[發明專利]一種半導體激光器疊陣結構

有效

• 申請號: 201510342912.1
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN105322432B
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 程東明
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024;H01S5/40
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 霍彥偉;李想

本發明提供一種半導體激光器疊陣結構，包括半導體激光列陣模塊和水槽模塊，水槽模塊內設置完全隔離的第一水槽和第二水槽，第一水槽和第二水槽的一端分別連接外部冷水源的進水口和出水口，與進水口相連的水槽槽體上開有流入孔，與出水口相連的水槽槽體上開有流出孔，流入孔和流出孔一一對應；半導體激光列陣模塊的P電極中心設置一個U型通道，U型通道的兩個通道口分別與槽體上設置的流入空和流出孔相連接。本發明將已封裝好的半導體激光器列陣模塊集成起來，實現半導體激光器的高密度封裝，實現大功率激光輸出；利用大通道實現同時對每個半導體激光器列陣模塊的冷卻，使整個疊陣結構實現大功率激光輸出，保證激光器疊陣的高可靠性穩定工作。

技術領域

本發明涉及激光器封裝領域，具體涉及一種大通道半導體激光器疊陣結構。

背景技術

半導體激光器疊陣是由半導體激光器列陣芯片垂直疊放封裝而成的，半導體激光器列陣芯片由很多個半導體激光器發光單元組成，這些發光單元在一個沒有解理開的芯片上，形成列陣芯片（Bar條）。目前半導體激光器疊陣的封裝是非常核心的技術。封裝過程中列陣芯片的高精度定位和激光器工作中產生熱量的及時散出是兩個需要考慮的關鍵問題。因為在疊陣封裝的過程中，還沒有自動化的設備，整個過程全靠手工操作，所以成品率非常低。半導體激光器列陣芯片可以實現全自動封裝，全自動封裝保證了半導體激光器列陣芯片的高精度定位，從而保證成品率和可靠性。

半導體激光器疊陣散熱是目前半導體激光器疊陣封裝中的技術難題，因為半導體激光器疊陣的輸出功率可達數千瓦，而半導體激光器的轉換效率較低，所以在工作過程中就會產生很多的熱量，和輸出的激光功率相當，難以保證每一個半導體激光器列陣模塊的良好散熱，不能實現對整個疊陣的散熱，疊陣的正常工作受到很大影響。

發明內容

本發明利用大通道冷卻技術，提供一種大通道半導體激光器疊陣結構，可以使冷卻水流通過每一個半導體激光器列陣模塊，保證每一個半導體激光器列陣模塊的良好散熱，實現對整個疊陣的散熱，保證疊陣的正常工作。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種半導體激光器疊陣結構，包括至少一個半導體激光列陣模塊，所述半導體激光列陣模塊包括P電極和N電極，在P電極和N電極之間封裝有絕緣片和列陣芯片，所述半導體激光器疊陣結構還包括水槽模塊，水槽模塊內設置完全隔離的第一水槽和第二水槽，第一水槽和第二水槽的一端分別連接外部冷水源的進水口和出水口，與進水口相連的第一水槽上開有至少一個流入孔，與出水口相連的第二水槽上開有至少一個流出孔，流入孔和流出孔一一對應；所述半導體激光列陣模塊的P電極中心設置一個U型通道，U型通道的兩個通道口分別與槽體上設置的流入空和流出孔相連接。

所述U型通道的兩個通道口處均設置螺紋，U型通道的兩個通道口通過中空螺絲釘與一一對應的流入孔和流出孔相連。

所述第一水槽和第二水槽的一端分別通過銅管Ⅰ和銅管Ⅱ連接外部冷水源，所述外部冷水源為冷水機。

所述第一水槽和第二水槽由無氧銅或者陶瓷或者鋁或者不銹鋼加工而成。

在所述第一水槽和第二水槽的外部使用鋁板或銅板或不銹鋼板或陶瓷片密封形成水槽模塊。

所述半導體激光列陣模塊的數目與流入孔或者流出孔的數目相同。

所述半導體激光器陣列模塊的P電極厚度為2-8mm。

所述半導體激光列陣模塊的P電極和N電極采用無氧銅制成。

本發明的有益效果：

（1）將已封裝好的半導體激光器列陣模塊集成起來，實現半導體激光器的高密度封裝，實現大功率激光輸出；

（2）利用大通道實現了同時對每個半導體激光器列陣模塊的冷卻，使整個疊陣結構實現大功率激光輸出，保證激光器疊陣的長期高可靠性穩定工作；