CN108429127A - 一种组合式半导体激光器模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合式半导体激光器模块，该组件包括一激光二极管、一管体、一固定环、一光学组件、一固定件等。激光二极管和管体、管体和固定环、固定环和光学组件之间通过激光焊点连接牢固地结合在一起，增加了激光器模块的整体强度，防止激光器模块长期使用后产生光路不对准的劣化情况。
Description
技术领域
本发明属于激光设备领域，尤其涉及一种自由空间输出的一种组合式半导体激光器模块。
背景技术
激光系统在生物医学和医疗诊断及临床上的许多应用基于激光诱导荧光辐射。激光激发照射用荧光素或者荧光染料染色标记的待测样本；染色的样本在照射后，会发射比激发激光波段更长的荧光，不同的荧光素发射波长不同的荧光，通过分析荧光，即可得到待测样本的信息。因此需要根据不同的应用需要，选择不同类型的激光器。
目前可作为激发光源的激光器可为气体激光器、固体激光器和半导体激光器。然而，相比于气体和固体激光器而言，半导体激光器-激光二极管，由于它不仅具有高效率、长寿命、接头紧凑、体积小、光束质量好、用户接口方便、生产封装标准化生产等优点，同时还具有激光波段范围宽、覆盖整个可见光波段，至紫外波段，因此半导体激光器被广泛应用于各种生物医学和医疗诊断及临床应用。
半导体激光器通常为由激光二极管和电路器件、光学器件组成，由于激光二极管的发散角很大(快轴发散角可高达65°)，一般需要使用非球面透镜或球面透镜作为准直透镜，对发射的激光进行准直。
通常见到的准直透镜完成准直的结构为：机械连接或胶粘连接两种固定方式。机械方式的固定结构，其优点在于：操作固定简单方便，但是随着激光器使用时间的增加，固定的牢固性会降低，导致镜片失斜。而胶水固定的方式，整体强度不够高，随着使用时间的增加，胶水固化性能会逐渐下降，久而久之会导致镜片的光轴不能与激光二极管的中心对准。
因此，提出一种能够保证实现准直透镜完成准直的结构，保证半导体激光器在临床使用中的准确度就成为一种需要。
发明内容
本发明的目的：旨在提出一种具有高稳定使用性能的新型组合式半导体激光器模块。
这种组合式半导体激光器模块，其特征在于：该模块包括一激光二极管、一管体、一固定环、一光学镜片组件、一固定座；所述光学镜片组件包括一光学镜片和一金属套筒；
所述管体内部为中空，所述激光二极管同轴穿置于管体内侧腔体中，所述激光二极管经至少一个激光焊点使之与所述管体固定接合呈一体；
所述固定环的后端面与所述管体的前端面紧密贴合，所述激光二极管的发光芯片对准固定环的中心线位置设置；所述固定环与所述管体之间经至少一个激光焊点使之与所述管体固定接合呈一体；
所述光学镜片组件设置于所述固定环内侧，所述光学镜片组件中的金属套筒一端的外径等于固定环的内径，所述光学镜片组件中的金属套筒与所述固定环之间经至少一个激光焊点使之与所述固定环固定接合呈一体。
所述激光二极管与所述管体之间经多个呈环状排列的激光焊点使之与所述管体固定接合呈一体。
所述固定环与所述管体之间经多个呈环状排列激光焊点使之与所述管体固定接合呈一体。
所述光学镜片组件通过金属套筒与所述固定环之间经多个呈环状排列激光焊点固定接合呈一体。
所述激光二极管的发光中心对准所述固定环的中心线位置设置；所述光学镜片组件的中心位置对准金属套筒的中心位置设置；所述光学镜片组件的中心位置对准所述固定环的中心线位置设置。
所述固定座的内部为中空，所述固定座的内部形状与所述管体的外形相同，所述管体以零差配合置于所述固定座内侧。
所述固定座具有多个尺寸不同的机械孔。
根据以上技术方案提出的本发明，由于所述激光二极管和管体、管体和固定环、固定环和光学组件的金属套筒之间是通过激光焊点连接方式加以固定，故能够利用激光束的高尖峰率特征，使得激光焊点连接区域仅仅发生微小变形，故所述管体、所述固定环和所述光学组件的变形量很小，使激光二极管可以精确地固定在该管体中预定的位置，且该激光二极管对准光学镜片和固定环的中心，并且各器件之间可以牢固的结合在一起，增加了模块的整体强度，能有效防止激光模块长期使用后产生光路不对准的劣化情况。
同时，本发明还具有体积小、重量轻和成本低的特点。
附图说明
图1是本发明主体结构的分解图；
图2是图1中的光学组件的示意图；
图3是本发明中管体和激光二极管剖视图；
图4是本发明中管体、激光二极管、固定环的剖视图；
图5是本发明中激光二极管、管体、固定环和光学组件的剖视图；
图6是本发明组装后的整体状态图。
图中：
1-激光二极管 2-管体 3-固定环 4-光学组件 41-光学镜片 42-金属套筒 4-光学组件
11-激光二激光管前端外形部分
21-管体的后端面；
22-管体内侧；
23-管体的前端面；
31-固定环的后端面；
OO-中心线；
10-激光焊点；
具体实施方式
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
如图1所示，本实施案例的这种组合式半导体激光器模块，其特征在于：该激光器模块包括一激光二极管1、一管体2、一固定环3、一光学镜片组件4、一固定座5；所述光学镜片组件4包括一光学镜片41和一金属套筒42。
如图2所示，本发明光学组件4包括一光学镜片41和一金属套筒42，使用模具将光学镜片和金属套筒压合成一体或胶粘为一体；该光学镜片41为一非球面透镜或球面镜；同时，光学镜片41的中心对准金属套筒42的中心。
所述管体2内部为中空，所述激光二极管1同轴穿置于管体2内侧腔体中，所述激光二极管1经至少一个激光焊点10使之与所述管体2固定接合呈一体；
所述固定环3的后端面与所述管体2的前端面紧密贴合，所述激光二极管1的发光芯片对准固定环3的中心线位置设置；所述固定环3与所述管体2之间经至少一个激光焊点10使之与所述管体2固定接合呈一体；
所述光学镜片组件4设置于所述固定环3内侧，所述光学镜片组件4中的金属套筒42一端的外径等于固定环3的内径，所述光学镜片组件4的中金属套筒42与所述固定环3之间经至少一个激光焊点10使之与所述固定环3固定接合呈一体。
如图3所示，在实际装配中将激光二极管1从管体2的后端面21一侧放入该管体2内；管体内部22形状与激光二极管1前端外形部分11完全相同，因此激光二极管1零公差配合安装在管体2的后端面21一侧；同时，一激光束由一激光振荡器产生，从一发射单元发射到该管体2和激光二极管1之间的激光焊点连接区，该激光焊点连接区为该管体后端面21和激光二极管1相互接触的区域。由于激光束具有高峰值功率，因此激光焊点连接区发生微小变形，并形成一激光焊点10。
此外，为了进一步提高该发明个组成构件之间的连接的牢固性和稳定性，也可以进一步采取以下连接结构方式：
首先将激光二极管从管体后端面一侧放入管体内侧，并将二者以激光焊接的方式形成具有环状排列的多个激光焊点10；之后，将固定环的后端面与管体的前端面紧密贴合，并将固定环和管体以激光焊点连接的方式形成具有环状排列的多个激光焊点1O；接下来，将光学组件放入到固定环内侧，并优化光学组件与激光二极管之间的距离，并将固定环和光学组件的金属套筒之间以激光焊接的方式形成具有环状排列的多个激光焊点10连接的形式。
同时，在实际转配中必须要各构件之间按照以下要求进行装配：
所述激光二极管的发光中心正对固定环的中心线位置；
所述光学镜片的中心正对固定环的中心线位置；
所述光学镜片的外径等于金属套筒的内径；
所述激光二极管，管体，固定环和由光学镜片及金属套筒构成的光学组件以激光焊接的方式组成一体组件。所述固定座的内部为中空，所述固定座的内部形状与所述管体的外形相同，所述固定座具有多个尺寸不同的机械孔；将一体组件以零差配合设于固定座内侧。
另外，在固定座上以胶合方式固定一个热面电阻，同时通过固定座上的机械孔将组件和半导体制冷器、电路板、光学器件，一同封装成高稳定的自由空间输出的一种组合式半导体激光器模块。
如图4所示，接下来，将固定环3的后端面31与管体2的前端面23贴合在一起，同时，保证所述的激光二极管1的发光芯片对准固定环的中心线OO；同时，一激光束发射到固定环3和管体2之间的激光焊点连接区，该激光焊点连接区为所述固定环3的后端面31与管体2的前端面23相互接触的区域。由于激光束具有高峰值功率，因此在激光焊点连接区发生微小变形，并形成一激光焊点10。接着激光束连续照射激光焊点连接区的其他部分，以在该管体2和固定环3的后端面31之间形成环状的排列的多个激光焊点10，加强管体2和固定环3之间的结合强化效果。
接下来，如图5所示，将所述的光学组件4的中心位置对准固定环3的中心线OO，并放入固定环内部；其中，金属套筒42的外径等于固定环3内径，同时将光学组件4和激光二极管1之间的距离调至合适的位置；同时，一激光束发射到光学组件4的金属套筒42和固定环3之间的激光焊点连接区，该激光焊点连接区为该固定环3与光学组件4的金属套筒42相互接触的区域。由于激光束具有高峰值功率，因此在激光焊点连接区发生微小变形，并形成一激光焊点10。接着激光束连续照射激光焊点连接区的其他部分，以在该光学组件4的金属套筒42和固定环3之间形成环状的排列的多个激光焊点10，加强光学组件4和固定环3之间的结合效果；
上面所述激光二极管，管体，固定环和由光学镜片及金属套筒构成的光学组件均以激光焊接的方式组成一体组件。同时，所述固定座是中空的，同时所述管体的外形与所述固定座的内侧形状完全相同，因此可将经激光焊点10连接成一体化的组件以零差配合设于固定座内侧。
另外，在固定座上的机械孔内胶合固定一个热敏电阻，同时通过固定座上的机械孔，将一体化组件和半导体制冷器、电路板、光学器件，一起封装成一台高稳定的自由空间输出的一种组合式半导体激光器模块。
由于本发明的激光二极管和管体、管体和固定环、固定环和镜片套筒之间是通过激光焊点10加以固定连接，故能够利用激光束的高尖峰率特征，使受到激光焊点连接区发生微小变形，故该光学镜片、固定环和该镜筒的变形量很小，使激光二极管可以精确地固定在该管体中预定的位置，且该激光二极管对准光学镜片和固定环的中心，并且各器件之间可以牢固的结合在一起，增加了模块的整体强度，防止激光模块长期使用后产生光路不对准的劣化情况。
尽管以实施案例详细地说明本发明专利，熟谙此技艺之人士应能够明了到的是，能够从此进行许多修改，而不会脱离本发明的基本观念与范畴。因此，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种组合式半导体激光器模块，其特征在于：该模块包括一激光二极管(1)、一管体(2)、一固定环(3)、一光学镜片组件(4)、一固定座(5)；所述光学镜片组件(4)包括一光学镜片(41)和一金属套筒(42)；
所述管体(2)内部为中空，所述激光二极管(1)同轴穿置于管体(2)内侧腔体中，所述激光二极管(1)经至少一个激光焊点(10)使之与所述管体(2)固定接合呈一体；
所述固定环(3)的后端面与所述管体(2)的前端面紧密贴合，所述激光二极管(1)的发光芯片对准固定环(3)的中心线位置设置；所述固定环(3)与所述管体(2)之间经至少一个激光焊点(10)使之与所述管体(2)固定接合呈一体；
所述光学镜片组件(4)设置于所述固定环(3)内侧，所述光学镜片组件(4)中的金属套筒(42)一端的外径等于固定环(3)的内径，所述光学镜片组件(4)中的金属套筒(42)与所述固定环(3)之间经至少一个激光焊点(10)使之与所述固定环(3)固定接合呈一体。
2.如权利要求1所述的一种组合式半导体激光器模块，其特征在于：所述激光二极管(1)与所述管体(2)之间经多个呈环状排列的激光焊点(10)使之与所述管体(2)固定接合呈一体。
3.如权利要求1所述的一种组合式半导体激光器模块，其特征在于：所述固定环(3)与所述管体(2)之间经多个呈环状排列激光焊点(10)使之与所述管体(2)固定接合呈一体。
4.如权利要求1所述的一种组合式半导体激光器模块，其特征在于：所述光学镜片组件(4)通过金属套筒(42)与所述固定环(3)之间经多个呈环状排列激光焊点(10)固定接合呈一体。
5.如权利要求1所述的一种组合式半导体激光器模块，其特征在于：所述激光二极管(1)的发光中心对准所述固定环(3)的中心线位置设置；所述光学镜片组件(4)的中心位置对准金属套筒的中心位置设置；所述光学镜片组件(4)的中心位置对准所述固定环(3)的中心线位置设置。
6.如权利要求1所述的一种组合式半导体激光器模块，其特征在于：所述固定座(5)的内部为中空，所述固定座(5)的内部形状与所述管体(2)的外形相同，所述管体(2)以零差配合置于所述固定座(5)内侧。
7.如权利要求1所述的一种组合式半导体激光器模块，其特征在于：所述固定座(5)具有多个尺寸不同的机械孔。
8.如权利要求1所述的一种组合式半导体激光器模块，其特征在于：所述光学镜片(41)为非球面透镜或球面透镜中的任一种透镜。
9.如权利要求1所述的一种组合式半导体激光器模块，其特征在于：所述光学镜片(41)和所述金属套筒(42)以胶合或者模具压合的方式组成一体。
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