CN102340099A - 基于薄型晶体的蓝绿激光芯片封装结构及方法 - Google Patents

基于薄型晶体的蓝绿激光芯片封装结构及方法 Download PDF

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苏红平
杜寅超
李向阳
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Abstract

本发明公开一种基于薄型晶体的蓝绿激光芯片封装结构，属于激光技术领域。本发明通过薄型激光晶体与薄型周期极化铌酸锂(PPLN)非线性变频晶体组成紧凑型蓝绿激光芯片结构，在通光面结合处的四周通过树脂或胶密封，起到固定作用。同时也可在芯片上下面通过导热胶与导热材料粘合，起到进一步加固芯片和达到良好散热的目的。

Description

基于薄型晶体的蓝绿激光芯片封装结构及方法
所属技术领域
本发明属于激光技术领域，特别是涉及基于薄型晶体的蓝绿激光芯片封装结构及方法。
背景技术
在蓝绿激光器领域，多数采用掺钕离子的激光工作物质配合LBO晶体、KTP晶体和BIBO晶体等非线性变频晶体构成紧凑型蓝绿激光芯片组合，具体结构请参阅图1a，b所示，其芯片组合结构可分为两种形式：其一为掺钕离子激光工作物质1与非线性变频晶体2的通光面3之间用紫外胶4粘合。实际使用时，当808nm抽运光源9进入芯片后产生变频激光10输出。其二为掺钕离子激光工作物质1与非线性变频晶体2的通光面3深化光胶后，在结构的两侧面采用导热胶5，6与导热材料硅片7，8粘合。实际使用时，当808nm抽运光源9进入芯片后产生变频激光10输出。示意图1a结构适合于低抽运功率低输出功率的蓝绿激光器。当此芯片结构承载过大抽运功率时，谐振腔中功率密度过高，造成芯片通光面3中间紫外胶4损坏，导致腔内损耗过大，进而引起输出变频激光功率下降，甚至芯片损坏。示意图1b结构适合于较高抽运功率的蓝绿激光器。但此芯片结构中的掺钕工作物质1与非线性变频晶体2尺寸相对较大，如进一步缩小激光芯片尺寸时，会使得通光方向上有效面积缩小即通光截面面积缩小，在实际封装时，采用此结构存在以下难点：一为通光面3深化光胶难度很大，二为两侧面采用导热胶5，6与导热材料硅片7，8粘合时操作困难，不易实际生产。
发明内容
针对现有蓝绿激光芯片结构存在的不足，结合高效变频的周期性极化铌酸锂(PPLN)非线性变频晶体的通常为薄型的特点，本发明提出了基于薄型晶体的蓝绿激光芯片封装结构及方法。周期性极化铌酸锂晶体(PPLN)通光截面较小(例如为0.5mm)通过光胶与薄型激光晶体构成紧凑型蓝绿激光芯片结构。在通光面结合处的四周利用树脂或胶密封，起到加固光胶的目的。同时也可在密封好的芯片上下面通过导热胶与导热材料(例如硅片)粘合，起到进一步加固芯片和达到良好散热的效果。
附图说明
图1a、b是现采用的蓝绿激光芯片封装结构示意图；
图2a、b是本发明第一实施例结构示意图；
图3a、b是本发明第二实施例结构示意图；
图4a、b是本发明第三实施例结构示意图；
图5a、b是本发明第四实施例结构示意图；
图6a、b、c、d是本发明第五实施例结构示意图；
图7a、b、c、d是本发明第六实施例结构示意图；
图8a、b、c、d是本发明第七实施例结构示意图；
图9a、b、c、d是本发明第八实施例结构示意图；
图10a、b是本发明第九实施例结构示意图；
具体实施方法
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例一：结构如图2a，b图中所示，薄型掺钕离子激光晶体1与薄型非线性变频晶体11的通光面3抛光清洗后，通过光学或光胶方式贴合。然后，利用环氧基树脂12对此芯片通光面结合处四周的任意一侧密封，环氧基树脂的极小一部分渗入通光面结合处，将此结构放入烤箱加热使胶水固化。
实施例二：结构如图3a，b图中所示，薄型掺钕激光晶体1与薄型非线性变频晶体11的通光面3抛光清洗后，通过光学或光胶方式贴合。然后，利用环氧基树脂12对此芯片通光面结合处四周的任意两侧侧密封，环氧基树脂的极小一部分渗入通光面结合处，将此结构放入烤箱加热使胶水固化。
实施例三：结构如图4a，b图中所示，薄型掺钕激光晶体1与薄型非线性变频晶体11的通光面3抛光清洗后，通过光学或光胶方式贴合。然后，利用环氧基树脂12对此芯片通光面结合处四周的任意三侧密封，环氧基树脂的极小一部分渗入通光面结合处，将此结构放入烤箱加热使胶水固化。
实施例四：结构如图5a，b图中所示，薄型掺钕激光工作物质1与薄型非线性变频晶体11的通光面3抛光清洗后，通过光学或光胶方式贴合。然后，利用环氧基树脂12对此芯片通光面结合处四周进行密封，环氧基树脂的极小一部分渗入通光面结合处，将此结构放入烤箱加热使胶水固化。
实施例五：结构如图6a，b图中所示，通过实施例一封装的芯片结构可以将芯片的上下面利用导热胶14与导热材料13粘合。放入烤箱加热固化后形成单片加固结构和双片加固结构。实施例六如图7a，b图中所示、实施例七如图8a，b图中所示和实施例八如图9a，b图中所示是将实施例二、实施例三和实施例四封装的芯片采用同实施例五方式进行加固封装，这里不再赘述。
实施例九：结构如图10a，b图中所示，将实施例五、实施例六、实施例七和实施例八中的单片加固结构和双片加固结构的导热材料尺寸延长，并在导热材料上顺着通光方向涂抹导热胶15进行强化加固封装，形成倒“T”型强化加固封装结构和倒“H”型强化加固封装结构。
本发明是薄型激光晶体与薄型周期性极化铌酸锂(PPLN)非线性变频晶体的通光面光学贴合(或光胶)，在通光面结合处的四周利用树脂或胶密封，同时也可通过导热胶将封装好的芯片上下面与导热材料粘合。光学贴合面可以是镀膜面可以不是镀膜面。
所述的薄型激光晶体可以是Nd:YAG晶体，Nd:YVO4晶体，Nd:GdVO4晶体等。
所述的薄型非线性变频晶体可以是PPLN(Periodically Poled LiNbO4)晶体，PPLT(Periodically PoledLiTaO4)晶体，PPKTP(Periodically Poled KTiOPO4)晶体，KTP(KTiOPO4)晶体，LBO(LiB3O5)晶体和BIBO(BiB3O6)晶体等。
所述的通光面结合处的四周密封树脂或胶可以是任意一侧，两侧，三侧和四侧。
所述的芯片上下面与导热材料粘合可以是上面粘合，下面粘合和上下面同时粘合，形成单片加固结构和双片加固结构。
此结构与方法也同时适用于多个薄型晶体芯片的封装。

Claims (9)

1.基于薄型晶体的蓝绿激光芯片封装结构，其特征在于：将薄型激光晶体与薄型周期极化铌酸锂非线性变频晶体通过光学贴合或光胶组成紧凑型蓝绿激光芯片结构，在通光面结合处的四周通过树脂密封，起到固定作用。
2.权利要求1所述的薄型蓝绿激光芯片封装结构，其特征在于：在芯片的上下面通过导热胶与导热材料粘合，起到进一步加固芯片和达到良好散热目的。
3.根据权利要求1所述的薄型晶体，其特征在于：所述薄型晶体的通光方向上的有效面积较小。
4.根据权利要求1所述的基于薄型晶体的蓝绿激光芯片封装结构，其特征在于：所述薄型激光晶体可以是Nd:YAG晶体，Nd:YVO4晶体，Nd:GdVO4晶体等。
5.根据权利要求1所述的薄型非线性变频晶体，其特征在于：所述薄型非线性变频晶体可以是PPLN(Periodically Poled LiNbO4)晶体，PPLT(Periodically Poled LiTaO4)晶体，PPKTP(Periodically PoledKTiOPO4)晶体，KTP(KTiOPO4)晶体，LBO(LiB3O5)晶体和BIBO(BiB3O6)晶体等。
6.根据权利要求1所述的通光面结合处的四周密封树脂，其特征在于：所述通光面结合处的四周密封树脂可以是任意一侧，两侧，三侧和四侧。
7.根据权利要求2所述芯片上下面通过导热胶与导热材料粘合，其特征在于：所述的芯片上下面通过导热胶与导热材料粘合可以是芯片的上面粘合，下面粘合和上下面同时粘合，形成单片加固结构和双片加固结构。
8.根据权利要求1所述的导热材料粘合，其特征在于：所述导热材料可以是常规加固封装结构，也可延长导热材料尺寸，通过在芯片侧面通过导热胶在导热材料上顺着通光方向涂抹进行强化加固封装，形成倒“T”型强化加固封装结构和倒“H”型强化加固封装结构。
9.根据权利要求1所述的蓝绿激光芯片，其特征在于：所述蓝绿激光芯片是通过激光晶体和非线性变频晶体紧凑型组合结构，用以实现由抽运光源向绿光激光或是蓝光激光波长转换的目的。
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