[发明专利]一种用于半导体激光器巴条的夹具和夹持方法

说明书

本发明涉及半导体激光器技术领域，提供了一种用于半导体激光器巴条的夹具和夹持方法。方法包括将激光器巴条放置在台阶上，激光器陪条放置在夹具下外框上；其中，放置形式为激光器巴条和激光器陪条各一根交替放置；待巴条和陪条放置完成之后，将巴条垫片放置在激光器巴条和激光器陪条构成的待夹持的激光器巴条结构的两侧，放置完成之后盖上夹具上外框，用于将激光器陪条和巴条垫片两侧遮挡住，并将激光器巴条从夹具上外框的中间区域暴露出来；利用推力螺栓将推力弹片往前推移，使得推力弹片与巴条垫片贴合压紧。本发明后期使用时损耗小，成本低，夹持数量巴条数量多，夹具厚度薄，巴条没有掉落风险等优点。

【技术领域】

本发明涉及半导体激光器技术领域，特别是涉及一种用于半导体激光器巴条的夹具和夹持方法。

【背景技术】

大数据信息时代，光模块被广泛应用于当前4G，5G通信网络，数据中心等应用场景，而光模块中的核心器件则是半导体激光器芯片。半导体激光器芯片起着将电信号转换成光信号的关键作用。

按照发光的类型来分，半导体激光器芯片分为面发射芯片和边发射芯片。其中面发射芯片主要以垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，简称为：VCSEL)为代表，该类激光器的特点是激光的发光面为芯片的上表面。

边发射芯片主要以分布式反馈激光器(Distributed Feedback Laser，简称DFB)以及电吸收调制激光器(Electro Absorption Modulated Distributed Feedback Laser,简称为：EML)为代表，该类激光器的特点是激光的发光面不在芯片的上表面，而是在芯片的端面。目前在数据中心，远距离传输等各个应用领域，DFB芯片和EML芯片有着广泛的应用。

半导体激光器的正常工作条件和其他种类激光器一样，需要有增益介质和谐振腔，因此在激光器的前后反射镜面需要镀制相应要求的光学膜。由于DFB和EML芯片边发射激光器的特点，在对其前后端面进行光学镀膜之前，需要将制备好工艺的外延片解理成一根根单个的巴条，然后将巴条立起来进行端面镀膜，这样一来就必须有相应的巴条夹持夹具。

随着时代大数据的要求，人们对激光器的速率要求也在逐步提高，从最初的2.5G到10G，16G，25G，56G等，而边发射激光器的腔长是影响速率的一项重要因素。一般而言，速率越快，腔长越短。2.5G-DFB芯片、10G-DFB芯片和25G-DFB芯片的一种典型腔长分别为250um、200um和160um。由于腔长的不断缩短，这无形对激光器厂家的芯片生产提出了更加严格的考验。传统巴条夹具是利用夹具两侧的弹簧对中心摆好的巴条和陪条悬空夹持住，此种悬空夹持的方法成功的核心有两点：1.所有巴条和陪条的解理宽度一致；2.晶圆减薄后的厚度一致。在理论状态下，假设所有的巴条和陪条的解理宽度完全一致，并且晶圆的减薄厚度也完全一致的情况下，只要夹具的尺寸够大，在一个夹具上则能够摆无限多的条，因为夹持之后该系统的力学中心点在巴条的正中心。然而在实际生产过程中，巴条和陪条的解理宽度会有几微米的误差，晶圆减薄之后各处的厚薄也不尽相同，也会有几微米的误差，虽然一根巴条和陪条的误差在几微米，但是在连续摆条之后，该误差就会叠加放大到几十微米甚至几百微米，导致整个巴条、陪条和夹具的这个系统的力学中心偏移，最终导致巴条掉落。

根据经验而言，当芯片腔长为250um左右的时候，悬空夹持方法能够夹持的巴条最大数量在20根左右，当腔长降低到200um左右的时候，夹持巴条的数量要降低一倍。当腔长降低到160um附近时，数量又要降低一倍。因此对25G速率的激光器芯片，一个夹具能够夹持的巴条数量仅在5根左右。一个2英寸的InP晶圆能够解理出来的160um腔长的巴条数量在500-600根。因此仅仅摆放一个晶圆就需要用到100个以上的镀膜夹具。