[發明專利]一種泵浦激光器封裝結構及封裝方法

在審

• 申請號: 201911044680.6
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN112821188A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 付傳尚;開北超;孫素娟;徐現剛;鄭兆河
• 申請（專利權）人: 山東華光光電子股份有限公司
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024;H01S5/042;H01S5/02315;H01S5/40
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 趙龍群

本發明涉及一種泵浦激光器封裝結構及封裝方法，屬于半導體激光器疊陣封裝技術領域。封裝結構包括mini巴條、鎢銅熱沉、AlN陶瓷片、散熱熱沉和電極，mini巴條和鎢銅熱沉焊接組成巴條陣列，巴條陣列通過AlN陶瓷片焊接在散熱熱沉上，電極通過電極絕緣片封裝到散熱熱沉兩端。本發明封裝的泵浦激光器發光面積與晶體端面相匹配，發出的光能夠完全進入所要泵浦的晶體棒中，解決了多余的光照射在晶體側面或者其他位置導致的產熱問題。

技術領域

本發明涉及一種泵浦激光器封裝結構及封裝方法，屬于半導體激光器疊陣封裝技術領域。

背景技術

傳導冷卻半導體激光器具備體積小、價格低、效率高、壽命長的優點，主要應用于工業泵浦、材料加工、醫療美容、和科研軍工等領域。在泵浦應用領域，主要集中在對Nd：YAG、Nd:YVO4等晶體的泵浦，對于晶體端面泵浦的應用，對激光器的封裝體積和集成度要求越來越高。目前市場常用的的傳導冷卻半導體激光器主要采用厘米巴條進行封裝，在周期方向上尺寸基本固定為1cm，為了減小封裝體積，提高封裝集成度，通常采用減小巴條發光間距的方法來減小封裝面積，但由于厘米巴條構成的激光器不能滿足某些領域對激光器體積的要求，尤其是對于Nd:YAG晶體棒端面泵浦的應用方向，晶體棒的端面直徑通常小于1cm，采用1cm巴條組成的激光器發出的光不能完全被吸收，造成光能源浪費，另外，多余的激光照射在YAG晶體棒上，會產生熱量，造成轉換效率變低、激光器燒壞等不利影響。

中國專利文件(公告號：CN104242048B)公開了一種傳導冷卻疊陣半導體激光器封裝結構，包括激光芯片組和絕緣熱沉，所述激光器芯片組采用了多個激光芯片形成疊陣模塊，其中各個激光芯片均帶有襯底；其特征在于：所述疊陣模塊芯片堆疊方向的兩個端面貼合焊接有正極連接塊和負極連接塊；所述絕緣熱沉的表面以中心對稱方式設置有互不接觸的兩個L形導電片，分別作為引出正電極、引出負電極；正極連接塊和負極連接塊的底部分別對應焊接固定于兩個L形導電片的長部，疊陣模塊對應于這兩個L形導電片在絕緣熱沉的表面圍成的區域；兩個L形導電片的短部設置有安裝孔。該發明未提及巴條橫向尺寸問題，對于端面比較小的YAG晶體，仍然無法滿足使用需求，多余的光泄漏會導致晶體棒累積熱量，容易造成失效。

中國專利文件(公開號：CN103457151A)公開了一種高溫硬焊料準連續半導體激光器巴條疊陣封裝方法，利用特殊工裝夾具，采用高溫硬焊料將n個巴條、n+1個導電散熱隔塊和n+1個電絕緣散熱片交替堆疊、一次回流焊接成激光器巴條疊陣單元，然后采用溫度相對較低的軟焊料將激光器巴條疊陣單元與熱沉再次回流焊接成型。該方法能夠顯著降低高溫硬焊料準連續半導體激光器巴條疊陣封裝時的焊接應力，提高器件的壽命、產出率和光電性能。本方法一次性封裝多個巴條，但未對輸出光進行光學處理，對于端面比較小的YAG晶體，使用效果相對較差。

有鑒于此，研發一種有效解決光不能完全吸收和余光產熱問題的泵浦激光器封裝結構是十分有必要的。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種泵浦激光器封裝結構，有效解決光不能完全吸收和余光產熱的問題。

本發明還提供一種泵浦激光器封裝結構的封裝方法。

本發明的技術方案如下：

一種泵浦激光器封裝結構，包括mini巴條、鎢銅熱沉、AlN陶瓷片、散熱熱沉和電極，mini巴條和鎢銅熱沉焊接組成巴條陣列，巴條陣列通過AlN陶瓷片焊接在散熱熱沉上，電極通過電極絕緣片封裝到散熱熱沉兩端。

優選的，巴條陣列上方安裝透鏡，透鏡通過墊條進行固定，墊條固定于散熱熱沉上端。

進一步優選的，墊條的橫截面為L型，墊條數量為兩個，兩個墊條對稱設置在散熱熱沉上端兩側，墊條上表面與鎢銅熱沉上表面平行，兩個墊條之間設置透鏡。

進一步優選的，透鏡選用O型柱形透鏡。