно оси отрезка оптического волокна. 2 ил. происходит из-за усадки каждой из порций припоя при фиксации оптического волокна и пластины в положении, обеспечивающем максимальную эффективность ввода. Кроме того, несимметричное расположение второй порции припоя относительно оси волокна и различие коэффициентов теплового расширения первого и второго оснований снижают температурную стабильность интенсивности введенного излучения, Частично эти недостатки устранены в волоконно-оптическом излучательном модуле (см. Photonics Spectra, v. 21, М 9, 1987, р. 119), включающем полупроводниковый кристалл, отрезок оптического волокна, два основания, на первом из которых закреплен излучающий кристалл, пластину для фиксации волокна, порцию припоя, фиксирующего отрезок оптического волокна на пластине, вторую и третью идентичные порции припоя, расположенные симметрично относительно оси отрезка волокна, и фиксирующую пластину на втором основании, и

2000585

55 общую подложку, на которой фиксируются первое и второе основания. За счет фиксации пластины на втором основании двумя идентичными порциями припоя, расположенными симметрично относительно оси волокна, уменьшается влияние разъюстировок волокна и кристалла в г1лоскости общей подложки по нормали к оси волокна, возникающих при изготовлении модуля и при температурных воздействиях на него. Кроме того, основание для фиксации излучающего кристалла изготавливается из сплава (WCu), коэффициент температурного расширения которого подбирается равным суммарному коэффициенту температурного расширения системы, состоящей иэ второго основания, пластины для фиксации волокна и трех порций. За счет этого существенно уменьшаются разьюстировки волокна и кристалла по нормали к общей подложке при температурных воздействиях, что существенно улучшает температурную стабильность интенсивности введенного в волокно излучения.

Однако при изготовлении этого модуля возникают разъюстировки волокна и кристалл по нормали к общей подложке. Это происходит иэ-эа усадки каждой из порций припоя при фиксации оптического волокна и пФьстины на втором основании в положении, обеспечивающем максимальную эффективность ввода, Целью изобретения является повышение эффективности ввода излучения в волокно.

Цель достигается тем. что в известном волоконно-оптическом модуля, включающем излучающий полупроводниковый кристалл. отрезок оптического волокна, два основания, на нервом из которых закреплен излучающий кристалл, первую порцию припоя, фиксирующего отрезок оптического волокна, вторую и третью идентичные порции припоя, расположенные симметрично относительно оси отрезка волокна, первая порция припоя используется для фиксации отрезка оптического волокна на втором основании, вторая и третья порции припоя используются для фиксации первого и второго оснований друг относительно друга. температура плавления второй и третьей порций меньше температуры плавления первой порции припоя, а оба основания изготавливаются из одного материала.

На фиг. 1 представлен предлагаемый волоконно-оптический излучательный модуль. Модуль содержит излучающий полупроводниковый кристалл 1, отрезок оптического волокна 2, два основания 3, 4, 5

50 первую порцию 5 припоя, вторую и третью идентичные порции 6. 7 припоя.

Такая конструкция модуля предполагает фиксацию волокна 2 на втором основании

4 до проведения окончательной юстировки волокна и кристалла по нормали к основаниям 3 и 4, используемым для их крепления.

Поэтому усадка первой порции 5 припоя, используемой при фиксации волокна 2, не влияет на качество юстировки.

Итоговая юстировка в предлагаемом модуле осуществляется относительным перемещением первого 3 и второго 4 оснований с закрепленными на них кристаллом 1 и волокном 2. Фиксация оснований друг относительно друга производится за счет второй и третьей идентичных порций 5, 6 припоя, расположенных симметрично относительно оси волокна 2. Причем температура плавления второй и третьей порций припоя должна быть меньше температуры плавления первой порции припоя, чтобы при расплавлении второй и третьей порций припоя фиксация волокна относительно второго основания не нарушалась. Поскольку при фиксации оснований друг относительно друга не нарушалась. Поскольку при фиксации оснований друг относительно друга не требуется юстировка вдоль оси волокна толщина слоя второй и третьей порции припоя может быть малой, что исключит разъюстировки волокна и кристалла по нормали к оси волокна при усадке второй и третьей порций припоя и позволит сохранить оптимальное положение оптического волокна и излучающего кристалла, обеспечивающее максимальную эффективность ввода излучения в волокно. Этой же цели служит использование для изготовления первого и второго оснований одинакового материла.

Кроме того, после сборки модуль представляет собой моноблочную конструкцию, что обеспечивает высокую температурную стабильность интенсивности введенного в волокно излучения, Существенность отличий и редлагаемого волоконно-оптического излучательного модуля состоит в том, что впервые задача повышения эффективности ввода излучения в волокно решается эа счет использования первой порции припоя для фиксации отрезка оптического волокна на втором основании, второй и третьей порций припоя с температурой плавления меньше температуры плавления первой порции припоя для фиксации первого и второго оснований друг относительно друга и изготовления первого и второго оснований иэ одного материала, Для апробации предлагаемого изобретения были изготовлены волоконно-оптиче2000585 ский иэлучательный модуль, представленный на фиг. 1, и модуль-прототип, приготовленный на фиг. 2.

Модуль-прототип содержит излучающий полупроводниковый кристалл 1. отрезок оптического волокна 2, два основания 3.

4, первую порцию 5 припоя, вторую и третью идентичные порции 6, 7, припоя 8 и подложку 9.

Для изготовления модулей использовалось кварцевое одномодовое оптическое волокно со ступенчатым профилем показателя преломления. Первое и второе основания изготавливались из меди. Пайка проводилась индиевыми припоями с соответствующими температурами плавления.

Пластина для крепления волокна и общая подложка в модуле прототипе изготавливались иэ металлизированной керамики, Для каждого из модулей измерялась максимальная эффективность ввода в процессе юстировки и после завершения операций фиксации волокна и полупроводникового излучательного кристалла друг относительно друга. Для модуля-прототипа максимальная эффективность ввода в процессе юстировки составила

25 . После усадки фиксирующего припоя эффективность упала до 15ф>, Для предлагэемого модуля соответствующие зна«ения эффективности ввода излучения в волокно составили 25 и 23 .

Таким образом, в предлагаемом воло5 конно-оптическом модуле эффективность ввода излучения полупроводникового излучающего кристалла в оптическое волокно повышена на 50 по сравнению с модулемпрототипом за счет уменьшения спада эф10 фективности ввода излучения в 5 раз при эатвердевании припоя.

Формула изобретения

Волоконно-оптический излучательный модуль, содержащий излучающий полупроводниковый кристалл, установленный на первом основании, отрезок оптического волокна, второе основание. первый припой для крепления отрезка оптического волокна, второй и третий идентичные припои.

20 расположенные симметрично относительно оси отрезка оптического волокна, о т л и ч а юшийся тем, что первое и второе основания выполнены из одного материала и соединены друг с другом с помощью второго и треть25 его припоев, отрезок оптического волокна закреплен на втором основании, при этом температура плавления второго и третьего припоев меньше температуры плавления первого припоя.

2000585

Составитель Н.Главатских

Техред М.Моргентал Корректор А.Козориз

Редактор

Заказ 3078

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент" r. Ужгород ул. Гai арина, 101