[發明專利]一種多單管半導體激光器雙面冷卻封裝結構

在審

• 申請號: 202010524736.4
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111711067A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 石琳琳;王嬌嬌;馬曉輝;鄒永剛;徐莉;李巖;金亮;張賀;李衛巖
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024;H01S5/022
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 朱偉軍

本發明屬于激光器技術領域，特別涉及一種多單管半導體激光器雙面冷卻封裝結構，解決了多單管半導體激光器封裝中的散熱問題。一種多單管半導體激光器雙面冷卻封裝結構，包括基礎熱沉，基礎熱沉上設置有絕緣熱沉，絕緣熱沉上設置有次級熱沉，次級熱沉之間為半導體激光器。通過在單管半導體激光器的N面和P面焊接次級熱沉材料，使得半導體激光器產生的熱量由傳統的P面單向傳導或N面單向傳導改為P面和N面雙向傳導，增加了散熱通道，提高了散熱效率，高效地降低了有源區的結溫，提高了激光器的輸出功率和光束質量，通過將單管半導體激光器豎直放置，縮小了單管與單管之間的間距，節省了空間，使得器件更加小型化。

技術領域

本發明屬于激光器技術領域，具體涉及一種多單管半導體激光器雙面冷卻封裝結構。

背景技術

半導體激光器因其具有高電光轉換效率，高可靠性，使用壽命長等優點，被廣泛應用于激光測距、激光通訊和激光加工等領域。為了獲得高輸出功率高亮度的半導體激光器以適用于各種應用領域，光源選擇一般為單管半導體激光器，巴條半導體激光器以及疊陣半導體激光器三種方式。巴條/疊陣激光器由于發光單元之間的熱串擾，造成中間發光單元溫度高于邊緣發光單元溫度的現象，產生“smile”效應，且由于巴條/疊陣激光器輸出的光束質量不理想，光束整形系統比較復雜，在整形中也會降低耦合效率，從而影響了激光器的輸出功率和可靠性。另一方面，巴條/疊陣激光器由于高熱阻需要使用微通道熱沉進行散熱，微通道一般工作在特殊液體中，易堵塞，不易維護。

相較于巴條/疊陣激光器，單管半導體激光器由于其具有獨立的發光單元，不會受到熱串擾的影響，且單元失效特性獨立，各發光單元之間不會相互影響，具有可替換性。采用多個單管半導體激光器進行合束獲得的輸出功率是單個激光器的數十倍。由于多單管半導體激光器具有驅動電流低，光束質量好，散熱性好，光纖耦合效率高，亮度高等優點，可以作為半導體激光器光源的選擇。目前多單管半導體激光器多使用階梯式熱沉進行散熱，由于單管與單管之間間距過大，，使得后期光纖耦合設計中透鏡尺寸變大，造成整個系統體積過大，且其散熱路徑比較單一，隨著其輸出功率的增加，簡單的封裝形式已經不能滿足需求。所以解決多單管激光器的散熱和空間體積問題至關重要。

發明內容

為解決上述背景技術中存在的問題，本發明提出一種多單管半導體激光器雙面冷卻封裝結構，其解決了多單管半導體激光器在封裝中的散熱和空間體積問題。

本發明實現上述功能的技術方案是：一種多單管半導體激光器雙面冷卻封裝結構，其特殊之處在于：

包括基礎熱沉、絕緣熱沉，所述絕緣熱沉設置在基礎熱沉上，所述絕緣熱沉上設置有至少兩個次級熱沉；

所述相鄰兩個次級熱沉之間設置一個半導體激光器。

進一步地，上述絕緣熱沉焊接在基礎熱沉上。

進一步地，上述次級熱沉焊接在絕緣熱沉上。

進一步地，上述基礎熱沉為無氧銅材料。

進一步地，上述絕緣熱沉為ALN材質。

進一步地，上述次級熱沉為銅鎢材料，也可為金剛石或銅基金剛石材料。

進一步地，上述半導體激光器為邊發射式單管半導體激光器。

進一步地，上述邊發射式半導體激光器采用COS封裝結構。

進一步地，上述次級熱沉包括第一次級熱沉、第二次級熱沉、第三次級熱沉、第四次級熱沉。

進一步地，上述半導體激光器包括第一半導體激光器、第二半導體激光器、第三半導體激光器；

第三半導體激光器的P面與第一次級熱沉焊接，N面與第二次級熱沉焊接；半導體激光器的P面與第二次級熱沉焊接，N面與第三次級熱沉焊接；半導體激光器的P面與第三次級熱沉焊接，N面與第四次級熱沉焊接。