CN104426053A - 一种半导体激光器封装结构 - Google Patents

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凌吉武
贺坤
杨建阳
赵振宇
刘国宏
魏豪明
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Abstract

本发明涉及激光技术领域，公开了一种半导体激光器封装结构，包括底座、LD单元，其特征在于：还包括一用于改变光路传播方向或准直光路的整形单元；所述底座为一散热热沉，所述LD单元位于底座顶面中部，LD单元发出的激光经整形单元反射、准直输出。该结构利用光束整形单元将LD单元发射的大发散角的光束准直、反射使其传播方向偏转90°，实现光传播方向与散热底座垂直发射，从而实现LD单元的散热由90°分布变为180°分布，从而达到良好的散热效果；还可以实现LD阵列结构的窗口化封装。

Description

一种半导体激光器封装结构
技术领域
本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种半导体激光器封装结构。
背景技术
传统的LD封装结构中存在一明显的缺陷，不能充分的散热，如图1所示传统的LD阵列封装，由于LD单元1发射光束的发散角有30°，故LD单元1只能固定于热沉底座2边缘上，这样导致了LD单元1的散热角度只有90°，散热效果不好。又如图2中所示的To封装结构，由于高度L受TO封装结构限制的存在，LD单元1散热速度受到很大限制，事实上除少数公司如JDSU能用Φ9mm To封装制成1W的LD，大多数公司只能做成500mW。而C-Block封装、Q封装结构，虽然可以做到大功率输出，但是它们一个很大的缺陷就是LD芯片直接与外界接触，很容易受到损伤。
发明内容
本发明的目的在于提出一种具有良好散热效果的半导体激光器封装结构。
为达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种半导体激光器封装结构，包括底座、LD单元，其特征在于：还包括一用于改变光路传播方向、准直光路的整形单元；所述底座为一散热热沉，所述LD单元位于底座顶面中部，LD单元发出的激光经整形单元反射、准直输出。
进一步的，所述整形单元包括光学元件和固定块。
进一步的，所述光学元件为半圆柱光纤预准直棒，所述固定块设于LD单元发光面前面，与LD单元相对的面为45°倾斜面，该倾斜面镀有反射膜，并将光纤预准直棒固定于该倾斜面反射膜上；LD单元发出的激光经光纤预准直棒准直并反射输出。
进一步的，所述半圆柱光纤预准直棒由一微反射棱镜替代。
进一步的，所述光学元件为光纤预准直棒，所述固定块顶面设有用于固定所述光纤预准直棒的毛细管；LD单元发出的激光经光纤预准直棒准直之后输出。
进一步的，所述光束整形单元为一三角柱镜，设于LD单元发光面前面，与LD单元相对的面为镀有反射膜的45°斜面；LD单元发出的激光经所述斜面反射输出。
进一步的，所述45°倾斜面由一凹面反射面替代。
进一步的，所述底座内部设有通水孔。
进一步的，还包括管脚、外壳和支架；所述管脚包括一L型管脚，该L型管脚穿过底座，并通过引线与LD单元电连接；所述外壳罩于底座上，所述LD单元及整形单元位于外壳内；外壳上与输出激光对应的位置设有透镜窗口；所述支架设于底座外侧。
进一步的，所述LD单元为单LD芯片或LD阵列；LD单元直接固定于底座上，或LD单元固定于一小热沉上，再将小热沉固定于底座上。
本发明的有益效果为：利用光束整形单元将LD单元发射的大发散角的光束准直、反射使其传播方向偏转90°，实现光传播方向与散热底座垂直发射，从而实现LD单元的散热由90°分布变为180°分布，以达到良好的散热效果；还可以实现LD阵列结构的窗口化封装。
附图说明
图1为传统LD阵列封装结构示意图；
图2为现有技术TO封装结构示意图；
图3为本发明实施例一结构示意图；
图4为实施例一的俯视图；
图5为本发明实施例二结构示意图；
图6为实施例二的俯视图；
图7为本发明实施例三示意图；
图8为本发明实施例四示意图；
图9为本发明实施例五示意图；
图10为本发明的一种密封结构。
附图标记：1、LD单元；2、底座；3、小热沉；4、热分布曲线；5、固定块；6、光纤预准直棒；7、反射膜；8、微反射棱镜；9、三角柱镜；10、通水孔；11、管脚；12、外壳、13、支架；14、透镜窗口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
本发明利用光束整形单元将LD单元发射的大发散角的光束准直、反射使其传播方向偏转90°，实现光传播方向与散热底座垂直发射，从而实现LD单元的散热由90°分布变为180°分布，从而达到良好的散热效果。该半导体激光器封装结构包括底座2、LD单元1和用于改变光路传播方向、准直光路的整形单元；其中，底座2为一散热热沉，LD单元1位于底座2顶面中部，LD单元1发出的激光经整形单元反射、准直输出。
具体的，如图3和4所示的实施例一，该实施例中的整形单元包括光学元件和固定块5，该光学元件为一半圆柱光纤预准直棒6，固定块5设于LD单元1发光面前面，与LD单元1相对的面为45°倾斜面，该倾斜面镀有反射膜7，并将光纤预准直棒6固定于该倾斜面反射膜7上；LD单元1发出的激光经光纤预准直棒6准直并反射输出，LD单元1发射光束的传播方向将被改变90°输出。固定块5固定于底座2上，与底座2的接触面进行了镀金，然后采用焊接方式，将固定块5焊接于底座2上，以达到更好的散热效果；光纤预准直棒6与固定块5采用玻璃粉进行焊接。如图3中底座2内的弧线所示为该结构的热分布曲线4示意，与传统结构相比，其散热的扩散角从90°变为180°，很好地改善了系统的散热效果，而且可实现阵列的窗口化封装，以更好地保护芯片。
如图5和6所示的实施例二，与实施例一不同的是，该实施例中光学元件采用的是一完整的光纤预准直棒6，通过固定块5顶面设置的毛细管固定于固定块5上，LD单元1发出的光束经光纤预准直棒6准直后输出，光路不需要偏转90°，其散热角度也近似180°。
如图7所示的实施例三，与实施例一不同的是，用一微反射棱镜8替代半圆柱预光纤准直棒6，同样将LD单元1发射光束的传播方向改变90°后输出。
如图8所示的实施例四，该实施例中光束整形单元为一三角柱镜9，设于LD单元1发光面前面，与LD单元1相对的面为镀有反射膜7的45°斜面，LD单元1发出的激光经该斜面反射偏转90°后输出。
如图9的实施例五，在实施例一的基础上，在其底座2内部设置通水孔10，通入流动水，以进一步增强散热效果。同样，也可以在上述各实施例结构的底座内部增设通水孔10来进一步增强散热效果。
如图10所示为上述各实施例的一种密封结构，还包括管脚11、外壳12和支架13；管脚11包括一L型管脚，该L型管脚穿过底座2，并通过引线与LD单元1电连接；外壳12罩于底座1上， LD单元1及整形单元位于外壳12内；外壳12上与输出激光对应的位置设有透镜窗口14；支架13设于底座2外侧。
上述各实施例中，LD单元1可以是单LD芯片也可以是LD阵列；LD单元1直接固定于底座2上，或LD单元1固定于一小热沉3上，再将小热沉3固定于底座2上。可实现LD阵列结构的窗口化封装，更好地保护LD芯片。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种半导体激光器封装结构，包括底座、LD单元，其特征在于：还包括一用于改变光路传播方向、准直光路的整形单元；所述底座为一散热热沉，所述LD单元位于底座顶面中部，LD单元发出的激光经整形单元反射、准直输出。
2.如权利要求1所述一种半导体激光器封装结构，其特征在于：所述整形单元包括光学元件和固定块。
3.如权利要求2所述一种半导体激光器封装结构，其特征在于：所述光学元件为半圆柱光纤预准直棒，所述固定块设于LD单元发光面前面，与LD单元相对的面为45°倾斜面，该倾斜面镀有反射膜，并将光纤预准直棒固定于该倾斜面反射膜上；LD单元发出的激光经光纤预准直棒准直并反射输出。
4.如权利要求3所述一种半导体激光器封装结构，其特征在于：所述半圆柱光纤预准直棒由一微反射棱镜替代。
5.如权利要求2所述一种半导体激光器封装结构，其特征在于：所述光学元件为光纤预准直棒，所述固定块顶面设有用于固定所述光纤预准直棒的毛细管；LD单元发出的激光经光纤预准直棒准直之后输出。
6.如权利要求1所述一种半导体激光器封装结构，其特征在于：所述光束整形单元为一三角柱镜，设于LD单元发光面前面，与LD单元相对的面为镀有反射膜的45°斜面；LD单元发出的激光经所述斜面反射输出。
7.如权利要求6所述一种半导体激光器封装结构，其特征在于：所述45°倾斜面由一凹面反射面替代。
8.如权利要求1-7任一项所述一种半导体激光器封装结构，其特征在于：所述底座内部设有通水孔。
9.如权利要求1-4、6或7任一项所述一种半导体激光器封装结构，其特征在于：还包括管脚、外壳和支架；所述管脚包括一L型管脚，该L型管脚穿过底座，并通过引线与LD单元电连接；所述外壳罩于底座上，所述LD单元及整形单元位于外壳内；外壳上与输出激光对应的位置设有透镜窗口；所述支架设于底座外侧。
10.如权利要求1-7任一项所述一种半导体激光器封装结构，其特征在于：所述LD单元为单LD芯片或LD阵列；LD单元直接固定于底座上，或LD单元固定于一小热沉上，再将小热沉固定于底座上。
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