[實用新型]一種帶有集成封裝過流保護裝置的大功率半導體激光器

有效

• 申請號: 201320153854.4
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN203205700U
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 蔣鍇;李沛旭;張新;湯慶敏;徐現剛
• 申請（專利權）人: 山東華光光電子有限公司
• 主分類號: H01S5/02
• 分類號: H01S5/02
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

技術領域

本實用新型涉及一種帶有集成封裝過流保護裝置的大功率半導體激光器，屬于半導體激光器封裝技術領域。

背景技術

半導體激光器（LD）具有體積小、重量輕、轉換效率高、工作壽命長等優點，被廣泛應用于固體激光器泵浦、工業加工、激光醫療和軍事等領域，有著非常廣泛的應用前景和市場價值。

半導體激光器的使用壽命、工作特性在很大程度上取決于工作時所處環境的穩定性，主要影響因素包括工作電流、環境溫度、濕度等。作為一種以電流注入作為激勵方式的激光器，工作電流的穩定性成為上述影響因素中最為關鍵的一點。隨著應用的發展，要求激光器單管的輸出功率越來越大，同時使用電流也大幅上升，這就為半導體激光器整體設計提出了更為嚴格的要求。通常情況下，半導體激光器有很長的工作壽命。但在不適當的工作條件下，會造成性能的急劇惡化乃至失效。統計表明，半導體激光器突然失效，50%以上的幾率是由于電流過載擊穿。因而如何保護半導體激光器，延長半導體激光器的使用壽命是研制大功率半導體激光器的重要問題。針對電流問題主要考慮以下三個方面：

1、激光器必須工作在額定電流以內；

2、激光器工作中需要盡量避免浪涌電流；

3、針對激光器這類敏感電流元件，開啟及關閉需要采用慢啟動/關閉模式。

針對上述三點需求，通常的方法是設計一個符合半導體激光器技術要求、性能穩定、工作可靠的驅動電源。這就要求驅動電源的穩定度高，浪涌沖擊小，因此驅動電源中需要各種保護電路以滿足實際要求，通過采用慢啟動電路、TVS（瞬態抑制器）吸收電路、限流電路等來防止浪涌沖擊及電流過大。但這種方式通常要包含諸多元器件及相關控制單元，如主控單片機、驅動電路、半導體激光器、溫度控制電路、功率檢測電路、光斑檢測電路、輸入輸出接口電路及電平轉換電路等。

如中國專利CN201171141公開一種多功能半導體激光器驅動控制裝置，該裝置包括：基準電壓發生器和調制信號輸入端，均與同相加法器相連，所述同相加法器與電壓/電流轉化模塊、電流驅動模塊、激光二極管依次相連；所述基準電壓發生器用于產生基準電壓信號，調制信號輸入端用于輸入電壓調制信號，同相加法器用于根據調制信號對基準電壓信號進行調制，電壓/電流轉化模塊用于根據同相加法器傳遞的電壓信號生成與之成正比的電流信號，通過電流驅動模塊驅動激光二極管。該對比專利的驅動控制裝置整體結構復雜，設計、維護成本較高，應用于大功率半導體激光器時，需要型號對應，不利于大范圍推廣應用。

中國專利CN201508997U公開一種具有防止過流誤判斷功能的半導體激光器驅動電源，它由恒功率驅動電路、滯回比較電路、過流計數電路、功能控制電路與告警電路組成。半導體激光器由恒功率驅動電路進行驅動，滯回比較電路對半導體激光器的驅動電流進行采樣，并將采樣的半導體激光器實際驅動電流值所對應的電壓值與設定的過流保護值所對應的電壓值進行比較，根據比較結果控制恒功率驅動電路和過流計數電路，并根據過流計數電路的計數結果對半導體激光器的過流狀態進行判定，進而由功能控制電路控制恒功率驅動電路和告警電路。

如上述2項專利所述過流保護裝置的其體積相對龐大，需要制作獨立的電源控制系統，對于一般簡單應用過程，成本較高，維護相對復雜。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型提供一種帶有集成封裝過流保護裝置的大功率半導體激光器，本實用新型通過在封裝模塊中加入過流保護器，有效的保護激光器芯片正常工作。

本實用新型的技術方案如下：

一種帶有集成封裝過流保護裝置的大功率半導體激光器，包括熱沉、封裝在熱沉上的半導體激光器芯片和過流保護裝置；所述的半導體激光器芯片一面采用焊料貼合于熱沉表面，另外一面通過金屬導線與過流保護裝置和電源串聯。

根據本實用新型優選的，所述的過流保護裝置通過一次性固化的方式固定設置在所述的熱沉上，形成不可拆卸的連接方式。優選的，所述的熱沉為TO3封裝熱沉。

根據本實用新型優選的，所述的過流保護裝置通過螺紋連接或導向槽連接的方式固定在所述的熱沉上，形成可拆卸的連接方式。優選的，所述的熱沉為C-mount封裝熱沉。

根據本實用新型優選的，所述的過流保護裝置為快熔保險絲或快熔保險片。所述快熔保險絲或快熔保險片的熔斷電流為半導體激光器芯片額定工作電流的1.2-1.5倍。所述的快熔保險絲或快熔保險片的材料為鉛、銻合金等常規低熔點材料或其他類別快速熔斷材料。