一種波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體激光器及其制作方法
【專利摘要】一種波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體激光器及其制作方法，該半導(dǎo)體激光器包括導(dǎo)熱基座和激光器，激光器安裝在導(dǎo)熱基座中，激光器的前腔面與導(dǎo)熱基座的端面平齊，激光器與導(dǎo)熱基座之間灌注有導(dǎo)熱膠，導(dǎo)熱膠的高度低于激光器前腔面；其制作方法包括：（1）制作導(dǎo)熱基座；（2）將激光器安裝到導(dǎo)熱基座的激光器安裝孔中，激光器前腔面與激光器安裝孔平齊；（3）在激光器與激光器安裝孔之間的空間內(nèi)灌注導(dǎo)熱膠，導(dǎo)熱膠的高度低于激光器前腔面；（4）固化。上述半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)及制作過程簡單，使激光器芯片的熱量及時通過導(dǎo)熱膠散出，尤其是后腔面的熱量及時散出，能夠減小激光器波長隨溫度變化的系數(shù)，可使激光器波長漂移減少60%以上，提高了波長穩(wěn)定性。
【專利說明】一種波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體激光器及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體激光器及其制作方法，屬于半導(dǎo)體激光器封裝

【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體激光器具有高效率、長壽命、光束質(zhì)量高、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，廣泛 用于光纖通信，激光泵浦，醫(yī)療器械，光學(xué)圖象處理，激光打印機(jī)等領(lǐng)域。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的 日益發(fā)展和成熟，激光二極管在功率，轉(zhuǎn)換效率，波長擴(kuò)展和運行壽命等方面已經(jīng)有很大的 提高。由于半導(dǎo)體激光器具有量子效率高、可靠性高、使用壽命長、發(fā)射波長與激光介質(zhì)吸 收峰很好對應(yīng)、激光輸出光束質(zhì)量好等特點，有利于與泵浦技術(shù)相互結(jié)合，成為激光栗浦技 術(shù)中的一個重要突破，泵浦激光器的迅速發(fā)展逐漸成為一種趨勢。
[0003] 同時激光器具有隨著溫度的變化波長發(fā)生漂移的缺點，尤其是激光器泵浦綠光 時，影響較為明顯，Nd:YV04 /KTP晶體吸收峰在±3nm，8〇8nm激光器在工作時，波長隨著溫 度的升高波長漂移變長，偏出晶體的吸收范圍，超過40°C時，綠光功率逐步下降并消失，為 了避免此問題，目前普遍的做法是：1、加大激光器的散熱面積，增大固定激光器的金屬件尺 寸，增大了整體結(jié)構(gòu)的尺寸，但是受到使用空間的限制，尤其是在中小小功率、指示筆類市 場，此方法不能解決問題；2、通過增加半導(dǎo)體制冷的方法，強(qiáng)制激光器降溫，此方法只能用 在大功率市場，需要增加溫度探測器和溫控電路，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高；3、通過光柵鎖定激光 器波長，此技術(shù)復(fù)雜，成本高適用高端產(chǎn)品，在中小功率市場，沒有成本優(yōu)勢。
[0004] CN1507683公開的《波長穩(wěn)定的激光源》，包括激光二極管、與激光二極管進(jìn)行熱交 換的溫度穩(wěn)定熱泵以及至少一個檢測器，它們被封裝在氣密封裝內(nèi)，所述封裝包括用于使 激光二極管發(fā)出的光傳到封裝外部的窗口；此方法使用了類似上述2中的方式，有溫度探 測器、換熱裝置等。
[0005] 此外如CN1989666公開的《波長穩(wěn)定的激光模塊》CN1251692公開的《激光器波長 穩(wěn)定方法及實現(xiàn)此方法的裝置》都使用了光柵濾光器、功率控制器，類似上述3中的光柵控 制，技術(shù)見雜，成本聞，適用于尚端廣品。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)在解決半導(dǎo)體激光器隨著溫度的變化波長發(fā)生漂移問題方 面存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠減小激光器波長隨溫度變化的系數(shù)、波長穩(wěn)定的半 導(dǎo)體激光器，同時提供一種過程簡單的該波長穩(wěn)定半導(dǎo)體激光器的制造方法，完全滿足中 小功率泵浦的使用要求，可以在現(xiàn)有的使用空間下，不增加散熱面積和尺寸的情況，穩(wěn)定激 光器的波長。
[0007] 本發(fā)明的波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體激光器，采用以下技術(shù)方案： 該半導(dǎo)體激光器，包括導(dǎo)熱基座和激光器，激光器安裝在導(dǎo)熱基座中，激光器的前腔面 與導(dǎo)熱基座的端面平齊，激光器與導(dǎo)熱基座之間灌注有導(dǎo)熱膠，導(dǎo)熱膠的高度低于激光器 前腔面。核心技術(shù)是將激光器散熱方式有傳統(tǒng)的被動散熱方式，改為主動散熱方式，即通 過包圍在芯片周圍的散熱介質(zhì)將激光器芯片的熱量直接導(dǎo)出，尤其是后腔面的熱量及時散 出，提高了激光器的穩(wěn)定性，減小溫度波長漂移系數(shù)。
[0008] 上述波長穩(wěn)定半導(dǎo)體激光器的制造方法，包括以下步驟： (1) 制作導(dǎo)熱基座，在導(dǎo)熱金屬基座中加工激光器安裝孔； (2) 將激光器安裝到導(dǎo)熱基座的激光器安裝孔中，激光器前腔面與激光器安裝孔平 齊； (3) 在激光器與激光器安裝孔之間的空間內(nèi)灌注導(dǎo)熱膠，導(dǎo)熱膠的高度低于激光器前 腔面； (4) 將導(dǎo)熱基座與激光器一起在60°C -70°C固化20-30分鐘。
[0009] 本發(fā)明結(jié)構(gòu)及制作過程簡單，能夠減小激光器波長隨溫度變化的系數(shù)，可使激光 器波長漂移減少60%以上，大大提高了波長穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明中圓形金屬基板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖2是激光器在圓形金屬基板中裝配的示意圖。
[0012] 圖3是在圓形金屬基板中灌膠的示意圖。
[0013] 圖4是本發(fā)明中方形金屬基板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖5是激光器在方形金屬基板中裝配的示意圖。
[0015] 圖6是在方形金屬基板中灌膠的示意圖。
[0016] 圖中：1、金屬基座，2、小孔，3、大孔，4、T0封裝激光器，5、激光器前腔面，6、導(dǎo)熱 膠，7、盲孔，8、C-mount封裝激光器。

【具體實施方式】
[0017] 實施例1 本實施例是T0封裝激光器(包含T056、T09等）的制作，包括以下步驟： (1)制作圖1所示的金屬基座1，該基板外形為圓形或方形，其內(nèi)帶有同軸的大孔3和 小孔2,大孔3與小孔2組成階梯孔。大孔3的直徑比T0封裝激光器的T0管座直徑略小。
[0018] (2)如圖2所示，將T0封裝激光器4裝配到圖1所示圓形金屬基板1的大孔3中， T0封裝激光器4的T0管座與大孔3形成過盈配合，T0封裝激光器前腔面5與小孔2平齊。
[0019] (3)如圖3所示，將小孔2的空間內(nèi)灌注導(dǎo)熱膠6 (導(dǎo)熱硅膠等可固化類)，導(dǎo)熱膠 的高度低于T0封裝激光器前腔面5。
[0020] (4)將灌膠后的T0封裝激光器4放置小于70°C的烘箱內(nèi)，于60°C -70°c固化20-30 分鐘。
[0021] 用上述方法制作后，半導(dǎo)體激光器芯片的熱量及時通過導(dǎo)熱硅膠散出，尤其是后 腔面的熱量及時散出，提高了激光器穩(wěn)定性。下面以808nm激光器示例測試激光器的溫度 波長漂移系數(shù)：

【權(quán)利要求】
1. 一種波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體激光器，其特征一是：包括導(dǎo)熱基座和激光器，激光器安裝 在導(dǎo)熱基座中，激光器的前腔面與導(dǎo)熱基座的端面平齊，激光器與導(dǎo)熱基座之間灌注有導(dǎo) 熱膠，導(dǎo)熱膠的高度低于激光器前腔面。
2. -種波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體激光器，其特征二是：將激光器散熱方式有傳統(tǒng)的被動散熱 方式，改為主動散熱方式，即通過包圍在芯片周圍的散熱介質(zhì)將激光器芯片的熱量直接導(dǎo) 出。
3. -種波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體激光器，其特征三是：本發(fā)明適合半導(dǎo)體激光器TO封裝或 C-mount封裝形式。
4. 上述權(quán)利要求所述波長穩(wěn)定半導(dǎo)體激光器的制造方法，其特征是，包括以下步驟： (1) 制作導(dǎo)熱基座，在導(dǎo)熱金屬基座中加工激光器安裝孔；孔的形狀不局限于圓孔或方 孔； (2) 將激光器安裝到導(dǎo)熱基座的激光器安裝孔中，激光器前腔面與激光器安裝孔平 齊； (3) 在激光器與激光器安裝孔之間的空間內(nèi)灌注導(dǎo)熱膠，導(dǎo)熱膠的高度低于激光器前 腔面；導(dǎo)熱介質(zhì)不局限于導(dǎo)熱膠，也可以是其他導(dǎo)熱介質(zhì)； (4) 將導(dǎo)熱基座與激光器一起在60°C -70°C固化20-30分鐘。
【文檔編號】H01S5/024GK104300356SQ201410593932
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】蘇建, 李沛旭, 于果蕾, 邵慧慧, 劉成成, 徐現(xiàn)剛 申請人:山東華光光電子有限公司