光傳感器封裝方式有多種,由于光傳感器仍處于發(fā)展中,其封裝方式尚未規(guī)范,下面簡要介紹幾種主要的封裝方式。
機械固定式
這是光傳感器最chang用的一種封裝方式。它主要是按光傳感器的性能和使用要求,設計一定的容器(管殼)和相應的緊固件,將各部件組裝固定成一個整體。只要設計合理,這種封裝方式完全可以滿足長期穩(wěn)定的使用要求。這種固定方式也便于工藝的標準化、規(guī)范化此外,采用相應的密封措施,也能滿足密封要求。例如,利用各種型號的真空墊圈,墊片等可構成滿足氣密要求封裝結構。而利用耐油的墊圈、墊片等,則可滿足防油(油密)的要求。若設計針對所用部件的導熱性能和結構特點,以及所用材料的導熱性,則可構成熱穩(wěn)定的封裝結構。例如,各機械部件的墊膨脹系數若不相同,則因環(huán)境溫度的變化,會引起各機械部件的錯位,從而使光傳感器的性能下降(其中包括光功率的起伏,光偏振態(tài)的變化,光波相位的變化等)。
膠粘固定式
這是光傳感器又一種最chang用的封裝方式。它和機械固定式的差別主要是:傳件之間的固定是用各種粘結劑(膠)。用膠粘固定各部件對光傳感器進行封裝的優(yōu)點是便易行,靈活快捷,適用面廣。尤其適用于光傳感器的試驗階段。
膠粘的不足之處是:
1:溫度穩(wěn)定性較差。,原因是粘接劑和被格結構(光傳感器各部件),如光纖金熱膨脹系數不同。
2:有附加應力。粘接劑在固化過程會產生附加的應力。這種應力的后果是:降低元件的對準精度(固化過程產生微小位移);光學元件產生附加的各向異性,傳輸光波的特性變。一般情況是膠的固化時間愈短,產生的附加應力愈大。因此對偏振特性要求高的場合應慎用粘接劑。另外,為提高各元件對準精度,在粘接劑的固化過程中應實時監(jiān)測對準的情況,并隨時進行微調,以補償因膠的固化而產生的移位。
3:難以拆卸。用粘接劑封裝的各部件一般難以拆卸而進行重新組裝,所以用粘接劑封
裝的光傳感器,一般都無法拆卸。例如,用環(huán)氧固化后的封裝件就很難拆卸。
焊接固定式
對于光傳感器,這是一種優(yōu)于膠粘的封裝方式。這種封裝方式的優(yōu)點是:長期穩(wěn)定性,尤其是熱穩(wěn)定性較好,其不足之處是:需專yong焊接裝置,需針對不同部件采用不同的工藝(焊接功率的大小、焊接時間的長短、焊接部位的確定等)以及難以拆卸對光學元器件的焊接一般采用激光焊接,即加熱源為激光束(例如CO2激光)。目前,光纖法珀干涉儀是激光焊接的成功例之一,因為光纖法珀干涉儀由兩段裸光纖插入細毛細管中構成為此,在兩光纖間距精密調整后,需將裸光纖和玻璃毛細管固定。以前這種固定用膠粘方式。其缺點是熱穩(wěn)定性差,現(xiàn)改用CO2激光焊接方式封裝,則熱穩(wěn)定性大為改善,這種法珀光纖干涉儀用于200℃高溫仍能長期穩(wěn)定工作。
金屬焊固定式
金屬焊固定是又一種較好的封裝方式。它和上述焊接固定方式的差別是:需在被焊接的光學元件(一般是非金屬材料,例如玻璃,石英光纖等)上先用特種工藝涂敷一層金屬薄膜,再用錫焊方式進行金屬的焊接。例如:用自聚焦透鏡和光纖連接的自準直光纖以及光纖和LD(或LED)的連接多采用這種方式。這種封裝方式的優(yōu)點是:熱穩(wěn)定性好,壽命長。不足之處是工藝較復雜(光學元器件上鍍金屬的工藝較難)。因而成本高,需專yong設備。
光電傳感器目前尚無規(guī)范化和標準化的封裝工藝。另外,由于光傳感器的品種多樣化,日前也無較通用的封裝工藝。但是構成光傳感器的基本組件之一的光源(LD,LED)、光探測器以及它們和光纖、電線的封裝方式和光傳感器的封裝有共同之處,而且光源、光探測器等光電子器件的封裝已有較規(guī)范和標準的封裝方式。
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