一種波長穩定的半導體激光器及其制作方法
【專利摘要】一種波長穩定的半導體激光器及其制作方法，該半導體激光器包括導熱基座和激光器，激光器安裝在導熱基座中，激光器的前腔面與導熱基座的端面平齊，激光器與導熱基座之間灌注有導熱膠，導熱膠的高度低于激光器前腔面；其制作方法包括：（1）制作導熱基座；（2）將激光器安裝到導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灌注導熱膠，導熱膠的高度低于激光器前腔面；（4）固化。上述半導體激光器結構及制作過程簡單，使激光器芯片的熱量及時通過導熱膠散出，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，可使激光器波長漂移減少60%以上，提高了波長穩定性。
【專利說明】一種波長穩定的半導體激光器及其制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種波長穩定的半導體激光器及其制作方法，屬于半導體激光器封裝
【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 半導體激光器具有高效率、長壽命、光束質量高、穩定性好、結構緊湊等優點，廣泛 用于光纖通信，激光泵浦，醫療器械，光學圖象處理，激光打印機等領域。隨著半導體技術的 日益發展和成熟，激光二極管在功率，轉換效率，波長擴展和運行壽命等方面已經有很大的 提高。由于半導體激光器具有量子效率高、可靠性高、使用壽命長、發射波長與激光介質吸 收峰很好對應、激光輸出光束質量好等特點，有利于與泵浦技術相互結合，成為激光栗浦技 術中的一個重要突破，泵浦激光器的迅速發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，增大了整體結構的尺寸，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、通過增加半導體制冷的方法，強制激光器降溫，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，結構復雜，成本高；3、通過光柵鎖定激光 器波長，此技術復雜，成本高適用高端產品，在中小功率市場，沒有成本優勢。
[0004] CN1507683公開的《波長穩定的激光源》，包括激光二極管、與激光二極管進行熱交 換的溫度穩定熱泵以及至少一個檢測器，它們被封裝在氣密封裝內，所述封裝包括用于使 激光二極管發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《波長穩定的激光模塊》CN1251692公開的《激光器波長 穩定方法及實現此方法的裝置》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，技術見雜，成本聞，適用于尚端廣品。
【發明內容】
[0006] 本發明針對現有技術在解決半導體激光器隨著溫度的變化波長發生漂移問題方 面存在的不足，提供一種結構簡單、能夠減小激光器波長隨溫度變化的系數、波長穩定的半 導體激光器，同時提供一種過程簡單的該波長穩定半導體激光器的制造方法，完全滿足中 小功率泵浦的使用要求，可以在現有的使用空間下，不增加散熱面積和尺寸的情況，穩定激 光器的波長。
[0007] 本發明的波長穩定的半導體激光器，采用以下技術方案： 該半導體激光器，包括導熱基座和激光器，激光器安裝在導熱基座中，激光器的前腔面 與導熱基座的端面平齊，激光器與導熱基座之間灌注有導熱膠，導熱膠的高度低于激光器 前腔面。核心技術是將激光器散熱方式有傳統的被動散熱方式，改為主動散熱方式，即通 過包圍在芯片周圍的散熱介質將激光器芯片的熱量直接導出，尤其是后腔面的熱量及時散 出，提高了激光器的穩定性，減小溫度波長漂移系數。
[0008] 上述波長穩定半導體激光器的制造方法，包括以下步驟： (1) 制作導熱基座，在導熱金屬基座中加工激光器安裝孔； (2) 將激光器安裝到導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灌注導熱膠，導熱膠的高度低于激光器前 腔面； (4) 將導熱基座與激光器一起在60°C -70°C固化20-30分鐘。
[0009] 本發明結構及制作過程簡單，能夠減小激光器波長隨溫度變化的系數，可使激光 器波長漂移減少60%以上，大大提高了波長穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發明中圓形金屬基板的結構示意圖。
[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是本發明中方形金屬基板的結構示意圖。
[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的空間內灌注導熱膠6 (導熱硅膠等可固化類)，導熱膠 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，于60°C -70°c固化20-30 分鐘。
[0021] 用上述方法制作后，半導體激光器芯片的熱量及時通過導熱硅膠散出，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：
【權利要求】
1. 一種波長穩定的半導體激光器，其特征一是：包括導熱基座和激光器，激光器安裝 在導熱基座中，激光器的前腔面與導熱基座的端面平齊，激光器與導熱基座之間灌注有導 熱膠，導熱膠的高度低于激光器前腔面。
2. -種波長穩定的半導體激光器，其特征二是：將激光器散熱方式有傳統的被動散熱 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將激光器芯片的熱量直接導 出。
3. -種波長穩定的半導體激光器，其特征三是：本發明適合半導體激光器TO封裝或 C-mount封裝形式。
4. 上述權利要求所述波長穩定半導體激光器的制造方法，其特征是，包括以下步驟： (1) 制作導熱基座，在導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灌注導熱膠，導熱膠的高度低于激光器前 腔面；導熱介質不局限于導熱膠，也可以是其他導熱介質； (4) 將導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 優先權日:2014年10月29日
【發明者】蘇建, 李沛旭, 于果蕾, 邵慧慧, 劉成成, 徐現剛 申請人:山東華光光電子有限公司