1. 研究目的与意义(文献综述)
激光器是一种将电信号转换为光信号的光学器件。eml激光器(电吸收调制激光器),采用了电吸收调制器eam与高速dfb激光器整合封装技术,同时内部集成有光隔离器,背光监控,tec制冷片,热敏电阻等部件,具有集成度高,速率高,隔离度高等特点。eml激光器可应用于高速数据传输通信领域,特别是采用高精度的负温度系数热敏电阻(ntc)作为温度传感器,以mcu(微处理器)为控制核心,通过对eml激光器进行精密温度控制,适用于长距离传输dwdm系统。eml激光器的输出波长、电流阈值、最大输出功率和最小功率的波动都直接受工作温度的影响。使用直接调制激光器远远满足不了系统对光源性能的要求,就目前技术而言,最简单的方法是使用带温度控制的电吸收激光源。设计测试算法对评价eml激光器、评价tosa质量有重要意义,直接影响了tosa质量的优劣。
eml激光器利用量子限制stark效应(qcse)工作的电吸收调制器和利用内光栅耦合确定波长的dfb激光器集成的体积小、波长啁啾低的高性能光通信用光源,为当前国内外高速光纤传输网中信息传输载体的通用理想光源。在接入网方面有大量的应用,如在城域网和局域网中作光纤传输的信号光发射源,在相控阵雷达基站内作电-光信号转换兼远程传输的光源等。相比直接调制的dfb激光器,eml的传输特性和传输效果要比dfb激光器好,尤其在高频调制或长距离传输时更是如此。 eml产品同样分为芯片产品、组件产品和模块产品。模块产品内包含组件产品,组件产品内包含芯片产品。所以eml的关键核心是eml芯片,它是电吸收调制激光器的芯体。
近年来,光网络市场发展迅猛,随着用户对高速数据业务如视频会议、网络互动游戏和高清电视(hdtv)等需求不断扩大,促使光网络技术飞速发展。无论是骨干网、城域网还是接入网基本上已经实现光纤化,并且传输速率不断提高,传输距离也不断延伸。用于骨干网和城域网的40g/100g(dwdm)设备逐年增长,接入网也正在部署 10g-epon。在这些通信系统中,光电子器件扮演着十分关键的角色。光通信网络在速率、容量、传输距离等方面的每一次提升无不依赖于光电子器件技术的进步。因此,光电子器件成为当前国内外光器件厂商、研究机构的研究热点,并已取得重大进展。
2. 研究的基本内容与方案
eml组件由若干电子学元件、光学元件和机械部件组成。激光器组件是指在一个相对紧密的结构(封装管壳)中,除激光二极管外,还配置有其它元件和实现ld正常工作的必要电路块,以实现电/光转换功能。激光器组件是将激光器管芯和其它一些电学及光学元器件按照一定的要求组合在一起的小型系统。组件内部元器件如管芯ld在电流激励下会发热,必然导致ld与其周围的介质产生温度差。有温度差,必然产生热量的传递。热量的传递有三种机理:热传导、对流以及辐射。
eml组件是将box-type cooled tosa封装管壳、电吸收调制激光器管芯(eml)、背光探测器(mpd)、热电制冷器(tec)、隔离器等通过一定工艺组合在一起结构紧凑的小系统。对于方盒型带制冷eml 组件,热传导导热主要体现于与激光器管芯直接触的热沉以及与tec热端接触的管壳。这种热传递方式只涉及一个电子到另一个电子的动力学热能的传输,而不会引起物体质点的可见运动。热对流是另一种常见的热传递方式。在方盒型cooled tosa封装激光器组件内,热对流主要是激光器管芯与内部氮气之间的热交换。由于对流冷却造成的热散逸与管芯和氮气之间的温度差成正比。热辐射是第三种热传导方式。温度在0k以上的所有物体均会发生热辐射。这种热传递方式通过热源发射电磁辐射来传输热量,它不需要任何介质来传输,可在真空中进行。
激光器管芯、内部光学和电学元器件对外界环境侵袭非常敏感,因而有必要为其提供一个良好的密闭环境,以隔绝外界各种有害气氛的影响。eml 组件是将相关光学和电学元件装入方盒型管壳并按照一定的工艺封装而成的小型系统。封装影响光器件的光电性能及其可靠性。在器件制作完成后,需进行严格的测试。而对激光器的封装而言,激光器的封装工艺,简单讲就是将激光器管芯、光电二极管及相关的光学和电学元件,装入一个特制的管壳内,各光学元件轴线重合并完成管壳内外光学与电学互连。对激光器组件进行封装主要基于以下目的:使激光器管芯和管壳内其它元器件与外界有害气氛隔绝,并保持其表面清洁;使激光器组件易与外电路连接;借助封装更好抵抗外界恶劣环境的干扰,提高器件的机械强度和光电性能。
3. 研究计划与安排
第1周—第3周搜集资料,撰写开题报告;
第4周—第5周论文开题;
第6周—第11周撰写论文初稿;
4. 参考文献(12篇以上)
[1] 刘权. 10gb/s 小型化带制冷电吸收调制激光器组件的研究[d]. 武汉邮电科学研
究院, 2012.
[2] 丁深,刘成刚,宋小平,梅雪,徐红春. 100 gbit/s混合集成eml光发射组件的研究。2018.1.12
