CN102823087B

CN102823087B - 半导体激光光源

Info

Publication number: CN102823087B
Application number: CN201180015346.3A
Authority: CN
Inventors: S.卢特根; S.格勒奇
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2011-03-21
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2031-03-21
Also published as: WO2011117185A1; TW201145734A; US20130039374A1; DE102010012604A1; KR20130063491A; CN102823087A; US8855155B2

Abstract

在半导体激光光源（1）的至少一个实施方式中，该半导体激光光源包括载体（2）以及至少两个半导体激光器（3）。所述半导体激光器（2）安装在载体上侧（20）处。另外，半导体激光光源（1）具有至少一个光学部件（4），所述光学部件（4）在辐射方向上被布置在半导体激光器（3）中的至少一个之后。通过覆盖板（5），所述半导体激光器（3）以及光学部件（4）被密封地容纳在共同的体积（10）中。该体积（10）的尺寸从三个正交空间方向上来看分别为最高8mmx8mmx7mm。

Description

半导体激光光源

技术领域

说明了一种半导体激光光源。

背景技术

在文献DE 10 2007 062 047 A1中说明了一种紧凑壳体。

发明内容

要解决的问题在于，说明一种具有小几何尺寸的半导体激光光源。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，该光源具有拥有载体上侧的载体。该载体例如通过金属芯电路板或通过印刷电路板来实现。该载体优选地具有至少80W/mK的平均比热导率。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，该光源包含至少一个或至少两个半导体激光器，所述半导体激光器被构造为生成可见辐射，并且安装在载体的载体上侧处。半导体激光器意味着，由激光器发射的辐射在半导体本体中生成。术语“半导体激光器”优选地是指，在半导体激光器的半导体本体之后未布置把在半导体本体中生成的辐射的波长转换成另一波长的频率转换级。换言之，所述至少一个半导体激光器优选地是直接发射所期望波长的组件。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，该光源包括在红光、绿光以及蓝光光谱范围中发射的半导体激光器。该半导体激光光源因此包含至少三个尤其是直接在相应光谱范围中发射的半导体激光器。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，所述半导体激光器中的至少一个、优选所有半导体激光器的共同点是，在辐射方向上后置有光学部件。通过该光学部件尤其是实现：从半导体激光光源的例如三个半导体激光器中分别发射的部分射束被合并成总射束。也就是说，通过该光学部件优选地可以实现辐射合并。总射束尤其是是指，部分射束的所有截面彼此重叠并且部分射束的走向为相同方向。相同的方向优选地是指，半导体激光光源的部分射束的截面的成对重叠例如高达投影面至少50％或至少75％。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，该半导体激光光源包括覆盖板。基本上由该覆盖板以及由载体来定义体积。该体积被密封地、尤其是气密地封闭。密封是指，在半导体激光光源的寿命内在体积的内部与体积之外区域之间不进行气体交换或不进行显著的气体交换。在本申请意义上的密封性尤其是通过如下方式实现的：覆盖板通过金属焊剂、通过玻璃焊剂或者通过焊缝与载体或与壳体框架连接。该体积优选地被抽空或者被填充惰性气体、氮气或干燥空气。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，所述至少一个半导体激光光源、尤其是优选所有半导体激光器、以及光学部件位于该体积中并且被容纳在一起。换言之，所述部件在空间上彼此直接相邻，并且优选地不被由固体金属制成的势垒彼此隔开。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，该体积的尺寸最高为8mm x 8mm x 7mm、尤其是最高5mm x 5mm x 4mm、优选最高3mm x 3mm x 4mm、特别优选最高2.5mm x 2.5mm x 3mm。在此，最小的值尤其是给定载体上侧上的高度。换言之，该体积可完全被具有所述尺寸的长方体包围。可替代地或附加地，该体积的大小为最高400mm³、尤其是最高100mm³、优选最高30mm³、特别优选最高12mm³。此外，可替代或附加地，该体积在载体上侧处的基面测得为最高60mm²、尤其是最高25mm²、优选最高10mm²、特别优选最高6mm²。

在半导体激光光源的至少一个实施方式中，该光源包括具有载体上侧的载体以及至少两个半导体激光器、尤其是分别至少一个在红光、绿光以及蓝光光谱范围中发射的半导体激光器。所述半导体激光器安装在载体上侧处。另外，半导体激光光源具有至少一个光学部件，所述光学部件在辐射方向上被布置在至少一个、优选所有半导体激光器之后。通过覆盖板，所述半导体激光器以及光学部件被密封地容纳在共同的体积中。该体积的尺寸从三个正交空间方向上来看分别为最高8mm x 8mm x 7mm。

由于半导体激光光源的尺寸基本上对应于该体积的尺寸，因此可以通过将半导体激光器以及光学部件共同安装在该体积中实现特别紧凑的半导体激光光源。此外，可以通过其他措施的不同组合来提高半导体激光光源的紧凑性。这样的措施尤其是半导体激光器的构造方式、光学部件的布置和构造、以及载体处的供电线路的引导和半导体激光器的接触方式。

通过紧凑的方式同样可以将另外的部件、如成像单元和安全设备至少间接地安装在该载体或体积处。通过用于使半导体激光光源紧凑化的不同措施可以将该半导体激光光源用作紧凑的便携式设备、比如移动电话或小型计算机中的投影单元。利用半导体激光光源尤其是可以生成混合颜色光、优选白光。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，光学部件共同地并光学上直接地布置在半导体激光器之后。光学上直接地布置在之后是指，在相应半导体激光器的辐射出射面与光学部件的辐射入射面之间不存在另外的光学有效的部件。尤其是在分别由半导体激光器发射的部分射束的光路中在半导体激光器与光学部件之间不安装透镜、尤其是不安装所谓的快轴准直透镜。通过光学部件与半导体激光器之间的仅仅小的距离，可以在体积内放弃光学部件附近的附加透镜。由此可以提高半导体激光光源的紧凑性并且可以实现特别小的体积。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，光学部件未被安排为减小从半导体激光器发射的部分射束的发散性或者由叠加的部分射束形成的总射束的发散性。换言之，光学部件不用于使辐射聚焦、而是于是优选地仅仅用于将部分射束合并成总射束。例如，光学部件仅仅具有平坦成形的辐射入射面和辐射出射面。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，在光学部件之后尤其是布置非旋转对称成形的透镜或者包括多个透镜的光学系统。所述透镜可以例如通过连接装置或焊接直接安装在光学部件处。但是光学部件优选安装在体积之外、例如覆盖板处。透镜或光学系统尤其是被安排为减小总射束的发散性。总射束的射束截面的椭圆率在透镜或光学系统之后优选地小于4、尤其是小于2。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，透镜或光学系统被安排为生成总射束的线状射束截面。射束截面的椭圆率于是为尤其是至少10或至少20。例如，半导体激光光源于是可以用在扫描仪或扫描单元中。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，该半导体激光光源包括至少两个半导体激光器，所述半导体激光器发射相同波长的辐射。尤其是半导体激光光源包括具有多个半导体激光器的光势垒，所述半导体激光器在运行中以相同波长发射辐射。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，从半导体激光器发射的部分射束中的至少两个部分射束彼此不同地偏振。于是，光学部件是优选起偏振选择性作用的元件，使得尤其是相同波长的部分射束的合并可以通过利用部分射束的不同偏振来进行。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，覆盖板包括被定向为倾斜于载体的光出射板。载体与光出射板之间的角度α优选为45°至85°之间，含45°和85°。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，该光源可以以机械和/或电学方式表面安装和/或表面接触。例如，半导体激光光源可以通过背向载体上侧的载体下侧通过焊接固定在安装载体处。通过例如焊接连接，半导体激光光源与安装载体机械和优选热学地连接。如果载体下侧被结构化并且在载体下侧存在电印制导线，则半导体激光光源的电接触也可以与机械和热学连接同时进行。半导体激光光源尤其是以无接合线的方式来接触。通过省去接合线，可以减少半导体激光光源的空间需求并且可以实现特别小的体积和小的构造高度。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，该体积中的半导体激光器中的一个或所有以无接合线的方式与载体上侧处的分别至少两个电印制导线以电学或机械方式接触。接合线的接触位置通常具有大约2500μm²的比较大的空间需求。另外，由于接合线的必要的弯曲度，组件的比半导体激光器的构造高度显著更大的最低高度是必要的。通过以无接合线的方式接触半导体激光器，可以更紧凑地构造半导体激光光源并且可以实现特别小的体积。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，载体上侧处的电印制导线通过通孔接触部与载体下侧处的电印制导线连接。于是，尤其是将载体下侧安排为用于半导体激光光源的表面安装。通过这样的印制导线，可以以节省空间的方式构建半导体激光光源。尤其是可以在载体上侧处放弃到外部电接线的电接触区域。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，在载体的载体上侧处或者在上面施加有该载体的中间载体的上侧处安装成像光学器件。所述成像光学器件例如是简称MEMS的微机电镜，或者是简称DOE的衍射光学元件（Diffractive Optical Element）。DOE包括光学衍射光栅并且尤其是被安排为生成时变图像、例如标志。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，该半导体激光光源包括至少一个接近传感器。该接近传感器以节省空间的方式安装在载体的载体上侧处或中间载体的上侧处，并且被安排为检测半导体激光光源的图像域中的物体。另外，半导体激光光源包含安全控制电子器件。该安全控制电子器件被安排为根据接近传感器的信号减小半导体激光器的辐射功率。尤其是在半导体激光器的最高辐射功率下，在人停留在图像域中时存在视力损坏的危险。通过与安全控制电子器件协作的接近传感器，可以减小视力损坏的危险。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，所述半导体激光器分别被安排为生成至少8lm、尤其是至少12lm的光通量。可替代地或附加地，半导体激光光源被安排为总共生成至少25lm或至少40的光通量。这样高的光通量可以通过紧凑地构造半导体激光光源和通过小的热阻来实现。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，该半导体激光光源包括至少一个监视二极管，所述监视二极管被安排为检测从半导体激光器发射的辐射。通过监视二极管实现了半导体激光器的活跃的功率调节、尤其是所发射的总辐射的颜色校正。

该半导体激光光源优选地包括恰好一个监视二极管，所述监视二极管直接或间接地安装在光学部件处。通过所述恰好一个监视二极管来检测从所述半导体激光器中每一个发射的部分射束的辐射份额。换言之，从半导体激光器发射的辐射的份额分别穿过光学部件被引导到该监视二极管。通过仅仅一个监视二极管可以节省部件，并且可以以更紧凑的方式构造半导体激光光源并且可以实现特别小的体积。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，所述半导体激光器中的至少一个具有半导体本体，所述半导体本体在背向载体上侧的主侧处具有上侧金属化部。该上侧金属化部沿着半导体本体的长度方向优选延伸至少50％或至少75％。通过上侧金属化部实现了半导体本体的通电。由此可以放弃半导体本体处的附加的电接触位置，由此可以以更紧凑的方式构造所述半导体本体并且由此可以实现特别小的体积。

根据半导体激光光源的至少一个实施方式，上侧金属化部通过至少局部地安装在本导体本体的长度侧处的边沿金属化部与载体的载体上侧处的电印制导线导电地连接。可替代或附加于边沿金属化部，可以生成穿过半导体本体的通孔，所述通孔至少部分地被填充导电材料并且该上侧金属化部导电地与载体上侧处的印制导线连接。

附图说明

下面根据实施例参考附图进一步阐述在此所述的半导体激光光源。在此，在各个图中相同的附图标记说明相同的元件。但是在此未示出比例正确的参考，而是可以为更好的理解而夸大地示出各个元件。

图1至3以及7至16、18和19示出了在此所述的半导体激光光源的实施例的示意图；

图4和17示出了半导体激光光源的改动的示意图；

图5和6示出了在此所述的半导体激光器的实施例的示意图；以及

图20示出了在此所述的半导体激光光源的覆盖板的实施例的示意图。

具体实施方式

在图1A中示出了半导体激光光源1的一个实施例的示意性截面图并且在图1B中示出了半导体激光光源1的一个实施例的示意性俯视图。半导体激光光源1包括具有载体上侧20以及与载体上侧20相对的载体下侧25的载体2。在载体上侧20处通过金属化部形成电印制导线6a、6b。通过连接装置21将3个半导体激光器3安装所述印制导线6a、6b中的各两个处。在根据图1B的俯视图中，半导体激光器3仅仅由虚线示出。半导体激光器3分别部分地与载体上侧25处的印制导线6a、6b重叠，参见图1B。通过该重叠可以实现特别节省空间的接触部以及半导体激光器3的紧凑的布置。此外，半导体激光器3是彼此电隔离的，并且可以彼此无关地激励。半导体激光光源1的外部电接触是通过接合线19进行的。接合线19安装在体积10之外的印制导线6a、6b处。

此外，在载体下侧25处安装金属化部7，所述金属化部优选地在整个载体下侧25上或在其大部分上延伸，并且通过载体2通过焊接或粘接连接到外部的未示出的安装载体上。载体2此外优选地具有高比热导率，使得半导体激光器3与未绘出的安装载体之间的热阻小。

可选地通过载体上侧20处的印制导线6a、6b安装壳体框架18。在例如以金属或玻璃或利用诸如硅的半导体材料或用塑料构造的壳体框架18处通过密封装置17固定覆盖板5。覆盖板5被构造为对由半导体激光器3生成的辐射为透明。密封装置17可以是金属焊剂、玻璃焊剂或焊缝。可选地，在印制导线6a、6b与壳体框架18之间安装有在图中未示出的电绝缘层。如果不存在壳体框架18，则覆盖板5优选地直接安装在载体上侧20和印制导线6a、6b处或者与所示不同地安装在电绝缘层处。

通过载体2、壳体框架18以及覆盖板5将体积10气密地封闭。体积10例如被填充干燥空气或氮气。半导体激光器3与光学部件4a、4b一起共同位于体积10中。覆盖板5以及光学部件4a、4b和微机电镜11在图1B为简化图示而未示出。

光学部件4a、4b固定在覆盖板5处。通过光学部件4a的一部分，可以实现从半导体激光器3发射的辐射的聚焦。通过光学部件4b的一部分进行射束偏转和部分射束到总射束Q的射束合并。总射束Q被引导到由微机电镜11实现的成像单元。从微机电镜11生成时变图像9，使得半导体激光光源1可以用作投影仪。图像9优选地通过对图像面进行逐行或逐列的扫描或者通过利萨如（Lissajous）图像来生成。同样可能的是，半导体激光光源1被用作指示设备、例如激光笔。

体积10在载体上侧20处的基面具有最高2.5mm x 2.5mm的尺寸。体积在与载体上侧20垂直的方向上的高度为最高1.5mm。壳体框架18以及覆盖板5的外部尺寸超过体积10的内部尺寸优选最高40％、尤其是最高25％。半导体激光器3的电功耗总共例如为至少1W或者至少2W。半导体激光光源1优选地在使用中或在晶片平面上、尤其是在所谓的全晶片工艺中是可组装或可安装的。

在图2中示出了半导体激光光源1的另一实施例。载体上侧20处的印制导线6a、6b通过电通孔接触部67a、67b与载体下侧25处的相应电印制导线7a、7b连接。通孔接触部67a、67b从载体上侧20的俯视图上来看位于覆盖板5附近。载体下侧25处的印制导线7a、7b（参见根据图2B的底视图）被构造为直线形的，并且从长度方向来看优选地在整个载体上侧25上延伸，以便在表面安装时保证与未示出的安装载体的高热接触。印制导线7a、7b占整个载体下侧25的面积份额例如为大于50％或大于75％。

与所示不同，同样可能的是，半导体激光器3不是可单独激励的，而是部分或完全电并联或串联的。相应的电路构造可以通过引导载体上侧20处的印制导线6a、6b以及载体下侧25处的印制导线7a、7b来实现。

光学部件4根据图2直接安装在覆盖板处5。成像光学器件由衍射光学元件12形成。衍射光学元件12包括衍射光栅并且被安排为以其成形来表示例如公司标志形式的时不变的图像。但是图像的着色可以通过时变地给半导体激光器3通电而是时变的。

在根据图3的实施例中，通过直接成形在覆盖板5处的光学部件4进行射束偏转和射束合并。在体积10之外，在覆盖板5处安装用于射束聚焦的透镜8。透镜8和/或光学部件4可以也如在其他实施例中那样与覆盖板5一体化成形。

在图4中示出了光源1′的改动，其中在体积10中仅仅存在唯一的半导体激光器3。于是，体积10可以被更小地成形，并且例如为最高5mm³或最高2.5mm³。印制导线6a、6b以及光源1′的光学上存在的其他部件优选地与半导体激光光源1的所示实施例类似地来构造。因此，还针对光源1′公开了半导体激光光源1的特征，并且反之亦然。

在图5和6中透视地示出了半导体激光器3r、3g、3b的优选实施方式。根据图5，半导体激光器3r、3g、3b分别具有衬底33，所述衬底33例如用陶瓷形成或由陶瓷制成。在衬底33上分别通过金属化部构造有两个电印制导线34n、34p。半导体激光器3r、3g、3b的半导体本体30中的每一个安装在自己的单独衬底33上。半导体本体30分别通过印制导线34n例如借助焊剂、譬如AuSn焊剂在朝向衬底33的侧被电接触。从半导体激光器3r、3g、3b发射的部分射束T1、T2、T3由箭头来指示。

在半导体本体30的背向衬底33的侧分别施加一个上侧金属化部32，所述上侧金属化部32覆盖半导体本体30的背向衬底33的主侧的大部分。在半导体本体30的长度侧分别施加有边沿金属化部35，借助于所述边沿金属化部35将上侧金属化部32与印制导线34p连接。在半导体本体30与边沿金属化部35之间优选形成未示出的电绝缘中间层。

在根据图6的半导体激光器3r的情况下，穿过半导体本体30形成通孔31，其中通孔31环形包围半导体本体30的半导体材料，并且至少部分被填充导电材料。在该导电材料与半导体材料之间在通孔31中优选地存在图6中未示出的电绝缘中间层。通过至少部分填充的通孔31，给定了印制导线34p到上侧金属化部32的电连接。

在半导体激光器3g、3b的情况下，在半导体本体30的长度侧处构造多个凹陷36。在制造半导体激光器3g、3b时，可以沿着长度测通过所述凹陷36形成额定断裂位置，在所述额定断裂位置处可以沿着半导体本体30分离。尤其是仅仅在凹陷36中安装边沿金属化部35，所述边沿金属化部35将上侧金属化部32与印制导线34p电连接。

印制导线34n、34p优选地与图5和6中未示出的位于衬底33的背向半导体本体30的下侧处的电连接区域连接，使得半导体激光器3r、3g、3b可以通过表面安装（简称SMT）安装在半导体激光光源1的载体上侧20处。

通过可以无接合线方式来电接触半导体激光器3r的半导体本体30，所述半导体激光器可以以特别紧凑和节省空间地制造。例如，半导体本体30的宽度分别为最高180μm、尤其是50μm至150μm之间，含50μm和150μm。沿着长度方向，半导体本体30的伸展例如为400μm至4000μm之间，含400μm和4000μm。衬底33的厚度优选处于40μm至200μm之间，含40μm和200μm。半导体激光器3的总厚度优选地处于50μm至500μm之间，含50μm和500μm。

图7中示出了半导体激光光源1的另一实施例。半导体激光光源1在体积10内具有3个监视二极管16，所述监视二极管16分别被分配给半导体激光器3r、3g、3b之一。通过监视二极管16可能的是，实现色彩平衡并且补偿半导体激光器3r、3g、3b的功率波动。监视二极管7通过载体上侧20处的印制导线6c、6d被电接触。印制导线6c、6d与印制导线6a、6b一样通过通孔接触部67与载体下侧处的相应印制导线（图7中未示出）连接。

根据图7，光学部件4被成形为棍状。在光学部件4中置入光学涂层40r、40g、40b，所述涂层被构造为分别对部分射束T1、T2、T3之一为反射性的并且对其他部分射束为透射性的。部分射束T1、T2、T3的小的辐射份额穿过涂层40r、40g、40b到达监视二极管16。通过对所有部分射束T1、T2、T3为反射性的其他涂层40d进行总射束Q朝向微机电镜11的偏转。同样可能的是，半导体激光器3r、3g、3b发射不同地偏振的部分射束T1、T2、T3，并且光学部件4是起偏振选择性作用的元件。与所示不同，半导体激光光源1例如分别包含两个半导体激光器，所述半导体激光器在相同波长下以不同的偏振方向进行发射，并且分别借助于光学部件4被合并。

可选地，在半导体激光器3r、3g、3b之后分别布置透镜8a，所述透镜8a位于半导体激光器3r、3g、3b与光学部件4之间。但是光学部件4与半导体激光器3r、3g、3b之间的间距优选地小得例如为最高600μm、最高400μm或最高200μm，使得可以放弃透镜8a。

根据图7，载体上侧20处的印制导线6a、6b从载体上侧20的俯视图上来看未延伸到体积10之外。因此，从俯视图上来看，通孔接触部67也位于壳体框架18内。由此可能的是，将尤其是由金属构成的壳体框架18直接施加到载体上侧20上。在壳体框架18或在图7中未示出的覆盖板5处安装了另一用于使总射束Q聚焦的透镜8b。

根据图8，在部分射束的合并以后不再进行通过光学部件4对总射束Q的偏转。印制导线6a、6b以及通孔接触部67从载体上侧20的俯视图上来看位于壳体框架18之外。

根据图9，透镜8被安装在光学部件4处并且位于体积10之外。

如根据图9的实施例中那样，根据图10，印制导线以及通孔接触部67从载体上侧20的俯视图上来看布置在壳体框架18之内。监视二极管16位于半导体激光器3r、3g、3b的背向光学部件4的侧处。

在根据图11的半导体激光光源1的实施例中（参见图11A中的截面图和根据图11B的示意性俯视图），在载体下侧25处安装专用集成电路22（简称ASIC）以用于激励半导体激光器3r、3g、3b。通过电路22进行半导体激光器3r、3g、3b的激励并且可选地进行监视二极管16的信号的分析。

根据图12，半导体激光光源1具有光学部件4，所述光学部件4配备有光学涂层40。半导体激光器3r的部分射束T1从光学部件4中基本上无障碍地被发射。半导体激光器3b的部分射束T2在朝向半导体激光器3r的侧被反射，并且被朝向透镜8b的方向偏转，所述透镜8b在体积10中与光学部件4分开地布置。半导体激光器3g的部分射束T3在光学部件4的背向半导体激光器3r的侧通过涂层40朝向透镜8b偏转。优选地放弃位于光学部件4与半导体激光器3r、3g、3b之间的透镜8a。

监视二极管16直接或间接地安装在光学部件4处，并且接收半导体激光器3r、3g、3b的穿过光学部件4被朝向监视二极管16偏转的辐射部分。半导体激光器3r、3g、3b的各个辐射功率的确定优选地在半导体激光器3r、3g、3b仅仅之一运行时例如在总射束Q位于要显示的图像域之外时进行。

在根据图13的半导体激光光源1的实施例中，光学部件4被构造成棱镜形式。光学部件4的平坦的第一主侧41朝向半导体激光器3g。半导体激光器3g的部分射束T1倾斜地落到第一主侧41上，由此进行主侧41处的折射。部分射束T1接着穿过光学部件4并且在平坦的第二主侧42处同样以折射方式出射，并且继续朝安装在体积10之外的透镜8走向。

半导体激光器3r、3b被布置为倾斜于半导体激光器3并且朝向第二主侧42。第二主侧42被定向为与第一主侧41平行。半导体激光器3r的部分射束T3在第二主侧42处入射到光学部件4中，并且接着在第一主侧41处被反射。从在第一主侧41处反射起，部分射束T1、T3的走向一致。

半导体激光器3b的部分射束T2在第二主侧42处被反射并且通过该反射与部分射束T1、T3一致地合并成总射束Q。部分射束T2、T3也倾斜地落到第二主侧42上。主侧41、42配备有起相应作用的光学涂层（图13中未示出）。

如也在所有其他实施例中那样，半导体激光器3r、3g、3b与透镜8相距的间距优选被调整为使得部分射束T1、T2、T3在落到透镜8上时的发散度、射束直径和/或方向相等或者近似相等。

根据图14将光学部件4构造成长方体状。在光学部件4中置入两个光学涂层40，所述光学涂层对半导体激光器3g的部分射束T1起透射性作用，并且对半导体激光器3r、3b的部分射束T2、T3起反射性作用。沿着部分射束T1的辐射方向，光学部件4的伸展优选地为最高800μm、尤其是400至700μm之间（含400至700μm）、尤其是大约600μm。体积10的尺寸在俯视图上来看为2mm x 2mm。

与图14中所示不同，半导体激光器3g、3r可以在相同波长下发射部分射束T1、T2，其中部分射束T1、T2不同地偏振。部分射束T1、T2的联合例如通过如下方式进行：位于半导体激光器3g附近的涂层40反射具有第一偏振方向的部分射束T2，并且透射具有第二偏振方向的部分射束T1。换言之，光学部件4于是也是偏振选择性部件。

如在图15中所示，半导体激光光源1具有多个集成电路22a、22b、22c，所述集成电路分别通过电线路23彼此连接以及与外部的未绘出的部件连接。电路22a、22b、22c以及载体2与半导体激光器3一起安装在安装载体50的上侧上，其中半导体激光器3发出与安装载体50的主侧平行的部分射束T1、T2、T3。电路22a、22b、22c例如是用于成像光学器件的电子驱动器、半导体激光器3的驱动电子器件和/或视频信号处理单元。与所示不同，电路22a、22b、22c也直接安装载体2上。

壳体框架18例如具有0.1mm至2.0mm之间（含0.1mm和2.0mm）、优选0.15mm至0.5mm之间（含0.15mm和0.5mm）、尤其是大约300μm的厚度。如果壳体框架如图15中那样也用于耦合输出总射束Q，则壳体框架例如用玻璃构成并且至少在总射束Q穿过壳体框架18的区域中配备有增透层。

半导体激光光源1优选地具有两个接近传感器13a、13b至少之一。接近传感器13b包括半导体激光光源15、例如在近红外光谱范围中发射的发光二极管。借助于半导体激光光源15来照明观测域150，所述观测域150在由微机电镜11生成图像9的图像域中被覆盖。

如果有物体位于观测域150中，从半导体激光光源15发射的辐射被反射回监视二极管16b的方向。通过例如集成在电路22a中的安全电子器件14，半导体激光器3r、3b、3g的功率于是可降低，使得例如可以减小人眼处于观测域150中的危险。

在图15B和15C中详细示出了接近传感器13a。微机电镜11悬挂在镜载体110a、110b处并且以可移动方式安放。在镜载体110b处，成对地安装监视二极管16c、16d，所述监视二极管的信号成对地通过电线路23c、23d例如通过差分放大器来分析。监视二极管16c、16d位于镜载体110a、110b的背向光学部件4的背侧处（参见图15B）。

通过该布置实现了，监视二极管16c、16d检测总射束Q的一部分，该总射束Q在总射束Q的另一光路中从物体朝向微机电镜11的方向反射回来。因此，通过譬如借助于差分放大器分析监视二极管16c、16d的信号可以确定：总射束Q的光路中是否存在物体。于是，通过安全控制电子器件14可以减小半导体激光器3r、3g、3b的功率。监视二极管16c、16d例如基于硅。

在根据图16的半导体激光光源1的实施例中，与图15所示不同，优选被构造成微机电镜11的成像光学器件和透镜8同样安置在体积10中。壳体框架18配备有窗180，其中总辐射Q通过该窗180离开体积10。在该体积中同样存在接近传感器13。监视二极管16也位于体积10中。监视二极管16中的两个安装在光学器件4的背向所分配的半导体激光器3b、3r的侧，所述监视二极管16中的另一个类似于图10地同样如半导体激光器3r、3g、3b那样布置。电接线例如类似于图3或图11那样进行。覆盖板5在图16中未示出。

与所示不同并且也如在所有其他实施例中那样，透镜8可以是具有多个透镜的光学系统。穿过光学系统在镜11处的总射束尤其是具有相对大的射束直径，或者穿过光学系统在镜11之前被扩大。射束直径和/或发散度于是优选地在镜11之后才减小。换言之，成像光学器件可以存在于于是多个透镜8中的各个透镜之间。

可选地，在体积10中尤其是在窗180与半导体激光器3b、3r、3g和/或监视二极管16和/或接近传感器13之间存在射束势阱45。通过该势阱，尤其是由监视二极管16和/或接近传感器13至少部分地保持总射束Q的在窗180处反射的份额或者穿过窗180入射的光。

体积10优选地被抽空。由此可以实现微机电镜11的高运动速度。此外，半导体激光光源1不含用于微机电镜11的附加的真空室，由此同样不出现这样的真空室的窗处的反射损耗。

透镜8的辐射入射面的宽度d1例如处于0.5mm至4.0mm之间（含0.5mm和4.0mm）、尤其是大约2mm。透镜8的与透镜8中的总辐射Q的光轴平行的高度d3尤其是处于0.5mm至2.0mm之间（含0.5mm和2.0mm）、优选大约1.0mm。被分配给半导体激光器3g的监视二极管16与透镜8的辐射入射面之间的间距d2优选地处于0.5mm至2.0mm之间（含0.5mm和2.0mm）或者0.75mm至1.5mm之间（含0.75mm和1.5mm）、例如为大约1.25mm。体积10的内部尺寸d4、d5为大约4mm x 5.5mm，载体2的外部尺寸小于8mm x 8mm、尤其是大约4.5mm x 6mm。半导体激光光源1的总高度小于4mm，体积10优选地测得为最高100mm³。

在图17中示出了常规的激光光源1′。在根据图16A中的透视图中能够看见覆盖板5，所述覆盖板5安装在安装载体50处。根据图16B，覆盖板5被除去，亦参见图16C中的俯视图。半导体激光器3′的半导体本体30通过接合线19被电接触。接合线19之一到达上侧金属化部32，所述接合线中的另一个到达印制导线6。半导体激光器3′的这样的构造需要相对大的空间需求。

根据图18A中的俯视图和图18B中的截面图的半导体激光光源1，在射束引导和光学构造方面基本上对应于根据图16的半导体激光光源1，并且在电接触方面基本上对应于根据图11A的半导体光源1。另外，半导体光源1包括用于接收视频信号的数字ASIC 22a以及尤其是模拟的ASIC 22a，该模拟的ASIC 22a可以包含数模转换器，用于激励微机电镜11以及用于激励半导体激光器3。ASIC 22a、22b、22c安装在覆盖板5之外和附近，亦参见图15A。可选地，如也在所有其他实施例中那样，在体积10中安装接近传感器13和/或用于环境亮度13的传感器。

在图19和20B中，能够看见半导体光源1及其覆盖板5的透视图。覆盖板5包括光出射板501，通过该光出射板501，在总射束Q的运行中在位于覆盖板5内的微机电镜11处的反射以后离开半导体光源1。优选地，光出射板501局部或全面地配备有增透层、例如针对420nm至660nm的光谱范围的宽带增透层。

光出射板501、覆盖板502、侧面板503以及背板504优选地由相同材料制成，其中光出射板501可以具有较高光学质量。优选地，所述部件由玻璃制成，该玻璃在热膨胀系数方面与载体2匹配。例如，覆盖板5和载体2的部件的热膨胀系数彼此相差最高25％、或最高10％或最高5％。在此，载体2优选地由氮化铝制成。

覆盖板5粘接或焊接在框架18上或者直接粘接或焊接在载体2上，使得体积10被密封。覆盖板5的各个部件例如彼此粘接在一起或者被一体化制成。部件的厚度尤其是处于0.4mm至1.6mm之间（含0.4mm和1.6mm），厚度L2例如为大约0.5mm，并且厚度L5为大约1.0mm。长度L3尤其是处于2mm至8mm之间（含2mm和8mm）、优选为大约5mm。长度L1尤其是处于3mm至9mm之间（含3mm和9mm）、优选为大约6mm。长度L4尤其是处于2mm至6mm之间（含2mm和6mm）、优选为大约4mm。载体2与光出射板501之间的角度α优选地处于60°至75°之间、例如为大约67.5°。

在图20A中示出了载体复合体200（英语Wafer（晶片））的示意性俯视图。载体复合体200例如为直径大约102mm或大约152mm的氮化铝板，在所述氮化铝板上安装和接触半导体激光器3。譬如根据图20B的覆盖板5也可以在调节光学器件以后、但是在将载体复合体200分离成各个半导体光源1以前就已经在保护气体中或真空中安装到载体复合体200上。半导体光源1的整个制造基本上于是在载体复合体200中、英语在wafer－level（晶片级）上进行。

在此所述的本发明不受根据实施例的描述的限制。而是本发明包括每个新特征以及每种新特征的组合，这尤其是包括权利要求书中的特征的每种组合，即使所述特征或所述组合未在权利要求书或实施例中明确说明时也是如此。

本专利申请要求德国专利申请10 2010 012 604.7的优先权，该专利申请的公开内容通过回引结合于此。

Claims

1.一种半导体激光光源（1），具有：

－具有载体上侧（20）的载体（2），

－至少两个半导体激光器（3），其中所述半导体激光器（3）安装在载体上侧（20）处，

－至少一个光学部件（4），所述至少一个光学部件（4）在辐射方向上布置在所述半导体激光器（3）中的至少一个之后，以及

－覆盖板（5），借助于所述覆盖板（5）将半导体激光器（3）以及光学部件（4）密封地容纳在共同的体积（10）中，并且体积（10）的尺寸为最高8mm x 8mm x7mm，

其中光学部件（4）被安排为将从半导体激光器（3）发射的部分射束（T）叠加并且将所述部分射束（T）合并成总射束（Q），

－所述半导体激光器（3）中的每一个都以无接合线的方式与载体上侧（20）处的每至少两个电印制导线（6）以电学和机械方式接触，

－半导体激光器（3）分别部分地与载体上侧（20）处的印制导线（6）重叠，

－光学部件（4）共同地和直接地以光学方式布置在半导体激光器（3）之后，以及

－光学部件（4）与半导体激光器（3）之间的间隔为最高600μm。

2.根据权利要求1所述的半导体激光光源（1），

所述半导体激光光源（1）具有3个半导体激光器（3r，3g，3b），其中

－光学部件（4）被构造为棱镜形式，

－光学部件（4）的平坦的第一主侧（41）朝向半导体激光器之一（3g），

－另外的半导体激光器（3r，3b）被布置为倾斜于该半导体激光器（3g），并且朝向光学部件（4）的第二主侧（42），以及

－第二主侧被定向为平行于第一主侧（42）。

3.根据权利要求1所述的半导体激光光源（1），所述半导体激光光源（1）包括至少两个半导体激光器（3），所述半导体激光器（3）被安排为发射具有相同波长并且具有不同偏振方向的辐射，并且穿过被构造为偏振选择性的光学部件（4）被叠加成共同的射束。

4.根据权利要求1至3之一所述的半导体激光光源（1），

其中光学部件（4）不减小部分射束或总射束的散射度，并且其中在光学部件（4）之后布置至少一个透镜（8）。

5.根据权利要求1至3之一所述的半导体激光光源（1），所述半导体激光光源（1）能够以机械和电学方式来表面安装，并且其中半导体激光器（3）从俯视图上来看在载体上侧（20）处的每至少两个电印制导线（6）上延伸。

6.根据权利要求1至3之一所述的半导体激光光源（1），

其中覆盖板（5）包括光出射板（501），所述光出射板（501）被定向为倾斜于载体（2），其中载体（2）与光出射板（501）之间的角度（α）为45°至85°之间、含45°和85°。

7.根据权利要求1至3之一所述的半导体激光光源（1），

其中载体上侧（20）处的电印制导线（6）与同载体上侧（20）相对的载体下侧（25）处的相应印制导线（7）以电学方式连接，并且载体下侧（25）处的印制导线（7）被安排为用于半导体激光光源（1）的表面安装。

8.根据权利要求1至3之一所述的半导体激光光源（1），

其中在载体上侧（20）处安装至少一个成像光学器件，所述成像光学器件

－是微机电镜（11），所述微机电镜（11）被安排为将总射束（Q）投影到时变图像（9），或者

－是衍射光学元件（12），所述衍射光学元件（12）被安排为将总射束（Q）投影到时不变图像（9）。

9.根据权利要求8所述的半导体激光光源（1），

—所述半导体激光光源（1）在载体上侧（20）处包括至少一个接近传感器（13），所述接近传感器（13）被安排为检测半导体激光光源（1）的图像域中的物体，以及

－所述半导体激光光源（1）包含安全控制电子器件（14），所述安全控制电子器件（14）被安排为根据接近传感器（14）的信号减小半导体激光器（3）的辐射功率，以及

－其中接近传感器（13）位于成像光学器件（11，22）的背侧，其中所述背侧与成像光学器件（11，22）的反射总射束（Q）的前侧相对。

10.根据权利要求9所述的半导体激光光源（1），其中用于半导体激光器（3）的驱动电子器件、用于成像光学器件（11，12）的电子驱动器以及视频信号处理单元位于载体上侧（20）上或者上面安装有载体（2）的安装载体（50）处。

11.根据权利要求9或10所述的半导体激光光源（1），

其中接近传感器（13）检测总射束（Q）的被物体反射的部分，或者

其中接近传感器（13）包括在近红外光谱范围中发射的半导体光源（15）并且检测由该半导体光源发射并被物体反射的辐射的部分。

12.根据权利要求1至3之一所述的半导体激光光源（1），

所述半导体激光光源（1）包括恰好一个监视二极管（16），所述监视二极管（16）被安排为活跃地重新调节半导体激光器（3）并且被安装在光学部件（4）处，

其中从半导体激光器（3）发射的每一个部分射束（T）的份额穿过光学部件（4）被引导到监视二极管（16）。

13.根据权利要求1至3之一所述的半导体激光光源（1），

其中所述半导体激光器（3）中的至少一个具有半导体本体（30），所述半导体本体（30）在背向载体上侧（20）的主侧处具有上侧金属化部（32），所述上侧金属化部（32）沿着半导体本体（30）的长度方向延伸至少50％，

其中

－上侧金属化部（32）通过施加在半导体本体（3）的长度侧处的边沿金属化部（35）与载体上侧（20）处的电印制导线（6）之一导电地连接，或者

－上侧金属化部（32）通过通孔接触部（31）穿过半导体本体（3）与载体上侧（20）处的电印制导线（6）之一导电地连接。

14.根据权利要求1至3之一所述的半导体激光光源（1），

其中至少一个透镜（8）、成像光学器件以及至少一个监视二极管（16）布置在体积（10）中。

15.根据权利要求9或10所述的半导体激光光源（1），

所述半导体激光光源（1）具有拥有窗（180）的壳体框架（18），通过所述壳体框架（18），总辐射（Q）离开体积（10），

其中在体积（10）中在窗（180）与半导体激光器（3b，3r，3g）之间或者在窗（180）与接近传感器（13）之间存在射束势阱（45），

其中通过射束势阱（45）由接近传感器（13）保持总辐射（Q）的在窗（180）处反射的份额或者穿过窗（180）入射的光。