CN112397991A - 一种半导体激光器的封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体激光器的封装结构，包括，壳体；散热机构，发射孔，所述壳体的一侧开设有发射孔；所述散热机构包括散热箱、冷却装置、抽风机、安装框、过滤网和通风孔，所述壳体的底部活动插接有散热箱，所述散热箱的内壁底部居中处固定安装有抽风机，所述散热箱的内壁并远离抽风机的顶部活动插接有冷却装置，所述散热箱的两侧侧壁的底部均开设有通风孔，所述通风孔的内部螺纹插接有安装框，本发明有效的解决了现有半导体激光器在工作时的温度对其阀值电流密度、斜率效率和光谱稳定性等有显著的影响，发光区过热会导致发光区腔面损伤甚至是器件退化，最终造成器件失效的问题。

Description

一种半导体激光器的封装结构

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，具体为一种半导体激光器的封装结构。

背景技术

半导体激光器又称激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器。由于物质结构上的差异，不同种类产生激光的具体过程比较特殊。常用工作物质有砷化镓、硫化镉、磷化铟、硫化锌等，激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式，半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。

但是，传统的在使用过程中存在一些弊端，比如：

半导体激光器的封装结构在工作时的温度对其阀值电流密度、斜率效率和光谱稳定性等有显著的影响，发光区过热会导致发光区腔面损伤甚至是器件退化，最终造成器件失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体激光器的封装结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括，壳体；散热机构，发射孔，所述壳体的一侧开设有发射孔；所述散热机构包括散热箱、冷却装置、抽风机、安装框、过滤网和通风孔，所述壳体的底部活动插接有散热箱，所述散热箱的内壁底部居中处固定安装有抽风机，所述散热箱的内壁并远离抽风机的顶部活动插接有冷却装置，所述散热箱的两侧侧壁的底部均开设有通风孔，所述通风孔的内部螺纹插接有安装框，所述安装框的内壁之间固定焊接有过滤网；冷却装置，所述冷却装置包括水箱、补水孔、固定框、制冷器、水泵和冷却管，所述水箱的一侧固定安装有固定框，所述固定框与散热箱之间活动插接，所述固定框的内部设置有冷却管，所述冷却管的两端均贯穿水箱的侧壁并延伸至水箱的内部，所述冷却管的一侧内部固定安装有水泵，所述水箱远离固定框的一端开设有补水孔，所述补水孔的内部配合连接有密封塞，所述水箱的内壁固定安装有制冷器；导热板，所述散热箱的顶部固定插接有导热板；半导体激光器，所述导热板的顶部表面固定焊接有半导体激光器；固定柱，所述壳体的底部并位于散热箱的两侧均固定焊接有固定柱；安装机构，所述散热箱的表面并位于壳体的外部固定安装有安装机构，所述安装机构与固定柱固定安装。

其中，所述散热箱的内壁并远离冷却装置的顶部固定安装有干燥装置，所述干燥装置包括干燥框、通气孔、干燥剂和过滤袋，所述干燥框与散热箱之间活动插接，所述干燥框的顶部和底部均开设有若干通气孔，所述干燥框的内壁粘合连接有过滤袋，所述过滤袋的内部填充有干燥剂。

其中，所述散热箱的内壁一侧与干燥装置和冷却装置相对应的位置均固定焊接与之相适配的限位座。

其中，所述水箱的内壁一侧固定安装有温度传感器，所述温度传感器电性连接有控制模块，所述控制模块电性连接有制冷器。

其中，所述控制模块电性连接有供电模块，所述供电模块采用外接电源或蓄电池。

其中，所述固定框采用两端开口的具有容纳空腔的矩形体的结构，并且所述冷却管在固定框的内部呈蛇形的结构。

其中，所述安装机构包括固定盘、凹槽、固定杆、螺栓和限位环，所述散热箱的表面并位于壳体的外部固定套接有固定盘，所述固定盘的内部并位于散热箱的两侧与固定柱活动插接，所述固定柱延伸至固定盘外部的一端活动套接有限位环，所述固定盘的内部开设有限位环相适配的凹槽，所述固定柱的内部设置有固定杆，所述固定杆的两端依次贯穿固定柱的侧壁和限位环的侧壁并延伸至限位环的外部，所述固定杆延伸至限位环外部的两端均螺纹插接有螺栓。

其中，所述限位环的截面呈U型的结构，并且所述凹槽的采用矩形体的结构。

其中，所述固定盘的顶部并位于散热箱与固定柱之间粘合连接有密封圈，并且所述壳体的底部开设有与密封圈相适配的限位槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、导热板将半导体激光器的热量进行吸收，导热板采用绝缘导热的材料制成，避免相互干扰，然后启动抽风机、水泵和制冷器，水泵可以将水箱内部的水抽入到冷却管的内部，然后在从冷却管的另外一端流回水箱的内部，通过制冷器可以将水箱内部循环的水进行降温，避免温度过高起不到水冷的效果，抽风机将外部的空气通过滤网过滤后抽入散热箱的内部，然后与冷却管接触换热，使得经过换热的冷空气与导热板接触，可以加快导热板的冷却速度，通过风冷和水冷相结合，从而可以将半导体激光器进行快速的降温，可以有效的延长半导体激光器的使用寿命。

2、通过在冷却装置与导热板之间安装干燥装置，可以将冷空气进行干燥，由于空气与冷却管接触时产生水汽，从而造成湿度较大，容易影响半导体激光器的使用寿命，将气体进行干燥，可以进一步的提高半导体激光器的使用寿命。

3、当半导体激光器需要检修和维修时，将螺栓从固定杆的一端拧出，然后将固定杆抽出，使得固定杆与固定柱分离，重复操作另外一侧，然后将壳体向上移动，使得壳体底部的固定柱与固定盘可以脱离，从而可以将半导体激光器进行快速的拆除，便于半导体激光器的检修和维修，可以有效的避免在固定柱或者散热箱的内部开设螺纹槽，当拆卸或安装时螺纹槽容易造成损坏，不便于更换的问题。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明冷却装置的结构示意图；

图3为本发明干燥装置的结构示意图；

图4为本发明干燥装置、冷却装置和散热箱的连接结构示意图；

图5为本发明图1中A处放大结构示意图；

图6为本发明图1中B处放大结构示意图；

图7为本发明系统结构示意图。

图中：1-壳体；2-发射孔；3-散热机构；31-散热箱；32-干燥装置；321-干燥框；322-通气孔；323-干燥剂；324-过滤袋；33-冷却装置；331-水箱；332-补水孔；333-固定框；334-制冷器；335-温度传感器；336-水泵；337-冷却管；34-抽风机；35-限位座；36-安装框；37-过滤网；38-通风孔；4-半导体激光器；5-导热板；6-固定柱；7-安装机构；71-固定盘；72-凹槽；73-固定杆；74-螺栓；75-限位环；8-控制模块；9-供电模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种半导体激光器的封装结构，壳体1；发射孔2，所述壳体1的一侧开设有发射孔2；散热机构3，所述散热机构3包括散热箱31、冷却装置33、抽风机34、安装框36、过滤网37和通风孔38，所述壳体1的底部活动插接有散热箱31，所述散热箱31的内壁底部居中处固定安装有抽风机34，所述散热箱31的内壁并远离抽风机34的顶部活动插接有冷却装置33，所述散热箱31的两侧侧壁的底部均开设有通风孔38，所述通风孔38的内部螺纹插接有安装框36，所述安装框36的内壁之间固定焊接有过滤网37；冷却装置33，所述冷却装置33包括水箱331、补水孔332、固定框333、制冷器334、水泵336和冷却管337，所述水箱331的一侧固定安装有固定框333，所述固定框333与散热箱31之间活动插接，所述固定框333的内部设置有冷却管337，所述冷却管337的两端均贯穿水箱331的侧壁并延伸至水箱331的内部，所述冷却管337的一侧内部固定安装有水泵336，所述水箱331远离固定框333的一端开设有补水孔332，所述补水孔332的内部配合连接有密封塞，所述水箱331的内壁固定安装有制冷器334；导热板5，所述散热箱31的顶部固定插接有导热板5；半导体激光器4，所述导热板5的顶部表面固定焊接有半导体激光器4；固定柱6，所述壳体1的底部并位于散热箱31的两侧均固定焊接有固定柱6；安装机构7，所述散热箱31的表面并位于壳体1的外部固定安装有安装机构7，所述安装机构7与固定柱6固定安装，导热板5将半导体激光器4的热量进行吸收，导热板5采用绝缘导热的材料制成，避免相互干扰，然后启动抽风机34、水泵336和制冷器334，水泵336可以将水箱331内部的水抽入到冷却管337的内部，然后在从冷却管337的另外一端流回水箱331的内部，通过制冷器334可以将水箱331内部循环的水进行降温，避免温度过高起不到水冷的效果，抽风机34将外部的空气通过滤网37过滤后抽入散热箱31的内部，然后与冷却管337接触换热，使得经过换热的冷空气与导热板5接触，可以加快导热板5的冷却速度，通过风冷和水冷相结合，从而可以将半导体激光器4进行快速的降温，可以有效的延长半导体激光器4的使用寿命。

实施例二：

作为实施例一的一种优选方案，所述散热箱31的内壁并远离冷却装置33的顶部固定安装有干燥装置32，所述干燥装置32包括干燥框321、通气孔322、干燥剂323和过滤袋324，所述干燥框321与散热箱31之间活动插接，所述干燥框321的顶部和底部均开设有若干通气孔322，所述干燥框321的内壁粘合连接有过滤袋324，所述过滤袋324的内部填充有干燥剂323，所述散热箱31的内壁一侧与干燥装置32和冷却装置33相对应的位置均固定焊接与之相适配的限位座35，通过在冷却装置33与导热板5之间安装干燥装置32，可以将冷空气进行干燥，由于空气与冷却管337接触时产生水汽，从而造成湿度较大，容易影响半导体激光器4的使用寿命，将气体进行干燥，可以进一步的提高半导体激光器4的使用寿命，通过限位座35，增加干燥装置32和冷却装置33安装的稳定性。

实施例三：

作为实施例一的一种优选方案，所述水箱331的内壁一侧固定安装有温度传感器335，所述温度传感器335电性连接有控制模块8，所述控制模块8电性连接有制冷器334，所述控制模块8电性连接有供电模块9，所述供电模块9采用外接电源或蓄电池，供电模块8为整个装置提供动力，所述固定框333采用两端开口的具有容纳空腔的矩形体的结构，并且所述冷却管337在固定框333的内部呈蛇形的结构，冷却管337呈蛇形的结构，可以增加接触面积，从而提高换热效率，控制模块8可以是包括至少一个处理器在内的电路，还可以是包括至少一个单片机在内的电路，也可以为多种电路或者芯片的组合形式，只要可以实现相应功能即可。可以理解的是，对于本领域技术人员来说，控制模块8还可以为常见的由放大器、比较器、三极管、MOS管等组合起来的电路以纯粹硬件方式实现相应功能，温度传感器335可以检测水箱31内部水的温度，当温度传感器335检测到水箱31内部的温度数值大于控制模块8设定的数值时，控制模块8将信号传递给制冷器334，启动制冷器334启动，当温度传感器335检测到水箱31内部的水温的数值低于控制模块8设定的数值时，控制模块8可以将信号传递给制冷器334，制冷器334关闭，可以有效的避免制冷器334一直处于工作的状态，有效的节约能源。

实施例四：

所述安装机构7包括固定盘71、凹槽72、固定杆73、螺栓74和限位环75，所述散热箱31的表面并位于壳体1的外部固定套接有固定盘71，所述固定盘71的内部并位于散热箱31的两侧与固定柱6活动插接，所述固定柱6延伸至固定盘71外部的一端活动套接有限位环75，所述固定盘71的内部开设有限位环75相适配的凹槽72，所述固定柱6的内部设置有固定杆73，所述固定杆73的两端依次贯穿固定柱6的侧壁和限位环75的侧壁并延伸至限位环75的外部，所述固定杆73延伸至限位环75外部的两端均螺纹插接有螺栓74，所述限位环75的截面呈U型的结构，并且所述凹槽72的采用矩形体的结构，所述固定盘71的顶部并位于散热箱31与固定柱6之间粘合连接有密封圈，并且所述壳体1的底部开设有与密封圈相适配的限位槽，可以提高密封性能，避免灰尘进入，半导体激光器4需要检修、维修时、更换干燥装置或将水箱331内部补水时，将螺栓74从固定杆73的一端拧出，然后将固定杆73抽出，使得固定杆73与固定柱6分离，重复操作另外一侧，然后将壳体1向上移动，使得壳体1底部的固定柱6与固定盘71可以脱离，从而可以将半导体激光器4进行快速的拆除，便于半导体激光器4的检修和维修，可以有效的避免在固定柱6或者散热箱31的内部开设螺纹槽，当拆卸或安装时螺纹槽容易造成损坏，不便于更换的问题。

工作原理：在使用时，导热板5将半导体激光器4的热量进行吸收，导热板5采用绝缘导热的材料制成，避免相互干扰，然后启动抽风机34、水泵336和制冷器334，水泵336可以将水箱331内部的水抽入到冷却管337的内部，然后在从冷却管337的另外一端流回水箱331的内部，通过制冷器334可以将水箱331内部循环的水进行降温，避免温度过高起不到水冷的效果，抽风机34将外部的空气通过滤网37过滤后抽入散热箱31的内部，然后与冷却管337接触换热，使得经过换热的冷空气通过干燥装置32干燥后与导热板5接触，可以加快导热板5的冷却速度，通过风冷和水冷相结合，从而可以将半导体激光器4进行快速的降温，可以有效的延长半导体激光器4的使用寿命。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种半导体激光器的封装结构，其特征在于，包括：

壳体（1）；

发射孔（2），所述壳体（1）的一侧开设有发射孔（2）；

散热机构（3），所述散热机构（3）包括散热箱（31）、冷却装置（33）、抽风机（34）、安装框（36）、过滤网（37）和通风孔（38），所述壳体（1）的底部活动插接有散热箱（31），所述散热箱（31）的内壁底部居中处固定安装有抽风机（34），所述散热箱（31）的内壁并远离抽风机（34）的顶部活动插接有冷却装置（33），所述散热箱（31）的两侧侧壁的底部均开设有通风孔（38），所述通风孔（38）的内部螺纹插接有安装框（36），所述安装框（36）的内壁之间固定焊接有过滤网（37）；

冷却装置（33），所述冷却装置（33）包括水箱（331）、补水孔（332）、固定框（333）、制冷器（334）、水泵（336）和冷却管（337），所述水箱（331）的一侧固定安装有固定框（333），所述固定框（333）与散热箱（31）之间活动插接，所述固定框（333）的内部设置有冷却管（337），所述冷却管（337）的两端均贯穿水箱（331）的侧壁并延伸至水箱（331）的内部，所述冷却管（337）的一侧内部固定安装有水泵（336），所述水箱（331）远离固定框（333）的一端开设有补水孔（332），所述补水孔（332）的内部配合连接有密封塞，所述水箱（331）的内壁固定安装有制冷器（334）；

导热板（5），所述散热箱（31）的顶部固定插接有导热板（5）；

半导体激光器（4），所述导热板（5）的顶部表面固定焊接有半导体激光器（4）；

固定柱（6），所述壳体（1）的底部并位于散热箱（31）的两侧均固定焊接有固定柱（6）；

安装机构（7），所述散热箱（31）的表面并位于壳体（1）的外部固定安装有安装机构（7），所述安装机构（7）与固定柱（6）固定安装。

2.根据权利要求1所述的一种半导体激光器的封装结构，其特征在于：所述散热箱（31）的内壁并远离冷却装置（33）的顶部固定安装有干燥装置（32），所述干燥装置（32）包括干燥框（321）、通气孔（322）、干燥剂（323）和过滤袋（324），所述干燥框（321）与散热箱（31）之间活动插接，所述干燥框（321）的顶部和底部均开设有若干通气孔（322），所述干燥框（321）的内壁粘合连接有过滤袋（324），所述过滤袋（324）的内部填充有干燥剂（323）。

3.根据权利要求1所述的一种半导体激光器的封装结构，其特征在于：所述散热箱（31）的内壁一侧与干燥装置（32）和冷却装置（33）相对应的位置均固定焊接与之相适配的限位座（35）。

4.根据权利要求1所述的一种半导体激光器的封装结构，其特征在于：所述水箱（331）的内壁一侧固定安装有温度传感器（335），所述温度传感器（335）电性连接有控制模块（8），所述控制模块（8）电性连接有制冷器（334）。

5.根据权利要求4所述的一种半导体激光器的封装结构，其特征在于：所述控制模块（8）电性连接有供电模块（9），所述供电模块（9）采用外接电源或蓄电池。

6.根据权利要求1所述的一种半导体激光器的封装结构，其特征在于：所述固定框（333）采用两端开口的具有容纳空腔的矩形体的结构，并且所述冷却管（337）在固定框（333）的内部呈蛇形的结构。

7.根据权利要求1所述的一种半导体激光器的封装结构，其特征在于：所述安装机构（7）包括固定盘（71）、凹槽（72）、固定杆（73）、螺栓（74）和限位环（75），所述散热箱（31）的表面并位于壳体（1）的外部固定套接有固定盘（71），所述固定盘（71）的内部并位于散热箱（31）的两侧与固定柱（6）活动插接，所述固定柱（6）延伸至固定盘（71）外部的一端活动套接有限位环（75），所述固定盘（71）的内部开设有限位环（75）相适配的凹槽（72），所述固定柱（6）的内部设置有固定杆（73），所述固定杆（73）的两端依次贯穿固定柱（6）的侧壁和限位环（75）的侧壁并延伸至限位环（75）的外部，所述固定杆（73）延伸至限位环（75）外部的两端均螺纹插接有螺栓（74）。

8.根据权利要求7所述的一种半导体激光器的封装结构，其特征在于：所述限位环（75）的截面呈U型的结构，并且所述凹槽（72）的采用矩形体的结构。

9.根据权利要求7所述的一种半导体激光器的封装结构，其特征在于：所述固定盘（71）的顶部并位于散热箱（31）与固定柱（6）之间粘合连接有密封圈，并且所述壳体（1）的底部开设有与密封圈相适配的限位槽。

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