一种快速提高模拟蝶形激光器增益的方法与流程

1.本发明涉及光射频转换器件技术领域，更具体地说，涉及一种快速提高模拟蝶形激光器增益的方法。


背景技术：

2.射频光传输技术是应高速大容量通信需求，新兴发展起来的将光纤通信和无线通信结合起来的通信接入技术。即把射频电信号通过直接强度调制为光信号进行传输，运用光纤作为基站和中心站之间的传输链路，直接利用光载波来传输射频信号，光纤仅起到传输的作用，交换、控制和信号的再生都集中在中心站。与全电信号传输相比，使用光纤链路的主要技术优势是更低的传输损耗以及抗噪声和电磁干扰性强，在宽带通信、卫星通信、雷达监控以及智能交通系统等领域有着广阔的应用前景。
3.常用的光器件主要有同轴光器件和14pin蝶形光器件，但都是只能传输3ghz以下的低频信号，传输信号的带宽较小。因此，我们提出一种快速提高模拟蝶形激光器增益的方法。


技术实现要素：

4.1．要解决的技术问题针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种快速提高模拟蝶形激光器增益的方法，本发明设有7pin的蝶形模拟激光器，可创造性的使经过准直透镜后的准直光，与汇聚透镜的中心引入一定的偏离，从而使经过汇聚透镜后的汇聚光会偏离原来的角度，进入带有8度角的光纤当中，进而可提高耦合效率、增大信号增益，且与现有技术中只能传输3ghz以下的低频信号的同轴光器件和14pin蝶形光器件相比，本发明中的蝶形模拟激光器，可以传输9khz到20ghz甚至更宽的模拟信号，另外，本发明中的耦合方法与现有技术中需要进行三次耦合的双透镜耦合方法相比，减少了一步耦合，不仅可节约时间、提高耦合效率，还可增大模拟信号的增益效果。
5.2．技术方案为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
6.一种快速提高模拟蝶形激光器增益的方法，包括7pin的蝶形模拟激光器和快速提高增益的方法，所述蝶形模拟激光器包括蝶形壳体，所述蝶形壳体上固定连接有钨铜底板，所述钨铜底板上固定连接有模拟激光器芯片，所述钨铜底板上固定连接有信号匹配基板，所述钨铜底板上固定连接有准直透镜，所述钨铜底板上固定连接有隔离器，所述蝶形壳体的顶端固定连接有射频头，所述蝶形壳体的底端固定连接有多个供电引脚，所述蝶形模拟激光器还包括汇聚透镜、上件环、光纤。
7.所述快速提高增益的方法包括以下步骤：s1、通过射频头将外部射频信号传输进蝶形模拟激光器中，并由模拟激光器芯片将传输进来的射频信号转换为相应的光信号；
s2、由模拟激光器芯片发射出的光信号，先经过准直透镜进行光信号的准直，再经过隔离器传输到汇聚透镜处；s3、经过准直后的光信号通过汇聚透镜进入光纤当中，并传输给下一级单元使用。
8.进一步的，所述模拟激光器芯片采用磷化铟iii-v族基材制成，且模拟激光器芯片通过半导体沉积工艺生长。
9.进一步的，所述光纤的端面设有8度的切角，所述汇聚透镜的端面设有8度的切角。
10.进一步的，所述钨铜底板上固定连接有半导体制冷器。
11.进一步的，所述隔离器位于准直透镜远离模拟激光器芯片的一侧。
12.进一步的，所述准直透镜采用非球透镜，所述汇聚透镜采用柱透镜或非球透镜。
13.所述准直透镜和汇聚透镜的耦合方法包括以下步骤：a1、用无源的方式将汇聚透镜固定；a2、通过判断光斑来耦合准直透镜；a3、进行光纤的耦合。
14.进一步的，所述步骤a2中耦合准直透镜时，需在远处设置一个光斑探测仪器，并通过光斑探测仪器上光斑的大小和位置来进行准直透镜的耦合。
15.3．有益效果相比于现有技术，本发明的优点在于：（1）本方案设有7pin的蝶形模拟激光器，可创造性的使经过准直透镜后的准直光，与汇聚透镜的中心引入一定的偏离，从而使经过汇聚透镜后的汇聚光会偏离原来的角度，进入带有8度角的光纤当中，进而可提高耦合效率、增大信号增益，且与现有技术中只能传输3ghz以下的低频信号的同轴光器件和14pin蝶形光器件相比，本发明中的蝶形模拟激光器，可以传输9khz到20ghz甚至更宽的模拟信号，另外，本发明中的耦合方法与现有技术中需要进行三次耦合的双透镜耦合方法相比，减少了一步耦合，不仅可节约时间、提高耦合效率，还可增大模拟信号的增益效果（2）本方案采用7pin带射频头的封装，内部进行了信号匹配，可以传输非常宽的射频信号。
16.（3）本方案中的光纤端面和汇聚透镜端面设置有切角，可有效减少射频链路的光反射。
17.（4）本方案通过出射光斑位置的偏移量来判断上述准确光的偏移量，操作简单。
附图说明
18.图1为本发明模拟蝶形激光器的结构示意图；图2为本发明汇聚透镜偏移与耦合效率的关系示意图；图3为本发明提供的双透镜光路模拟耦合示意图；图4为本发明提供的光束偏移模型的示意图；图5为本发明透镜耦合当中实测光斑的位置图。
19.图中标号说明：1、模拟激光器芯片；2、信号匹配基板；3、准直透镜；4、隔离器；5、钨铜底板；6、半导体制冷器；7、蝶形壳体；8、汇聚透镜；9、上件环；10、光纤；11、射频头；12、供电引脚。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.实施例1：请参阅图1，一种快速提高模拟蝶形激光器增益的方法，包括7pin的蝶形模拟激光器和快速提高增益的方法，蝶形模拟激光器包括用于结构支撑和密封的蝶形壳体7，蝶形壳体7上固定连接有用于热量传导的钨铜底板5，钨铜底板5上固定连接有模拟激光器芯片1，模拟激光器芯片1采用磷化铟iii-v族基材制成，且模拟激光器芯片1通过半导体沉积工艺生长，钨铜底板5上固定连接有用于实现射频信号匹配和传输的信号匹配基板2，钨铜底板5上固定连接有用于激光器芯片光信号准直的准直透镜3，钨铜底板5上固定连接有隔离器4，隔离器4可防止光信号反射回芯片，隔离器4位于准直透镜3远离模拟激光器芯片1的一侧，蝶形壳体7的顶端固定连接有用于射频信号输入的射频头11，蝶形壳体7的底端固定连接有多个供电引脚12，供电引脚12主要用于外部电源给激光器当中的器件供电，蝶形模拟激光器还包括汇聚透镜8、上件环9、光纤10，汇聚透镜8可将准直后的光信号汇聚进入光纤10，上件环9的作用是将蝶形壳体7与光纤10进行连接固定，其过程是当准直后的光信号汇聚进入到光纤10，且光纤10的位置为理想耦合位置时，便可使用激光焊接的方式先将上件环9与光纤10进行固定，同样的，再使用激光焊接的方式将蝶形壳体7与上件环9进行固定，从而实现蝶形壳体7与光纤10的连接固定，光纤10主要用于光信号的传输和拉远，光纤10的端面设有8度的切角，汇聚透镜8的端面设有8度的切角，可有效减少射频链路的光反射，钨铜底板5上固定连接有半导体制冷器6，半导体制冷器6可稳定激光器芯片1工作时的温度，准直透镜3采用非球透镜，汇聚透镜8采用柱透镜或非球透镜。
24.快速提高增益的方法包括以下步骤：s1、通过射频头11将外部射频信号传输进蝶形模拟激光器中，并由模拟激光器芯片1将传输进来的射频信号转换为相应的光信号；s2、由模拟激光器芯片1发射出的光信号，先经过准直透镜3进行光信号的准直，再经过隔离器4传输到汇聚透镜8处；s3、经过准直后的光信号通过汇聚透镜8进入光纤10当中，并传输给下一级单元使
用。
25.请参阅图2，由于光在单模光纤的传输遵守模场理论，存在一个特定的入射角度可以使入射光的模场与光纤中的模场获得最佳匹配，此时的耦合效率最大。一般的光学系统都存在模场失配的问题，因为汇聚透镜8的角度和光纤10的角度不一致，或者汇聚透镜8的折射率与光纤10的折射率不一致等导致。在光信号的传输过程中，本发明创造性的使经过准直透镜3后的准直光，与汇聚透镜8的中心引入一定的偏离，使得经过汇聚透镜8后的汇聚光会偏离原来的角度，进入带有8度角的光纤当中，此光学系统中汇聚透镜8偏移量和耦合效率的关系如图2所示，由此可见，与汇聚透镜8偏移量为0μm的情况对比，在有偏移情况下可以得到更高的耦合效率，并在汇聚透镜8偏移量为50μm的情况下有最大的耦合效率，耦合效率提高10%，相应模拟信号的增益可以提高1db以上，使得本发明可有效提高耦合效率、增大信号增益。
26.与现有技术中只能传输3ghz以下的低频信号的同轴光器件和14pin蝶形光器件相比，本发明中的蝶形模拟激光器，可以传输9khz到20ghz甚至更宽的模拟信号。
27.准直透镜3和汇聚透镜8的耦合方法包括以下步骤：a1、用无源的方式将汇聚透镜8固定；a2、通过判断光斑来耦合准直透镜3；a3、进行光纤10的耦合。
28.现有技术中的双透镜耦合，需要分别对准直透镜、汇聚透镜、光纤进行耦合，一共需要进行三次耦合，本发明中的耦合方法与现有技术中需要进行三次耦合的双透镜耦合方法相比，减少了一步耦合，不仅可节约时间、提高耦合效率，还可增大模拟信号的增益效果。
29.步骤a2中耦合准直透镜3时，需在远处设置一个光斑探测仪器，并通过光斑探测仪器上光斑的大小和位置来进行准直透镜3的耦合，光斑探测仪可以把汇聚透镜8偏移导致的光斑的偏移量放大，另外，还可通过光斑在光斑探测仪器上的偏移量来推算出汇聚透镜8的偏移量，以此确定出我们所需要的汇聚透镜8的偏移量，来达到最大的耦合效率。
30.请参阅图3-5，双透镜耦合模型如图3所示，在上述准直透镜3的耦合当中，如图4所示，当达到较好的耦合效率时，通过汇聚透镜8出射的光斑相对中轴线具有一定的偏移量，图5为实际的耦合效果图，图5右图比左图提高了10%以上的耦合效率。
31.本发明设有7pin的蝶形模拟激光器，可创造性的使经过准直透镜3后的准直光，与汇聚透镜8的中心引入一定的偏离，从而使经过汇聚透镜8后的汇聚光会偏离原来的角度，进入带有8度角的光纤当中，进而可提高耦合效率、增大信号增益，且与现有技术中只能传输3ghz以下的低频信号的同轴光器件和14pin蝶形光器件相比，本发明中的蝶形模拟激光器，可以传输9khz到20ghz甚至更宽的模拟信号，另外，本发明中的耦合方法与现有技术中需要进行三次耦合的双透镜耦合方法相比，减少了一步耦合，不仅可节约时间、提高耦合效率，还可增大模拟信号的增益效果。
32.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。