CN101673919B - 微型固态激光模块 - Google Patents

Abstract

本发明是一种微型固态激光模块，其由包含下列主要元件：一固态激光以发射激光；一波长转换器供以倍频原理将所述的激光的波长转换成不同波长的激光如绿光；一分光装置如棱镜安排在波长转换器后方用以将转换后激光分成两道光束：第一道光束为主光束含大部分功率且可垂直向外射出而成为主要输出光源，第二道光束穿过分光装置如一棱镜并入射至一光检测器；及一光检测器用以检测第二道光束的光功率；其中，利用所述分光装置使所有元件可封装在一平面上处理，以利于封装在一较小的TO-can封装中；又可通过光检测器直接侦测经所述波长转换器的转换后激光来做补偿修正，以使所进行回馈补偿的误差为最小而远优于传统式的回馈方式。

Description

微型固态激光模块

技术领域

本发明涉及一种固态激光模块，特别涉及一种微型固态激光模块。

背景技术

固态激光模块(solid state laser module)为常见的一种光电装置(Photo-electronic/Photonic Device)，其是利用波长转换器(wavelengthconversion device，或称波长转换晶体)以倍频原理将一已知波长的激光转换成不同波长(λ₂)的激光，如蓝光、绿光等可随不同的需要而选择使用；因此光电装置或激光模块一般通称为波长转换光电装置(Wavelength Conversion PhotonicDevice)。

一光电装置如本案所指的固态激光模块，其可选择使用不同的结构设计的波长转换器，而基本上每一种波长转换器在转换前激光(波长λ₁)及转换后激光(波长λ₂)之间存在波长转换效率(wavelength conversion efficiency from λ₁ to λ₂)，且当转换前激光的波长λ₁必须匹配或吻合(coincident with)某一特定波长时(所述特定波长即称为最大转换波长maximum conversion wavelength λ_c)，其波长转换效率才可达到最大值，也就是达成最大波长转换效率(maximum wavelengthconversion efficiency)的最佳运作状态，而当转换前激光的波长λ₁未匹配或吻合(coincident with)其最大转换波长λ_c时，如小于或大于所述最大转换波长(λ_c)，其波长转换效率即降低；然而，一激光的转换前的波长(λ₁)或一波长转换器的最大转换波长(λ_c)皆是随其激光装置或波长转换器的温度改变而变化，而环境温度又常会改变所述激光装置及波长转换器的温度，而且激光转换前的波长(λ₁)及波长转换器的最大转换波长(λ_c)相对于温度每度的温度改变率(changing rateof temperature per temperature)是不同的，如假设在某一特定环境温度下一激光的转换前波长(λ₁)刚好相同于一波长转换器的最大转换波长(λ_c)，而当环境温度改变时如改变(一般是升高)至另一温度，上述激光的转换前波长(λ₁)与波长转换器的最大转换波长(λ_c)即因不同变化程度(即不同改变率)而不再相同，即波长转换效率会降低(degraded)，使波长转换光电装置如本案的固态激光模块向外投射的激光，即转换后激光(波长λ₂)无法达成预期的亮度；因此，针对一波长转换光电装置如本案的固态激光模块的使用而言，当环境温度改变致波长转换效率相对降低时，此时调控固态激光模块以达成并维持在最大波长转换效率，也就是回馈监控以增进固态激光模块向外投射的激光的亮度，是有其需要性及必要性的。

传统式的固态激光包含各种不同的结构设计，如二极管泵固态(diode pumpedsolid state，简称DPSS)激光，但大都有体积大(bulky)、须加外部声光调变器(external acoustic optical modulator)、低转换效率(low conversionefficiency)、无温度补偿机制(no temperature compensation mechanism)及高能量耗损(large energy consumption)的缺点，如：US 4,731,795是采用同轴式的方式来做组装，其整组激光模块的体积相当大，且组装方式较不易利用类式半导体封装方式大量生产，且采用所述方式无法做直接回馈监控，故所述固态激光模块对于输出功率的稳定性较低。US 5,440,574与上述US 4,731795类式之间的差别在于构装的结构有些不同，且不同点在于激光到非线性晶体的耦合镜片上的的差异。US5,187,714是须配合特殊的封装外壳，在平面构装完成后只能从侧面发光，无法垂直射出，且无法做直接回馈监控，对于输出功率的稳定性较低。US 6,778,582揭示利用面射型激光(VCSEL)并叠上非线性晶体(nonlinear crystal)最后再叠上一个反射镜，而上述结构是放置在一散热基座(heat sink)上，其封装结构是采用垂直方向的堆叠技术，而其架构原理是利用近红外的面射型激光，如1064nm的波长的光，经过非线性晶体(倍频晶体)转换产生532nm的绿光，再经过外部的反射镜及面射型激光的顶面共振放大以产生绿光。Pub.No.US 2008/0002745 A1揭示利用非投影区来做转换后光源波长补偿，即利用非投影区地方来监控输出光(转换后光源)功率的稳定性，其补偿架构是利用经过波长转换器(wavelength converter)之后的光再利用分光镜将部分的光读取到检测器(detector)，而利用检测器所检测的电流值来判断DBR激光的中心波长及非线性晶体中心波长是否有匹配，当检测器所检测的电流值变小时表示DBR激光的中心波长及非线性晶体中心波长没有匹配，此时回馈电路将会启动(利用非投影区动作)调整DBR激光phase section的电流值进而调整DBR激光的中心波长，以达到输出光(转换后光源)功率的稳定效果。美国康宁公司(Corning Inc.)的论文‘Wavelength Matching and Tuning in Green LaserPackaging using Second Harmonic Generation’是利用近红外激光二极管(DBRlaser)发出波长1064nm激光，并利用聚光镜片将激光射入非线性晶体(波长转换器)中以使1064nm激光转换成532nm的绿光，其架构是分别在激光二极管(DBR laser)及非线性晶体(波长转换器)下方设置一温度控制器及温度感测器，然此架构无法即时去做激光二极管(DBR laser)及非线性晶体(波长转换器)中心波长的最佳化匹配，只能利用量测所得的温度去做假设激光二极管(DBR laser)及非线性晶体(波长转换器)两个中心波长的匹配，即调整激光二极管(DBR laser)及非线性晶体(波长转换器)的温度，以让个别的中心波长移动，因此会产生失真的情况，也就是转换后的输出光的功率将随外在温度而产生变化。

目前固态激光模块的应用范围相当广泛，包含：科学研究方面如材料特性量测、科学用激发光源、太空遥测与资源探测等；国防工业方面如激光测距仪、激光追踪扫描系统、激光防卫武器等；工业与民生方面如材料处理(如微机电系统MEMS加工、电阻装饰、晶片标记)、水下摄影及海底探测、非破坏性检测、半导体晶圆检测等；医疗用途方面如眼科治疗、皮肤治疗、牙齿治疗、牙科手术等。目前固态激光的产值已位居所有激光模块排行的第四位，已经深入到一般人的生活周围。又目前固态激光都是以产生绿光及蓝光为主。

目前固态激光模块中常使用的波长转换器可以是周期性极化铌酸锂晶体(Periodically Poled Lithium Niobate，简称为PPLN)、钒酸钾晶体(KTiOPO₄，简称为KTP)、LBO、BBO、ADP等晶体，其中，PPLN具有较高的波长转换效率(可达到约50％)；相对的下，KTP的转换效率就低了许多(约5％～10％)，但因KTP的转换效率对于外界温度变化较不敏感，且元件价格相对PPLN低许多，故若采用KTP为固态激光模块的波长转换器，将对于性能要求不高的低价市场极具竞争力；又KTP为堆叠(Bulk)的型态，其光耦合口径较大，易于激光的耦合；因此，本发明在此提出一种简化的微型固态激光模块架构如一微型固态绿光激光模块，而其封装仍采用TO-can封装(TO-can packaging)模式，相较传统的固态(绿光)激光模块，可望于模块的体积、性能、产能与价格上，有压倒性的竞争力。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种微型固态激光模块(compact solid state lasermodule)，其是利用一分光装置如棱镜(Prism)安排在波长转换器的后方用以将射入的转换后激光分成两道光束，一道光束垂直射出为主要输出光源，另一道光束穿过分光装置如棱镜并入射至一光检测器(PD)上，以使固态激光、波长转换器(非线性晶体)、分光装置如一棱镜及光检测器等所有元件可封装在一平面上处理而利于封装在一较小的TO-can封装(TO-can packaging)中，且最终的输出光源又可垂直向外射出；进一步并可通过光检测器直接侦测经过波长转换器的转换后的激光以对输出光源进行回馈补偿及修正，以增进激光模块的使用效率且优于传统固态激光模块。

本发明再一目的在于提供一种微型固态激光模块，所述激光模块是通过光检测器直接侦测经所述波长转换器的转换后激光以进行补偿修正，如利用逻辑电路以控制提升或降低固态激光的驱动电流，或通知固态激光所附设的温度控制器以进行温度控制，以达成直接式监测效果，以有效降低回馈补偿的误差，而优于传统式的回馈补偿方式。

本发明又一目的在于提供一种微型固态激光模块，所述激光模块进一步可间接采用额外的微光学元件(micro optics)以完成光耦合的需求，如采用光耦合镜片(coupling lens)或准直镜片配合聚焦镜片(collimator lens+focusing lens)的间接光耦合方式，以取代原来的直接光耦合方式，以大幅加大组装定位精度的公差而有利于量产化，且对于光能量的衰减相当小(小于2％)，不至于影响输光激光的功率，以避免因直接光耦合方式需要极高的组装定位精度(约1um)致会挑战组装用机台的极限而相对降低组装作业效率。

本发明另一目的在于提供一种微型固态激光模块，所述激光模块进一步可配合利用一直角棱镜(right angle prism)以回折由固态激光至分光装置之间的光路，使本发明微型固态激光模块的主要元件及相配合使用的微光学元件可排列形成二平行直列，以有效缩小本发明激光模块的容置空间，以有利于封装在一较小的TO-can封装中。

为达成上述目的，本发明的微型固态激光模块主要利用一固态激光(solidstate laser)、一波长转换器(或称波长转换晶体，wavelength conversiondevice)、一分光装置如棱镜(Prism)、及一光检测器(photo detector，简称PD)等主要元件而依序设在一平面上构成，其中，所述固态激光是用以发射激光并入射至波长转换器；所述波长转换器是以倍频原理将所述固态激光所发射的激光的波长转换成不同波长的激光如绿光并入射至分光装置如一棱镜；所述分光装置如一棱镜是安排在波长转换器后方用以将射入的转换后激光分成两道光束，其中的第一道光束是主光束可垂直所述设置平面而向外射出以成为主要输出光源，其中的第二道光束是穿过分光装置如一棱镜而入射至光检测器；所述光检测器是用以检测第二道光束的光功率；其中，利用所述分光装置如棱镜的安排使所有元件可封装在一平面上处理，且有利于封装在一较小的TO-can型式的封装(TO-can packaging)中，可有效减缩激光模块的体积、增进使用效率并简化组装结构，使本发明的微型固态激光模块在体积、性能、产能方面均优于传统固态激光模块。

本发明进一步通过所述光检测器(PD)以直接侦测经所述波长转换器转换后的激光，并又由此作为回馈补偿及修正的依据，如利用逻辑电路以控制提升或降低固态激光的驱动电流，或通知其附加的温度控制器如致冷器(TE-cooler)以对固态激光进行降温的控制(因激光模块在使用时其温度一般会升高)，以使所进行回馈补偿的误差为最小而远优于传统式的回馈方式。

本发明微型固态激光模块是利用所述的固态激光、波长转换器、分光装置如一棱镜及光检测器等主要元件依序设在一平面上构成，其中，所述这些主要元件可在平面上以直接光耦合方式排列形成一直列，以使其排列方式最为精简且所占空间也为最小，以可容纳在TO-5的构装中。

又鉴于上述的直接光耦合方式需要极高的组装定位精度(约1um)，致会挑战组装用机台的极限而相对降低组装作业效率，因此本发明的激光模块进一步可间接采用额外的微光学元件(micro optics)以取代原来的直接光耦合方式，如采用光耦合镜片(coupling lens)的光耦合方式或准直镜片配合聚焦镜片(collimatorlens+focusing lens)的间接光耦合方式，以大幅加大组装定位精度的公差而有利于量产化，且对于光能量的衰减也相当小(小于2％)，不至影响输光激光的功率。

又鉴于一TO-Can的构装方式中其内部可供容放元件的空间相当有限，如以TO-5而言其内部可容放元件的面积约为5mmX5mm，本发明的激光模块进一步可配合利用一直角棱镜(right angle prism)以回折由固态激光至分光装置之间的光路，如使用一光耦合镜片与一直角棱镜等微光学元件(micro optics)，使固态激光所述所发射的激光先射入一光耦合镜片再入射至一直角棱镜以产生180度回折，再射入一光耦合镜片及后续的波长转换器及分光装置，使本发明微型固态激光模块的主要元件及相配合使用的微光学元件可排列形成二平行直列，以有效缩小本发明激光模块的容置空间，以有利于封装在一较小的TO-can封装。

本发明微型固态激光模块的固态激光进一步可设具一温度控制器(temperature control device)如电阻式致热器(thermal resistor)或致冷器(TE-cooler)用以控制固态激光的温度，当所述光检测器(PD)直接侦测经所述波长转换器转换后的激光并欲进行回馈补偿及修正时，即可通知所述温度控制器进行温度控制，并利用改变固态激光的温度的方法以改变其所发射的激光波长，以将激光的波长调整至等于或趋近波长转换器的最佳转换波长，以提升激光模块的波长转换效率(conversion efficiency)而增进其使用效率。至于本发明微型固态激光模块的波长转换器则选择对于外界温度变化较不敏感的晶体如钒酸钾晶体(KTiOPO₄，简称为KTP)，以使波长转换器的最佳转换波长维持于在固定值而不随外界温度变化而相对变化，以可在对于性能要求不高的低价市场中具有竞争力。

附图说明

图1是本发明微型固态激光模块的基本架构(第一实施例)示意图；

图2是图1的俯视示意图；

图3是本发明微型固态激光模块的第二实施例立体示意图；

图4是一TO-Can封装结构的内部尺寸参考图；

图5是本发明微型固态激光模块的第三实施例的一俯视示意图；

图6是本发明微型固态激光模块的第三实施例的另一俯视示意图；

图7是本发明一微型固态激光模块实施例实际封装至TO-Can封装结构中的立体示意图；

图8是图7的俯视示意图；

图9是图7的侧视(附尺寸)示意图。

附图标记说明：1、2、3-微型固态激光模块；10-固态激光；11-激光；12-第一道光束；13-第二道光束；20a-非线性晶体；20b-倍频晶体；21-入射端；22-出射端；30-分光装置；31-分光面；40-光检测器(PD)；50-载板；51-平面；60-底座；61-温度控制器；70-微光学元件(Micro Optics)；71-准直镜片(collimatorlens)；72-聚焦镜片(focusing lens)；80-直角棱镜(right angle prism)；90-TO-can封装结构；91-TO-can镜片(TO-can lens)；92-TO-can盖(TO-can cap)；93-TO-can承座(TO-can header)；94-TO-can电性连接部(electronic connectionof TO-can)。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

参照图1、2所示，其分别是本发明微型固态激光模块的基本架构示意图及其俯视示意图。本发明是一种微型固态激光模块(solid state laser module)1，其由激光光源至最终向外投射的输出激光依序包含下列主要元件：一固态激光(solid state laser)10、一波长转换器(或称波长转换晶体，wavelengthconversion device)20、一分光装置30如棱镜(Prism)、及一光检测器(photodetector，简称PD)40，而上述所述等主要元件是依序设在一平面上，如设在一硅载板(Si substrate)50的上表平面51上，或导热良好的载板的表平面上。

所述固态激光10可为一半导体激光(semiconductor laser)或二极管固态(diode pumped solid state，DPSS)激光，且可为单晶片激光(DFB，multi-sectionDBR laser)或一具有复数个光电装置的模块(如一半导体激光发出波长λ₀的光并经一固态晶体而产生波长λ₁的激光)，如使用808激光二极管晶片(808 LD chip，即可发射波长808nm的激光)，其是用以发射激光并入射至波长转换器20的入射端21；又固态激光10可利用提升或降低其驱动电流以控制改变其所发射的激光的波长；又固态激光10进一步可设置在一底座(sub-mount)60上，且所述底座60上可设具一温度控制器61如电阻式致热器(thermal resistor)或致冷器(TE-cooler)用以控制固态激光10的温度，供可利用改变固态激光10的温度的方法以改变固态激光10所发射的激光的波长。

所述波长转换器20可利用一非线性晶体20a与一倍频晶体20b组成，所述非线性晶体20a可为钕钇铝石榴石晶体(简称Nd:YAG，其中：Nd为钕-Neodymium，Y为钇-Yttrium，A为铝Al-Aluminium，G为石榴石-Garnet)，所述倍频晶体20b可为钒酸钾晶体(KTiOPO₄，简称KTP)；波长转换器20的主要作用是使固态激光10所发射的激光由入射端21射入，并以倍频原理将所述固态激光10所发射的激光的波长转换成不同波长的激光如绿光，再由出射端22射出并入射至分光装置30如一棱镜；而由于本发明的波长转换器是选择使用对于外界温度变化较不敏感的晶体如钕钇铝石榴石晶体(简称Nd:YAG)与钒酸钾晶体(KTiOPO₄，简称KTP)，因此本发明的波长转换器的最佳转换波长(maximum conversion wavelength)可维持于在固定值而不随外界温度变化而相对变化。

所述分光装置30如一棱镜可为一具有一45度分光面31的分光装置，其是安排在波长转换器20的后方，当由波长转换器20的出射端22射出的激光11入射至分光装置30的45度分光面31时，所述转换后的激光11可分成两道光束，其中的第一道光束12是主光束可垂直所述设置平面51而向外射出以成为本发明微型固态激光模块1的主要输出光源，其中的第二道光束13是穿过分光装置30的45度分光面31(即一棱镜面)而入射至光检测器40。因此所述分光装置30如一棱镜的主要作用是使所述转换后的激光11分成一大一小两部分，其中的大部分激光即第一道光束12向外输出以形成本发明微型固态激光模块1的主要输出光源，而其中的小部分激光即第二道光束13则射至(输入)光检测器40，使分光装置30的分光面31当作激光11的部分反射面，使激光11的大部分激光即第一道光束12入射在分光装置30的分光面31上时会被反射，只有小部分激光即第二道光束13会穿透分光装置30的分光面31(棱镜面)31而被光检测器40接收；又分光装置30的分光面31可为配合激光11波长的部分反射材料，或可增设一配合激光11波长的部分反射分光镜。

所述光检测器40是用以检测第二道光束13的光功率并藉以控制固态激光10所发射的激光的波长，以使本发明微型固态激光模块1可通过所述光检测器40直接侦测转换后激光的第二道光束13以进行补偿修正，如利用逻辑电路以控制提升或降低固态激光10的驱动电流，或通知固态激光10的底座60上所附设的温度控制器61以进行温度控制，以将固态激光10所发射的激光的波长控制并调整至等于或趋近于波长转换器20的最佳转换波长，以提升激光模块的波长转换效率而增进其光功率，达成直接式监测效果以有效降低回馈补偿的误差。至于在上述利用逻辑电路以自动控制提升或降低固态激光10的驱动电流或通知固态激光10的底座60上所附设的温度控制器61以进行温度控制中，所述的逻辑电路的设计及其以自动控制功能可由现有电路设计而达成，故在此不另详述所述逻辑电路的线路设计。

通过所述分光装置30如一棱镜的安排，使本发明微型固态激光模块1所设的主要元件包含固态激光10、波长转换器20、分光装置30如一棱镜及光检测器40，可封装在一平面上处理如设在硅载板50的上表平面51上，故有利于封装在一较小的TO-can封装型式(TO-can packaging)的组装结构中如图7、8、9所示，可有效减缩微型固态激光模块1的体积，并增进微型固态激光模块1的使用效率及简化其组装结构，使本发明的微型固态激光模块1简在体积、性能、产能方面均优于传统固态激光模块。

又通过光检测器40的安排，使本发明微型固态激光模块1可通过所述光检测器40直接侦测转换后激光的第二道光束13以进行补偿修正，达成直接式监测效果以有效降低回馈补偿的误差，以使所进行回馈补偿的误差为最小，而远优于传统式的回馈方式。

本发明微型固态激光模块1具有上述的基本架构，即包含一固态激光10、一波长转换器20、一分光装置30如一棱镜及一光检测器(PD)40等主要元件，且是依序设在一平面上如设在一硅载板50的上表平面51上如图1、2所示；然而，所述等主要元件在平面上的光耦合方式并不限制，如可在平面上以直接光耦合方式排列形成一直列，或可间接采用额外的微光学元件(micro optics)以取代直接光耦合方式，如采用光耦合镜片的光耦合方式或准直镜片配合聚焦镜片的间接光耦合方式或排列方式并不限制；又所述等主要元件在平面上的排列方式并不限制，如进一步可配合利用一直角棱镜(right angle prism)以回折由固态激光至分光装置之间的光路，使所述等主要元件及相配合使用的微光学元件可排列形成二平行直列，以有效缩小本发明激光模块的容置空间。现以较佳实施例分别说明如下：

<第一实施例>

参照图1、2所示，其分别是本发明微型固态激光模块的基本架构(可视为第一实施例)示意图及其俯视示意图。本实施例的微型固态激光模块1是采用直接光耦合的方式，即本实施例使用808激光二极管晶片(808 LD chip)以发射波长808nm的激光，并在极短的距离内约2～3um，入射至波长转换器20的非线性晶体20a与倍频晶体20b中，再由波长转换器20(倍频晶体20b)的出射端22射出，经由具45度分光面31的分光装置30，使其中的第一道光束12可以与原入射角度呈90度的方向出射，即垂直所述设置平面51而向外射出，以成为本发明微型固态激光模块1的主要输出光源。而本实施例采用的直接光耦合的方式如图2所示，是以直接光耦合的方式排列，即固态激光10与波长转换器20形成一直列排列，如此的排列方式最为精简，所占空间也最小，可容纳在TO-5(TO-Can)的封装结构中，但相对需要极高的组装定位精度(约1um)，在进行组装定位作业时，将会挑战组装机台的极限而相对降低组装作业效率。

<第二实施例>

参照图3所示，其是本发明微型固态激光模块的第二实施例立体示意图。本实施例的微型固态激光模块2进一步采用间接光耦合的方式以取代第一实施例的直接光耦合方式，也就是另外采用额外的微光学元件(Micro Optics)70来完成间接光耦合的需求，所述微光学元件(Micro Optics)70可为一光耦合镜片(coupling lens)(图未示)，或如图3所示由一准直镜片(collimator lens)71配合一聚焦镜片(focusing lens)72组合形成(即准直镜片collimator lens+聚焦镜片focusinglens)，由此不但可大幅加大组装定位精度的公差而有利于量产化，而且对于光能量的衰减也相当小(小于2％)，不至影响输光激光的功率。

<第三实施例>

参照图4、5、6所示，其分别是一TO-Can封装结构的内部尺寸参考图及本发明微型固态激光模块的第三实施例的两种不同俯视示意图。由于一TO-Can的封装结构中其内部可供容放元件的空间相当有限，如以TO-5而言如图4所示，其内部可容放元件的面积约为5mmX5mm，因此若要在如此有限的面积摆置本发明微型固态激光模块的固态激光10及其底座(Sub-mount)60、波长转换器20如非线性晶体20a与倍频晶体20b(如Nd:YAG与KTP)、及其他微光学元件(Micro Optics)70如图3所示的准直镜片(collimator lens)71与聚焦镜片(focusing lens)及分光装置30如一棱镜及光检测器40等元件，可能会有放置空间不足的疑虑。

本实施例的微型固态激光模块3所示进一步配合利用一直角棱镜(right angleprism)80以回折由固态激光10至分光装置30之间的光路，如使用一微光学元件(光耦合镜片)70与一直角棱镜80，其中所述微光学元件70可为一光耦合镜片(coupling lens)如图5所示，使固态激光10所述所发射的激光先射入一微光学元件(光耦合镜片)70再入射至直角棱镜80以产生180度回折，再射入后续的波长转换器20、分光装置30如一棱镜及光检测器40；或所述微光学元件70可由一准直镜片(collimator lens)71与一聚焦镜片(focusing lens)72组合形成(即准直镜片+聚焦镜片)如图6所示，使固态激光10所述所发射的激光先射入一准直镜片71再入射至直角棱镜80以产生180度回折，再射入聚焦镜片72，再射入后续的波长转换器20、分光装置30及光检测器40，使本实施例的微型固态激光模块3的主要元件(10、20、30、40)及相配合使用的微光学元件(70)可排列形成二平行直列如图5、6所示，以有效缩小微型固态激光模块3的容置空间，以有利于封装在一较小的TO-can封装。

参照图7、8、9所示，其分别是本发明一微型固态激光模块实施例实际封装至TO-Can封装结构中的立体示意图及俯视、侧视(附尺寸)示意图，其中，如图3所示本实施例的微型固态激光模块2设在一TO-can封装结构90内，而所述TO-can封装结构90基本上包含一TO-can镜片(TO-can lens)91、一TO-can盖(TO-cancap)92、一TO-can承座(TO-can header)93及TO-can电性连接部(electronicconnection of TO-can)94；而由图7、8、9所示，本发明的微型固态激光模块确实可封装至TO-Can封装结构中，以达成一微型固态激光模块的使用状态。

以上所述仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效变更，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (18)

1.一种微型固态激光模块，其特征在于，其包含一固态激光、一波长转换器、一分光装置及一光检测器，其中；

所述固态激光是发射激光并入射至所述波长转换器；

所述波长转换器是以倍频原理将所述固态激光所发射的激光的波长转换成不同波长的激光，并入射至所述分光装置；

所述分光装置是安排在所述波长转换器后方用以将射入的转换后激光分成第一及第二两道光束，其中所述第一道光束是大部分激光并以垂直所述设置用的平面的方向而向外射出以成为主要输出光源，其中所述第二道光束是小部分激光并穿过所述分光装置而入射至所述光检测器；

所述光检测器是用以接收并检测经过所述分光装置的第二道光束的光功率；

其中，利用所述分光装置的安排以使所述固态激光、所述波长转换器、所述分光装置及所述光检测器封装设置在一硅载板的表平面上或一导热良好的载板的表平面上处理；

其中，通过所述光检测器侦测所述第二道光束的光功率，以对所述第一道光束进行光功率的回馈补偿及修正；

所述微型固态激光模块是设在一TO-can封装结构内。

2.根据权利要求1所述的微型固态激光模块，其特征在于，所述固态激光是选自一半导体激光、二极管泵浦固态激光、单晶片激光及一具有复数个光电装置的模块中一种。

3.根据权利要求1或2所述的微型固态激光模块，其特征在于，所述固态激光是使用一808激光二极管晶片而发射波长808nm的激光。

4.根据权利要求1所述的微型固态激光模块，其特征在于，所述固态激光进一步具有一温度控制器以控制所述固态激光的温度。

5.根据权利要求4所述的微型固态激光模块，其特征在于，所述温度控制器至少包含电阻式致热器或致冷器中一种。

6.根据权利要求1所述的微型固态激光模块，其特征在于，所述波长转换器是由一非线性晶体与一倍频晶体组成。

7.根据权利要求6所述的微型固态激光模块，其特征在于，所述非线性晶体为钕钇铝石榴石晶体。

8.根据权利要求6所述的微型固态激光模块，其特征在于，所述倍频晶体为钒酸钾晶体。

9.根据权利要求1所述的微型固态激光模块，其特征在于，经所述波长转换器转换后的激光为绿光。

10.根据权利要求1所述的微型固态激光模块，其特征在于，所述分光装置是一具有45度分光面的棱镜。

11.根据权利要求10所述的微型固态激光模块，其特征在于，所述分光装置的分光面是配合入射的激光波长的部分反射材料。

12.根据权利要求1所述的微型固态激光模块，其特征在于，当所述光检测器在侦测所述第二道光束的光功率不足时，利用逻辑电路以控制提升或降低所述固态激光的驱动电流，以对所述第一道光束进行光功率的回馈补偿及修正。

13.根据权利要求1或4所述的微型固态激光模块，其特征在于，当所述光检测器在侦测所述第二道光束的光功率不足时，利用逻辑电路通知所述固态激光的温度控制器以对所述固态激光进行温度控制，以将所述固态激光所发射的激光的波长控制并调整至等于或趋近于所述波长转换器的最佳转换波长，以对所述第一道光束进行光功率的回馈补偿及修正。

14.根据权利要求1所述的微型固态激光模块，其特征在于，所述固态激光所发射的激光是采用直接光耦合方式在极短的距离内耦合入射至所述波长转换器中，使所述固态激光与所述波长转换器形成一直列排列。

15.根据权利要求1所述的微型固态激光模块，其特征在于，所述固态激光与所述波长转换器之间进一步设置微光学元件，使所述固态激光所发射的激光采用间接光耦合方式先经过所述微光学元件再耦合入射至所述波长转换器中。

16.根据权利要求15所述的微型固态激光模块，其特征在于，所述微光学元件是一光耦合镜片。

17.根据权利要求15所述的微型固态激光模块，其特征在于，所述微光学元件是由一准直镜片配合一聚焦镜片组合形成。

18.根据权利要求1所述的微型固态激光模块，其特征在于，所述固态激光与所述波长转换器之间进一步配合设置一直角棱镜，使所述固态激光所发射的激光经所述直角棱镜产生180度回折后再射入后续的所述波长转换器，使所述固态激光与所述波长转换器之间形成二平行直列排列。

Images