CN113517628B - 锥形半导体激光器分离电极热沉 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种锥形半导体激光器分离电极热沉，包括：散热基底，设置有凹槽，能够为设置于所述凹槽底部的半导体激光器芯片进行散热；绝缘体组，包括两个绝缘体，对应设置于所述半导体激光器芯片两侧的凹槽底部；以及分离电极，用于为所述半导体激光器芯片供电，包括位于每个所述绝缘体表面且通过绝缘凹槽相隔设置的MO电极单元和PA电极单元。改善了锥形激光器高功率输出时，由于所加在脊形区电流过大导致的模式跳变，输出功率曲线扭曲的现象，提升了锥形半导体激光器高功率输出时的光束质量。

Description

锥形半导体激光器分离电极热沉

技术领域

本公开涉及半导体激光器技术领域，尤其涉及一种锥形半导体激光器分离电极热沉。

背景技术

锥形半导体激光器具有输出功率高、光束质量好的优点，被广泛使用在工业生产、激光通信、激光医疗、激光显示、自动控制以及军事国防等方面。随着应用领域的不端扩展，对锥形半导体激光器输出性能提出了更高的要求。目前常见的锥形半导体激光器仍然是电极共用，然而电极共用不能任意控制加在脊形区(MO)和锥形区(PA)上的电流大小，脊形区和锥形区的电流大小按其电阻比进行分配的，因此电极共用的锥形半导体激光器在大电流高功率输出时，常会由于脊形区电流太大导致输出模式不稳定，输出功率曲线容易发生扭曲。

从上述内容可知，实现脊形区和锥形区的分别驱动，能任意控制加在脊形区和锥形区的电流比例，有利于在高功率输出时，稳定输出模式，使得输出功率曲线变得更光滑。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种锥形半导体激光器分离电极热沉，以缓解现有技术中芯片散热等技术问题。

(二)技术方案

本公开提供了一种锥形半导体激光器分离电极热沉，包括：

散热基底，设置有凹槽，能够为设置于所述凹槽底部的半导体激光器芯片进行散热；

绝缘体组，包括两个绝缘体，对应设置于所述半导体激光器芯片两侧的凹槽底部；以及

分离电极，用于为所述半导体激光器芯片供电，包括位于每个所述绝缘体表面且通过绝缘凹槽相隔设置的MO电极单元和PA电极单元。

在本公开实施例中，所述分离电极包括：第一长方体电极和第二长方体电极；

所述第一长方体电极与所述第二长方体电极各自的一侧与所述绝缘体连接，各自的另一侧的表面进行了镀金处理，相对应形成第一导电侧与第二导电侧。

在本公开实施例中，所述第一导电侧设置有将其分为两部分的第一绝缘凹槽，并形成靠近所述半导体激光器芯片的第一内侧电极与远离所述半导体激光器芯片的第一外侧电极；

所述第二导电侧设置有将其分为两部分的第二绝缘凹槽，并形成靠近所述半导体激光器芯片的第二内侧电极与远离所述半导体激光器芯片的第二外侧电极；

所述第一绝缘凹槽与所述第二绝缘凹槽相对于所述半导体激光器芯片为对称结构；

所述第一内侧电极与所述第二内侧电极形成第一电极组，所述第一电极组用于对锥形半导体激光器锥形区施加电流；

所述第一外侧电极与所述第二外侧电极形成第二电极组，所述第二电极组用于对锥形半导体激光器脊形波导区施加电流。

在本公开实施例中，所述第一内侧电极、所述第一外侧电极、所述第二内侧电极及所述第二外侧电极均在其导电侧设置有电极柱；

各所述电极柱的一端与相对应的电极导电侧连接，各所述电极柱的另一端进行中空处理，形成各自的电极柱中空端，用于连接外部电源。

在本公开实施例中，所述的锥形半导体激光器分离电极热沉，还包括：

上盖板，设置有多个固定孔，所述固定孔与所述散热基底设有的螺纹孔相对应，能够通过螺栓固定所述上盖板；

所述上盖板还设有能够将各所述电极柱中空端穿入的电极柱限位孔。

在本公开实施例中，所述的锥形半导体激光器分离电极热沉，还包括：

绝缘子：能够套接于所述电极柱中空端与所述电极柱限位孔之间，用于防止电极柱与上盖板电连通。

在本公开实施例中，每个所述MO电极单元包括MO电极和设置于所述MO电极上的电极柱；每个所述PA电极单元包括PA电极和设置于所述PA电极上的电极柱。

进一步地，所述MO电极和所述PA电极能够分别对所述锥形半导体激光器芯片进行供电。

进一步地，所述MO电极能够对锥形半导体激光器芯片的脊形波导区施加电流；所述PA电极能够对锥形半导体激光器芯片的锥型区施加电流。

在本公开实施例中，所述散热基底，为散热性能良好的材料，且为铜材料。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开锥形半导体激光器分离电极热沉至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

(1)解决了电极共用不能任意控制锥形半导体激光器脊形区和锥形区电流配比的问题，能够很好的进行芯片散热。

(2)改善了锥形激光器高功率输出时，由于所加在脊形区电流过大导致的模式跳变，输出功率曲线扭曲的现象，提升了锥形半导体激光器高功率输出时的光束质量。

附图说明

图1为本公开实施例锥形半导体激光器分离电极热沉的内部结构示意图。

图2为本公开实施例锥形半导体激光器分离电极热沉的绝缘子的结构示意图。

图3为本公开实施例锥形半导体激光器分离电极热沉的上盖板的结构示意图。

图4为本公开实施例锥形半导体激光器分离电极热沉的整体的结构示意图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

1 散热基底；

2 绝缘体；

3 第一电极组；

4 第二电极组；

5 绝缘凹槽；

6 电极柱；

7 螺纹孔；

8 半导体激光器芯片；

9 绝缘子；

10 下方圆筒；

11 上方圆筒；

12 上盖板；

13 电极柱限位孔；

14 固定孔。

具体实施方式

本公开提供了一种锥形半导体激光器分离电极热沉，解决了电极共用不能任意控制锥形半导体激光器脊形区和锥形区电流配比的问题，能够很好的进行芯片散热。改善了锥形激光器高功率输出时，由于所加在脊形区电流过大导致的模式跳变，输出功率曲线扭曲的现象，提升了锥形半导体激光器高功率输出时的光束质量。可克服现有的半导体激光器分离电极热沉的主要缺点和不足之处。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

在本公开实施例中，提供一种锥形半导体激光器分离电极热沉，如图1至4所示，所述锥形半导体激光器分离电极热沉，包括：散热基底1，设置有凹槽，能够为设置于所述凹槽底部的锥形半导体激光器芯片进行散热；绝缘体组，包括两个绝缘体2，对应设置于所述半导体激光器芯片8两侧的凹槽底部；以及分离电极，用于为所述半导体激光器芯片8供电，包括位于每个所述绝缘体表面且通过绝缘凹槽相隔设置的MO电极单元和PA电极单元。

在本公开实施例中，每个所述MO电极单元包括MO电极和设置于所述MO电极上的电极柱6；每个所述PA电极单元包括PA电极和设置于所述PA电极上的电极柱6。

在本公开实施例中，所述MO电极和所述PA电极能够分别对所述锥形半导体激光器芯片进行供电。

在本公开实施例中，所述MO电极能够对锥形半导体激光器芯片的脊形波导区施加电流；所述PA电极能够对锥形半导体激光器芯片的锥型区施加电流。

在本公开实施例中，所述分离电极包括：第一长方体电极和第二长方体电极；所述第一长方体电极与所述第二长方体电极各自的一侧与所述散热基底1连接，且连接都为保证散热基底1不带电的绝缘体2的相同侧，各自的另一侧的表面进行了镀金处理，相对应形成第一导电侧与第二导电侧。

在本公开实施例中，所述第一导电侧设置有将其分为两部分的第一绝缘凹槽，并形成靠近所述半导体激光器芯片8的第一内侧电极与远离所述半导体激光器芯片8的第一外侧电极；所述第二导电侧设置有将其分为两部分的第二绝缘凹槽，并形成靠近所述半导体激光器芯片8的第二内侧电极与远离所述半导体激光器芯片8的第二外侧电极；所述第一绝缘凹槽与所述第二绝缘凹槽相对于所述半导体激光器芯片8为对称结构；所述第一内侧电极与所述第二内侧电极形成第一电极组3，所述第一电极组3用于对锥形半导体激光器锥形区施加电流；所述第一外侧电极与所述第二外侧电极形成第二电极组4，所述第二电极组4用于对锥形半导体激光器脊形波导区施加电流。

在本公开实施例中，所述第一内侧电极、所述第一外侧电极、所述第二内侧电极及所述第二外侧电极均在其导电侧设置有电极柱6；各所述电极柱6的一端与相对应的电极导电侧连接，各所述电极柱6的另一端进行中空处理，形成各自的电极柱6中空端，用于连接外部电源。

在本公开实施例中，所述的锥形半导体激光器分离电极热沉，还包括：上盖板12，设置有多个固定孔14，所述固定孔14与所述散热基底1设有的螺纹孔相对应，能够通过螺栓固定所述上盖板12；所述上盖板12还设有能够将各所述电极柱6中空端穿入的电极柱限位孔13。

在本公开实施例中，所述的锥形半导体激光器分离电极热沉，还包括：绝缘子9：能够套接于所述电极柱6中空端与所述电极柱限位孔13之间，用于防止电极柱6与上盖板12电连通。

在本公开实施例中，所述散热基底1，为散热性能良好的材料，且为铜材料。

在本公开实施例中，所述电极柱6的材料为铜镀金。

在本公开实施例中，所述上盖板12为长方体结构，为散热性能良好的铜材料。

在本公开实施例中，所述绝缘子9为绝缘材料，且为塑料材质。

具体地，在本公开实施例中，如图1至图3所示，本发明提供一种锥形半导体激光器分离电极热沉，包括：

散热基底1，该散热基底上共有四个螺纹孔7，用于固定上盖板12使用，其大小应结合固定孔14来确定，散热基底一般选用导热性良好的材料，通常为铜，以保证半导体激光器芯片8能够很好的进行散热；

长方体电极，位于散热基底1两侧，其下层为绝缘设计，以保证散热基底1不带电，上表面做图形化镀金处理；其上共有两组电极，分别为第一电极组3和第二电极组4，第二电极组4为MO电极，用于对锥形半导体激光器脊形波导区施加电流；第一电极组3为PA电极，用于对锥形半导体激光器锥形区施加电流，从而可以达到对脊形区和锥形区电流分别进行控制，改善了锥形半导体激光器输出功率扭曲现象，提升了其高功率输出的光束质量；未镀金部分为绝缘凹槽5，用于隔开两组电极；

四个电极柱6，下方嵌入到绝缘体2中，深度不能超过绝缘体2的厚度，以防止散热基底1带电，其大小应结合上盖板12来确定，保证整体结构的稳定性；四个电极柱6上端部分位置进行中空处理，用于连接外部电源的插针电极；

AlN陶瓷封装的半导体激光器芯片8，已完成引线键合工艺；

四个绝缘子9，下方圆筒10，其外径尺寸应小于固定孔14且内径尺寸大于电极柱6，上方圆筒11，其外径尺寸应大于固定孔14且内径尺寸与下方圆筒10一致，下方圆筒10和上方圆筒11为一整体结构，材料一般为塑料，用于电极柱6与上盖板12的绝缘；

上盖板12，其上共有八个电极柱限位孔13和固定孔14，四个直角处的固定孔14用于固定上盖板12使用，其余四个电极柱限位孔13为四个电极柱6的限位孔；

其中，所述MO第二电极组4和PA第一电极组3均位于散热基底1上，电极柱6嵌入长方体电极3和4中，AlN陶瓷封装的半导体激光器芯片8与MO第二电极组4和PA第一电极组3平行放置在散热基底1上，绝缘子9通过电极柱限位孔13固定到上盖板12上，利用螺钉，通过固定孔14和螺纹孔6，将上盖板12固定在散热基底1上。

本发明的过程为，首先制备散热基底1，之后在散热基底1上制备螺纹孔7；其次制备绝缘体2，并将四个已做完上端部分位置中空处理的铜电极柱6固定在绝缘体2上，注意电极柱6不能穿过绝缘体2，同时将绝缘体2和电极柱6进行图形化镀金处理，预留出不镀金的绝缘凹槽5，绝缘体2只有上表面镀金，然后将绝缘体2连同电极柱6固定到散热基底1上；再通过焊接技术将AlN陶瓷封装的半导体激光器芯片8焊接到散热基底1上；然后将AlN陶瓷上脊形区正负极和锥形区正负极通过压金带的方式，分别连接至MO第二电极组4和PA第一电极组3上(未图示)，最后将制备好的上盖板12，利用螺栓(未图示)通过螺纹孔7和固定孔14进行定位固定，并将绝缘子9通过电极柱限位孔13固定到上盖板12上。上述步骤主要介绍了锥形半导体激光器分离电极热沉的制备及应用过程。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开锥形半导体激光器分离电极热沉有了清楚的认识。

综上所述，本公开提供了一种锥形半导体激光器分离电极热沉，该锥形半导体激光器分离电极热沉，解决了电极共用不能任意控制锥形半导体激光器脊形区和锥形区电流配比的问题，能够很好的进行芯片散热。改善了锥形激光器高功率输出时，由于所加在脊形区电流过大导致的模式跳变，输出功率曲线扭曲的现象，提升了锥形半导体激光器高功率输出时的光束质量。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种锥形半导体激光器分离电极热沉，包括：

散热基底，设置有凹槽，能够为设置于所述凹槽底部的半导体激光器芯片进行散热；

绝缘体组，包括两个绝缘体，对应设置于所述半导体激光器芯片两侧的凹槽底部；以及

分离电极，用于为所述半导体激光器芯片供电，包括位于每个所述绝缘体表面且通过绝缘凹槽相隔设置的MO电极单元和PA电极单元；

所述分离电极包括：第一长方体电极和第二长方体电极；所述第一长方体电极与所述第二长方体电极各自的一侧与所述绝缘体连接，各自的另一侧的表面进行了镀金处理，相对应形成第一导电侧与第二导电侧；所述第一导电侧设置有将其分为两部分的第一绝缘凹槽，并形成靠近所述半导体激光器芯片的第一内侧电极与远离所述半导体激光器芯片的第一外侧电极；所述第二导电侧设置有将其分为两部分的第二绝缘凹槽，并形成靠近所述半导体激光器芯片的第二内侧电极与远离所述半导体激光器芯片的第二外侧电极；所述第一绝缘凹槽与所述第二绝缘凹槽相对于所述半导体激光器芯片为对称结构；所述第一内侧电极与所述第二内侧电极形成第一电极组，所述第一电极组用于对锥形半导体激光器锥形区施加电流；所述第一外侧电极与所述第二外侧电极形成第二电极组，所述第二电极组用于对锥形半导体激光器脊形波导区施加电流；所述第一内侧电极、所述第一外侧电极、所述第二内侧电极及所述第二外侧电极均在其导电侧设置有电极柱；各电极柱的一端与相对应的电极导电侧连接，各所述电极柱的另一端进行中空处理，形成各自的电极柱中空端，用于连接外部电源。

2.根据权利要求1所述的锥形半导体激光器分离电极热沉，还包括：

上盖板，设置有多个固定孔，所述固定孔与所述散热基底设有的螺纹孔相对应，能够通过螺栓固定所述上盖板；

所述上盖板还设有能够将各所述电极柱中空端穿入的电极柱限位孔。

3.根据权利要求2所述的锥形半导体激光器分离电极热沉，还包括：

绝缘子：能够套接于所述电极柱中空端与所述电极柱限位孔之间，用于防止电极柱与上盖板电连通。

4.根据权利要求1所述的锥形半导体激光器分离电极热沉，其中，所述散热基底为铜材料。