一種水平陣列高功率半導體激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體激光器技術領域，具體涉及一種水平陣列高功率半導體激光器。
【背景技術】
[0002]半導體激光器具有體積小、重量輕、可靠性高、使用壽命長、成本低的優點，目前已經廣泛應用于國民經濟的各個領域，比如激光栗浦，醫療以及工業加工領域。
[0003]水平陣列型高功率半導體激光器是半導體激光器封裝結構中的一種，具體結構為將單Bar半導體激光器沿慢軸方向(即水平方向)均勻排布。這種水平陣列封裝結構常用來作為固體激光器的栗浦源，在晶體棒周圍均勻排布多個水平陣列結構的半導體激光器，分別從不同方向照射晶體棒，可以實現較高的轉化效率。但是，晶體棒及用于給晶體棒冷卻的冷卻水玻璃筒表面光潔度較高，當半導體激光器發光面與晶體棒距離較近時，容易將一部分激光反射回半導體激光器表面，而半導體激光器的下通水塊材料通常為工程塑料，無法長時間承受反射的激光導致的高溫，進而導致半導體激光器的下通水塊變型損壞；此外，反射的激光還可能會直接照射到半導體激光芯片，導致芯片熱損毀，上述問題都會嚴重影響半導體激光器的可靠性和壽命，并且對半導體激光器的散熱能力提出了更高的要求。目前解決這種作為栗浦源的反饋光問題主要有以下兩種方式:
1)使用奇數個半導體激光器作為環繞栗浦源。一般為3組栗浦或者5組栗浦，這樣就不會出現2個半導體激光器正面相對發光的情況，可以從一定程度上降低半導體激光器被反饋光燒毀的幾率；
2)在固體激光器栗浦腔表面增加一層反射腔材質，一般為聚四氟乙烯或鍍金材料，增大其表面粗糙度，這樣半導體激光器發射出的激光在進入固體激光器栗浦腔后，會在各個方向產生漫反射，并被逐步勻化。
[0004]在實際使用過程中，反饋光的產生具有很大隨機性，和半導體激光器快軸發散角、半導體激光器距晶體棒距離等因素有關，傳統的防反饋方法雖然可以在一定程度上對改善反饋光的問題，但是無法徹底解決反饋光帶來的危害，仍會有部分反饋光回射損傷半導體激光器；并且由于反饋光回射帶來了附加的熱量，上述方法都無法提高半導體激光器的散熱效率來保證半導體激光器的可靠性。
[0005]中國發明專利ZL200910023746.3公開了一種水平陣列半導體激光器，在栗浦的應用中，易受到反饋光的損傷，影響了器件的可靠性；該方案采用的電極連接方式為每個微制冷模塊采用正極引片和負極引片的方式將正極連接片與負極連接片進行連接，結構較為復雜，生產工藝較為繁瑣，增加了生產的成本，此外，在長期使用中，這種結構的散熱效果還有待提尚。
【發明內容】
[0006]為了克服現有技術的不足，本發明提出了一種水平陣列高功率半導體激光器，可以有效防止反饋光對半導體激光器的損傷，提高了器件的散熱效率和可靠性，具體的技術方案為:
一種水平陣列高功率半導體激光器自下而上依次設置下通水塊，一個或者多個半導體激光器單元，以及上通水塊。所述的上通水塊和下通水塊用于固定半導體激光器單元，以及作為半導體激光器單元的散熱裝置。所述的一個或者多個半導體激光器單元在下通水塊的上表面沿半導體激光器單元的慢軸方向依次平行排列，多個半導體激光器單元所發出激光光束的光軸相互平行。
[0007]所述的半導體激光器單元包括液體制冷片A，激光芯片，絕緣層以及負極連接片，所述的激光芯片的正極鍵合在液體制冷片A的一端，所述的負極連接片為片狀金屬且與激光芯片的負極相連接，負極連接片與液體制冷片A之間設置絕緣層，絕緣層用于使液體制冷片A與負極連接片絕緣。
[0008]所述的液體制冷片A的結構可以為微通道液體制冷片或者宏通道液體制冷片，所述的微通道液體制冷片包括入液孔，出液孔以及分布于微通道液體制冷片內部微小的液體通道；所述的宏通道液體制冷片為在液體制冷片主體上開有上下貫通的通液孔。
[0009]所述的下通水塊的正面(即激光芯片的出光面)設置有反饋光防護板，用于將反饋回半導體激光器的反饋激光再次反射，避免了反饋光直接照射下通水塊而引起的下通水塊變型損傷；或者在下通水塊的正面鍍高反膜，用于將反饋回半導體激光器的反饋激光部分反射，減小反饋光對下通水塊的損傷。
[0010]所述的反饋光防護板上開有與下通水塊匹配的安裝孔，用于將反饋光防護板固定于下通水塊上。反饋光防護板材料為具有較高反射率的金屬材料，比如銅鍍金材料。
[0011]所述的上通水塊與每個半導體激光器單元之間均設置有液體制冷片B，液體制冷片B與多個半導體激光器單元一一對應，液體制冷片B下表面一部分緊密貼合于半導體激光器單元的負極連接片上表面，液體制冷片B下表面另一部分與負極連接片之間存在間隙。
[0012]基于上述方案，液體制冷片B與半導體激光器單元有如下優化的方案:
I)所述的半導體激光器單元的負極連接片可以為臺階狀，負極連接片貼合與絕緣層的部分(即負極連接片的臺階高處)高于負極連接片貼合激光芯片的部分(即負極連接片的臺階低處)，液體制冷片B緊密貼合于半導體激光器單元的負極連接片的臺階高處的表面，并且液體制冷片B與負極連接片的臺階低處之間有大于O且小于Imm的間隙，用于防止液體制冷片B對激光芯片的損傷。
[0013]2)所述的半導體激光器單元的負極連接片可以為平片狀，液體制冷片B緊密貼合與負極連接片的上表面，且液體制冷片B下表上設有臺階，用于使液體制冷片B與負極連接片接觸激光芯片的部分有大于O且小于Imm的間隙(即液體制冷片B與接觸激光芯片的負極連接片的地方有大于O且小于1_的間隙)。
[0014]所述的液體制冷片B的結構可以與液體制冷片A相同，也可以為與液體制冷片A的制冷結構匹配的結構。
[0015]所述的上通水塊和下通水塊上均開有與液體制冷片A和液體制冷片B匹配的液體制冷通道，進液孔和出液孔。
[0016]所述的上通水塊可以為一個整體，也可以為與半導體激光器單元匹配的通水塊組，通水塊組中包括與半導體激光器單元個數相等的通水塊單元，每個通水塊單元與半導體激光器單元獨立安裝。
[0017]本發明的水平陣列高功率半導體激光器還包括級聯電極片，正電極片和負電極片。所述的級聯電極片所述的級聯電極片為Z型的片狀結構，包括相連接的兩片電極片，級聯電極片的一片電極片接于半導體激光器單元的液體制冷片A底部(正極)，另一片接于相鄰的半導體激光器單元的頂部(即負極連接片)，并且以此安裝方式通過多個級聯電極片可以將下通水塊上表面的多個半導體激光器單元按序依次串聯連接。所述的正電極片的一端設置于未接有級聯電極片的液體制冷片A的底部，另一端外接于電源的正極；所述的負電極片的一端設置于未接有級聯電極片的半導體激光器單元負極連接片上，另一端外接于電源的負極。
[0018]所述的半導體激光器單元的激光芯片可以為單發光點芯片，也可以為多發光點芯片。
[0019]本發明具有以下優點:
1.本發明的半導體激光器單元對激光芯片采用了雙面制冷的方式，具有更高的散熱效率;
2.在下通水塊上增加金屬材質的反饋光防護板，可以將照射到半導體激光器的反饋光二次反射，進而保護下通水塊免遭燒毀。另外，金屬比工程塑料更能耐受高溫，可以有效保護通水座材料不被激光燒毀。
[0020]本發明的半導體激光器單元的電極結構采用了 Z型的級聯電極片，比傳統的電極結構更為牢固，也易于生產工藝的操作，有效提高了生產效率。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的水平陣列高功率半導體激光器。
[0022]圖2為本發明的水平陣列高功率半導體激光器結構爆炸圖。
[0023]圖3-1為半導體激光器單元的實施例一。
[0024]圖3-2為半導體激光器單元的實施例二。
[0025]圖4為水平陣列高功率半導體激光器的制冷水路示意。
[0026]圖5為級聯電極片與半導體激光器單元的連接示意圖。
[0027]圖6-1為級聯電極片與半導體激光器單元的連接方式的一個實施例。
[0028]圖6-2為級聯電極片結構。
[0029]附圖標號說明:1為下通水塊，2為半導體激光器單元，3為上通水塊，4為激光芯片，5為防反饋防護板，6為液體制冷片A，7為絕緣層，8為負極連接片，9為液體制冷片B，10為級聯電極片，11為正電極片，12為負電極片，13為安裝孔，14為微通道液體制冷片的入液孔，15為微通道液體制冷片的出液孔，16為宏通道液體制冷片的通液孔，17為液體制冷通道。
【具體實施方式】
[0030]圖1為本發明的水平陣列高功率半導體激光器，圖2為本發明的水平陣列高功率半導體激光器結構爆炸圖。一種水平陣列高功