[發明專利]一種可主動控溫的VCSEL激光器TO封裝結構

在審

• 申請號: 201911202216.5
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN110867725A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 宋卿爭;吳永康;楊逸峰;翟正一;余路偉
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024;H01S5/022
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 包姝晴;張靜潔

本發明公開一種可主動控溫的VCSEL激光器TO封裝結構，應用于空間光學測量類單機的激光器封裝、散熱或加熱。通過VCSEL激光器、熱沉、熱電制冷器、TO封裝底座，構成熱回路；熱沉上方還固定有測溫元件。罩體粘貼固定在TO封裝底座上，勻光片固定粘接至罩體的表面開窗處。本發明通過熱電制冷器和測溫元件，實現VCSEL激光器的主動溫控；通過熱沉上布置的器件和TO封裝管腳之間綁定金線連接，實現了VCSEL激光器的小型化TO封裝；通過罩體和勻光片的設計，實現了VCSEL激光器的波段擴展；本發明可以實現VCSEL激光器的高可靠安裝，保證散熱通路上各界面良好接觸，具有較高的制冷或加熱效率，滿足不同溫度環境使用要求。

技術領域

本發明提出一種可主動控溫的VCSEL激光器TO封裝結構，應用于VCSEL激光器的封裝，可實現VCSEL激光器的高可靠安裝，滿足不同溫度環境使用要求。

背景技術

空間激光測量類單機，需要使用VCSEL激光器為光源，實現測距、定位等功能(VCSEL指垂直腔面發射激光器；Vertical Cavity Surface Emitting Laser)。現有VCSEL激光芯片的綁定線裸露在外部，較為脆弱，安全風險大，安裝/焊接不方便，安裝平面度不易保證，另外，在宇航空間應用時，溫度適應性較差(低溫工作時，芯片出光效率低)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可主動控溫的VCSEL激光器TO封裝結構，主要應用于空間光學測量類單機的激光器封裝，實現激光器的高可靠安裝，同時可保證激光光源的工作溫度環境。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供一種VCSEL激光器TO封裝結構，包含：VCSEL激光器、熱沉、熱電制冷器、TO封裝底座、罩體和勻光片；

所述熱電制冷器固定連接在TO封裝底座和熱沉之間；所述VCSEL激光器固定連接在熱沉上；通過所述VCSEL激光器、熱沉、熱電制冷器、TO封裝底座，構成熱傳導的路徑；

所述罩體與TO封裝底座固定連接，將所述VCSEL激光器、熱沉、熱電制冷器，以及TO封裝底座的上部，都置于罩體內部；所述勻光片設置在罩體的表面開窗處。

可選地，所述熱電制冷器的一端與所述TO封裝底座之間焊接；

所述熱電制冷器的另一端涂覆導熱膠后與熱沉粘接；

所述熱電制冷器與主動控溫電路連接；

所述VCSEL激光器與熱沉之間共晶焊接。

可選地，所述熱沉上還設置有測溫元件，將實時采集的溫度反饋給熱電制冷器。

可選地，所述測溫元件是表貼式熱敏電阻；

所述測溫元件環布在VCSEL激光器的激光光源附近，測得的溫度近似為VCSEL激光器發熱部位的溫度。

可選地，所述熱沉的表面覆有絕緣層，將所述VCSEL激光器和測溫元件隔開。

可選地，所述TO封裝底座有多個管腳，分別和所述VCSEL激光器、測溫元件、熱電制冷器各自的正負極連接。

可選地，所述管腳與TO封裝底座的本體結構之間設有絕熱層。

可選地，所述熱電制冷器的正負極可切換。

可選地，所述TO封裝底座包含側壁和底板；

所述管腳分布地穿設在TO封裝底座的側壁中，且管腳上端和下端，分別超出TO封裝底座側壁的上表面和下表面。

可選地，所述VCSEL激光器和測溫元件各自的正負極，與TO封裝底座的管腳之間通過綁定的金線連接。

可選地，所述罩體內壁噴涂消光黑漆。