專利名稱：垂直腔面發射激光器側面泵浦源及其制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體光電子學技術領域，具體涉及一種垂直腔面發射激光器側面泵浦源及其制作方法。
背景技術：
半導體激光器可以分為邊發射和面發射兩種。其中，邊發射半導體激光器目前已發展的比較成熟，然而，由于其光束是橢圓形的，在相互垂直的兩個軸上發散角相差比較大，光束質量比較差，因此，在使用時需使用復雜昂貴的光束整形系統。垂直腔面發射激光器(VCSEL)是一種垂直表面出光的新型激光器。與傳統邊發射激光器不同的結構帶來了許多優勢小的發散角和圓形對稱的遠、近場分布使其與光纖的 耦合效率大大提高，而不需要復雜昂貴的光束整形系統，現已證實與多模光纖的耦合效率竟能大于90% ;光腔長度極短，導致其縱模間距拉大，可在較寬的溫度范圍內實現單縱模工作，動態調制頻率高；腔體積減小使得其自發輻射因子較普通端面發射激光器高幾個數量級，這導致許多物理特性大為改善。隨著垂直腔面發射激光器制備工藝的發展，功率逐漸提高，用于背面泵浦成為可能，而且由于垂直腔面發射激光器具有成本低廉、光譜特性和光束質量好以及可靠行穩定的特性，使其成為未來側面泵浦的一個重要方向。提高激光器側面泵浦源輸出功率的一個重要方法是增加其出光單元。但鑒于一方面，邊發射半導體激光器集成度低，光束質量差，溫度可靠性不好；另一方面，側面泵浦源有體積的限制，而且增加發光單元也會增大驅動電源；導致現有的邊發射半導體激光器不適合用于側面泵浦源。
發明內容
本發明為了解決邊發射半導體激光器不適合用于側面泵浦源的缺點，提出一種垂直腔面發射激光器側面泵浦源及其制作方法。本發明解決技術問題所采取的技術方案如下—種垂直腔面發射激光器側面泵浦源，包括內有制冷液體的大通道熱沉，所述大通道熱沉的上端設有水平安裝面，絕緣熱沉，以及垂直腔面發射激光器列陣；在所述絕緣熱沉內鍍制有金屬薄膜；所述垂直腔面發射激光器列陣與所述金屬薄膜通過金絲引線連接。在上述技術方案中，所述的垂直腔面發射激光器列陣為正四面形或者正六角形的單管排列結構。在上述技術方案中，多個所述金屬薄膜中間設有間隔，所述金絲引線可在所述金屬薄膜的三個邊將相鄰的所述金屬薄膜連接。在上述技術方案中，所述大通道熱沉的長X寬X高為30mmX6. 8mmX 10mm。在上述技術方案中，每個垂直腔面發射激光器列陣包括多個發光單元，每個所述發光單元由下至上依次包括下電極；襯底；下布拉格反射鏡；有源層；側氧化層；上布拉格反射鏡；上電極。在上述技術方案中，所述下布拉格反射鏡和所述上布拉格反射鏡可以分別替換為介質反射鏡。一種垂直腔面發射激光器側面泵浦源的制作方法，包括以下步驟首先，在大通道熱沉的上端水平安裝面上，使用導電性好的材料與絕緣熱沉緊密結合；然后，在絕緣熱沉的上表面區域，使用蒸鍍技術制備金屬薄膜，用于傳導電流；再然后，在每個固定的區域內蒸鍍焊料，將垂直腔面發射激光器列陣與所述金屬薄膜焊接；最后，在所述金屬薄膜三個邊打上金絲引線，連接相鄰的所述金屬薄膜。 在上述技術方案中，在將垂直腔面發射激光器列陣與所述金屬薄膜焊接的步驟中，所述焊料可以是In或AuSn。本發明的有益效果是在不提高驅動電流的情況下，增加出光單元數量，增大出光功率。由于每個列陣都有三邊金絲引線，提高了可輸入電流上線。使用新結構使結構緊湊，光束質量明顯改善。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。圖I為本發明的垂直腔面發射激光器側面泵浦源的結構示意圖；圖2為本發明的垂直腔面發射激光器側面泵浦源的正視圖；圖3為本發明的垂直腔面發射激光器側面泵浦源的俯視圖；圖4為本發明的垂直腔面發射激光器側面泵浦源的右視圖；圖5為本發明的垂直腔面發射激光器側面泵浦源中，垂直腔面發射激光器列陣的結構示意圖；圖6為本發明的垂直腔面發射激光器側面泵浦源中，絕緣陶瓷片結構示意圖；圖7為本發明的垂直腔面發射激光器側面泵浦源中，絕緣陶瓷片結構右視圖；圖8為本發明的垂直腔面發射激光器側面泵浦源中，大通道熱沉結構示意圖；圖9為本發明的垂直腔面發射激光器側面泵浦源中，一個發光單元的結構示意圖；圖中的附圖標記表示為I、大通道熱沉；2、絕緣熱沉；3、熱沉表面的金屬薄膜；4、垂直腔面發射激光器列陣；5、金絲引線；6、水平安裝面；7、襯底；8、下布拉格反射鏡；9、有源層；10、側氧化層；11、上布拉格反射鏡；12、上電極；13、下電極。
具體實施例方式本發明的發明思想為提出一種一維串接結構，在增大出光單元的同時，不顯著提高驅動電流，可以在垂直腔面發射激光器三個邊進行金絲連接，提高電流上限，而且集成度高，易實現光束的均勻泵浦，使輸出光束質量提高。下面結合附圖對本發明做以詳細說明。如圖1-9所示，本發明的垂直腔面發射激光器側面泵浦源，包括內有制冷液體的大通道熱沉1，所述大通道熱沉I的上端設有水平安裝面6，絕緣熱沉2，以及垂直腔面發射激光器列陣4 ;在所述絕緣熱沉2內鍍制有金屬薄膜3 ;所述垂直腔面發射激光器列陣4與所述金屬薄膜3通過金絲引線5連接。多個所述金屬薄膜3中間設有間隔，所述金絲引線5可在所述金屬薄膜3的三個邊將相鄰的所述金屬薄膜3連接。本發明的垂直腔面發射激光器側面泵浦源中，所述垂直腔面發射激光器列陣4為正四面形或者正六角形的單管排列結構。每個垂直腔面發射激光器列陣4包括多個發光單元，如圖9所示，每個所述發光單元由下至上依次包括下電極13、襯底7、下布拉格反射 鏡8、有源層9、側氧化層10、上布拉格反射鏡11、以及上電極12。本發明的垂直腔面發射激光器側面泵浦源，選擇導熱性較高的紫銅作為大通道熱沉I的材料，其長X寬X高為30mmX 6. 8mmX 10mm,在大通道熱沉I的兩端有水管進口和出口，夕卜徑為6mm,內徑為4mm,其中心距下表面3. 4mm，處于左右兩面的中心。當然，在其他的具體實施方式
中，所述下布拉格反射鏡8和所述上布拉格反射鏡11可以分別替換為介質反射鏡。本發明的垂直腔面發射激光器側面泵浦源的制作方法為首先，在大通道熱沉I的上端水平安裝面6上，使用導電性好的材料與絕緣熱沉2緊密結合；然后，在絕緣熱沉2的上表面區域，使用蒸鍍技術制備金屬薄膜3，用于傳導電流；再然后，在每個固定的區域內再蒸鍍焊料，在回流焊接爐中，將垂直腔面發射激光器列陣4與所述金屬薄膜3焊接；焊料可以是In也可以是AuSn ；最后，用金絲球焊機在如圖I所示的三個邊打上金絲引線5，連接相鄰的金屬薄膜3。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明創造的保護范圍之中。
權利要求
1.垂直腔面發射激光器側面泵浦源，其特征在于，包括 內有制冷液體的大通道熱沉(1)，所述大通道熱沉(I)的上端設有水平安裝面(6)，絕緣熱沉(2)，以及垂直腔面發射激光器列陣(4)； 在所述絕緣熱沉(2)內鍍制有金屬薄膜(3);所述垂直腔面發射激光器列陣(4)與所述金屬薄膜(3 )通過金絲引線(5 )連接。
2.根據權利要求I所述的垂直腔面發射激光器側面泵浦源，其特征在于，所述的垂直腔面發射激光器列陣(4)為正四面形或者正六角形的單管排列結構。
3.根據權利要求I所述的垂直腔面發射激光器側面泵浦源，其特征在于，多個所述金屬薄膜(3 )中間設有間隔，所述金絲引線(5 )可在所述金屬薄膜(3 )的三個邊將相鄰的所述金屬薄膜(3)連接。
4.根據權利要求I所述的垂直腔面發射激光器側面泵浦源，其特征在于，所述大通道熱沉(I)的長X寬X高為3CtamX 6. 8謹X ICtam。
5.根據權利要求1-4任意一項所述的垂直腔面發射激光器側面泵浦源，其特征在于，每個垂直腔面發射激光器列陣(4)包括多個發光單元，每個所述發光單元由下至上依次包括 下電極(13)； 襯底(7)； 下布拉格反射鏡(8)； 有源層(9)； 側氧化層(10)； 上布拉格反射鏡(11)； 上電極(12)。
6.根據權利要求5所述的垂直腔面發射激光器側面泵浦源，其特征在于， 所述下布拉格反射鏡(8)和所述上布拉格反射鏡(11)可以分別替換為介質反射鏡。
7.權利要求I所述的垂直腔面發射激光器側面泵浦源的制作方法，其特征在于，包括以下步驟 首先，在大通道熱沉(I)的上端水平安裝面(6)上，使用導電性好的材料與絕緣熱沉(2)緊密結合； 然后，在絕緣熱沉(2)的上表面區域，使用蒸鍍技術制備金屬薄膜(3)，用于傳導電流；再然后，在每個固定的區域內蒸鍍焊料，將垂直腔面發射激光器列陣(4)與所述金屬薄膜(3)焊接； 最后，在所述金屬薄膜(3)三個邊打上金絲引線(5)，連接相鄰的所述金屬薄膜(3)。
8.根據權利要求7所述的制作方法，其特征在于，在將垂直腔面發射激光器列陣(4)與所述金屬薄膜(3)焊接的步驟中，所述焊料可以是In或AuSn。
全文摘要
本發明涉及一種垂直腔面發射激光器側面泵浦源及其制作方法，涉及半導體光電子學技術領域。本發明的垂直腔面發射激光器側面泵浦源，包括內有制冷液體的大通道熱沉，熱沉的上端有水平安裝面，絕緣的串接結構熱沉，熱沉表面的金屬薄膜，金絲引線，以及垂直腔面發射激光器面陣。本發明的垂直腔面發射激光器側面泵浦源，在不提高電流的情況下增加出光面積，提高了功率，且集成度高，光束質量好。
文檔編號H01S5/024GK102856790SQ20121031249
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者寧永強, 張金勝, 張金龍, 劉云, 王立軍 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所