用于CATV的DFB激光器同轴封装激光焊接技术研究

　　0　引言

　　目前,由于DFB激光器具有单纵模、谱线窄、波长稳定性好、线性好等特点,因此CATV系统多采用DFB激光器作为其发射器。激光器的封装主要有三类:同轴(TO)封装、双列直插封装(DIP)和蝶形封装。由于TO封装具有体积小、成本低及制造简单、性能可靠等特点,所以用于CATV的DFB激光器绝大部分采用TO封装形式[1]。比较几种不同结合技术,发现利用激光焊接技术进行结合,具有速度快和提高产品可靠性等优点。然而激光焊接时,激光脉冲的设置还存在一定的缺陷和分歧。所以激光焊接技术是封装工艺中关键性的环节,具有挑战性。

　　本文利用Nd∶YAG激光焊接系统,在两种不同的激光脉冲形状下,对DFB激光器和光纤进行焊接,分析焊点宽度、深度与激光脉冲的关系,通过推力实验,测得DFB激光器输出光功率的变化大小,比较两种脉冲,得出实际生产中的激光脉冲形状,从而提高焊点质量。

　　1　Nd∶AG激光焊接系统

　　为了便于CATV系统中的光信号传输,在实际应用中将TO封装的DFB激光器与光纤固定结合如图1所示,而一般固定结合利用黏胶、软焊或激光焊接技术等方法,在国内外文献[2-4]中均有提及。

　　激光焊接系统如图2所示。此焊接系统包括一个波长为1·06μm的脉冲式Nd∶YAG激光及传输激

　　光功率的光束传送系统(beam-delivery system),而系统利用三个反射率为33·3%、50%及100%的分光镜将激光能量均分,并经由输出端的聚焦透镜输出,同时焊接在器件上。如图3所示,激光入射至焊件的角度为45°,且三道激光光束呈120°均分排列,而光束能量之间相差小于±2%,可使三束激光同时打在焊接器件上且能量相同、排列对称。

　　激光焊接系统其Nd∶YAG激光的脉冲可设置成多种形状,然而不同激光脉冲形状将影响到焊点的深度及宽度,甚至会影响到焊接的质量。通过生产中多次实验,得出脉冲形状与焊点深度、宽度及产品质量之间的关系,从而提高产品质量[5。

　　2　焊接和推力实验

　　利用上述Nd∶YAG激光焊接系统,用两种不同形状的激光脉冲将TO封装形式的DFB激光器与光纤焊接到一起,测量出焊点深度、宽度与激光脉冲之间的关系,通过焊点的深度与宽度的比较和推力实验,测量DFB激光器输出光功率的变化大小,得出哪种脉冲更适用于实际生产。两种不同形状的焊接激光脉冲形式,如图4所示。

　　图4 (a)中的脉冲是由两个脉冲组成的,其脉宽分别为5 ms、2 ms,电压分别为310 V和360 V,激光的输出能量为11·3 J。图4 (b)中的脉冲形状是由一个脉冲所组成,其脉宽为2·6ms,电压为360V,激光的输出能量为5·8 J。两种形式的激光脉冲分别以45°打在金属件上,激光焊点如图5所示。为了说明两种脉冲对器件焊接质量的影响情