[實(shí)用新型]微調(diào)激光器溫度的結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721585040.2
• 申請(qǐng)日: 2017-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207409796U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大族天成半導(dǎo)體技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01S5/024
• 分類號(hào): H01S5/024
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

在半導(dǎo)體激光器芯片的散熱通道中制作槽或洞的結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)槽或洞的填充，達(dá)到在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)激光器芯片的散熱條件，以改變激光器工作溫度，從而改變激光器的工作波長(zhǎng)，使激光器的工作波長(zhǎng)，尤其是多管芯的激光器的波長(zhǎng)一致性更好。尤其對(duì)波長(zhǎng)鎖定半導(dǎo)體激光器，可以獲得更一致的波長(zhǎng)鎖定效果。同時(shí)，在篩選激光器芯片的時(shí)候，也可以放寬波長(zhǎng)準(zhǔn)確度的要求，降低成本。

技術(shù)領(lǐng)域

通過(guò)可調(diào)節(jié)的散熱結(jié)構(gòu)達(dá)到調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器溫度進(jìn)而調(diào)節(jié)其波長(zhǎng)，本發(fā)明屬于激光和激光應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

使用普通的FP腔半導(dǎo)體激光器芯片，通過(guò)外腔光柵穩(wěn)定波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器模塊，需要激光芯片的增益譜覆蓋被鎖定的波長(zhǎng)。為了獲得更好的鎖定效果，鎖定波長(zhǎng)應(yīng)盡量靠近增益譜峰。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，需要在一定溫度范圍內(nèi)，或一定工作電流區(qū)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的鎖波長(zhǎng)特性。溫度、工作電流的變化都會(huì)使增益譜發(fā)生移動(dòng)，因此無(wú)法保證增益譜峰和鎖定波長(zhǎng)重合。在這種情況下，需要按照發(fā)射波長(zhǎng)對(duì)芯片進(jìn)行篩選，并且對(duì)芯片的封裝一致性提出很高的要求。這種篩選和要求必然帶來(lái)成本的提高。尤其在多芯片的半導(dǎo)體激光器封裝當(dāng)中，需要所有的芯片都盡量能夠達(dá)成相同的波長(zhǎng)鎖定效果。因此如何保證芯片的增益譜或發(fā)射光譜的一致就是一個(gè)很重要的問(wèn)題。在實(shí)際的多支激光器芯片合束產(chǎn)生高功率的鎖波長(zhǎng)輸出的模塊的生產(chǎn)過(guò)程中，由于測(cè)量誤差、安裝誤差、透鏡或光纖的殘余反射等因素影響，往往會(huì)在芯片和透鏡安裝到位，開(kāi)始調(diào)試光柵時(shí)，發(fā)現(xiàn)個(gè)別芯片的增益譜或發(fā)射譜偏離了設(shè)定值，或者與其他芯片有了差異，從而導(dǎo)致無(wú)法達(dá)到一致的鎖定效果，造成激光器的波長(zhǎng)鎖定工作區(qū)間變小，或無(wú)法達(dá)到性能要求。這時(shí)需要更換芯片，或者返工，造成的時(shí)間、人工的損失將會(huì)非常高。因此，需要在篩選的基礎(chǔ)上再采取有效的方法，減少這種問(wèn)題的發(fā)生，降低成本。

發(fā)明內(nèi)容

在通過(guò)外腔光柵的效應(yīng)制作鎖波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光模塊時(shí)，大多數(shù)情況下需要挑選合適波長(zhǎng)的FP腔激光器芯片，而且芯片的波長(zhǎng)范圍選擇比較窄，例如在鎖定波長(zhǎng)上下1nm的范圍內(nèi)。這樣將會(huì)篩掉相當(dāng)數(shù)量的芯片，增加了成本。如果在芯片安裝到模塊中后，有調(diào)節(jié)其波長(zhǎng)（增益譜）的機(jī)制，那么在篩選芯片的時(shí)候就能放寬波長(zhǎng)區(qū)間，例如放寬1nm，這樣在挑選芯片的時(shí)候就已經(jīng)能夠大大提高選出率了。即使經(jīng)過(guò)這種篩選，在將激光器芯片安裝到位以后，因?yàn)闇y(cè)量誤差、散熱條件的差異、殘余反射等因素，其實(shí)際波長(zhǎng)的離散性還會(huì)加大，這更需要一種能夠原位調(diào)節(jié)芯片波長(zhǎng)的機(jī)制。

本專利提出的結(jié)構(gòu)專門用于波長(zhǎng)鎖定半導(dǎo)體激光器的芯片增益譜或波長(zhǎng)的微調(diào)。該結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體激光器芯片安裝到位之后，允許在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)激光器芯片的散熱條件，也就是散熱熱阻，以達(dá)到改變激光器工作結(jié)溫，從而改變其增益譜的目的，使激光器，尤其是多芯片的激光器的波長(zhǎng)鎖定效果更好、更一致。同時(shí)，在篩選激光器芯片的時(shí)候，也可以放寬波長(zhǎng)準(zhǔn)確度的要求，降低成本。

具體的封裝結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體激光器芯片（1）貼裝在熱沉（2）上。熱沉安裝在散熱底板（4）上，如圖1（a）所示；或者熱沉（2）先安裝到一個(gè)過(guò)渡熱沉（3）上，再將過(guò)渡熱沉（3）安裝到散熱底板（4）上，如圖1（b）所示。散熱底板和過(guò)渡熱沉為金屬、陶瓷等高導(dǎo)熱材料制成。封裝結(jié)構(gòu)中可以有一只或多只激光器芯片。通常散熱底板（4）會(huì)安裝在外部散熱結(jié)構(gòu)上，例如散熱片或水冷板。在過(guò)渡熱沉（2）或散熱底板（4）上臨近激光器的位置，制作出槽（5）或者洞（6）的結(jié)構(gòu)（圖2的a、b，以下簡(jiǎn)稱結(jié)構(gòu)）。由于它們的存在，激光器的散熱受到影響，熱阻發(fā)生變化，在工作時(shí)，溫度會(huì)有所上升。不同的結(jié)構(gòu)位置和大小，所產(chǎn)生的熱阻變化也不一樣。通過(guò)在結(jié)構(gòu)內(nèi)填充附加的導(dǎo)熱物質(zhì)（7），可以改變熱阻，從而調(diào)節(jié)激光器的溫度，使其增益譜移動(dòng)，達(dá)到所需的波長(zhǎng)鎖定效果。

在結(jié)構(gòu)內(nèi)填充的物質(zhì)（7）可以是金屬、陶瓷，也可以將有一定導(dǎo)熱率的膠灌入槽或洞的機(jī)構(gòu)并固化。所有的填充物質(zhì)與槽或洞結(jié)構(gòu)的壁有良好的熱接觸。