CN209401977U - 一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，包括激光模块(1)和热沉模块(2)，热沉模块(2)包括热沉主体(21)，设置于热沉主体(21)下端的左右两侧的进水孔(22)、出水孔(23)，设置在热沉主体(21)中部，用于分隔进水孔(22)、出水孔(23)的隔板(24)，隔板(24)下端与热沉主体(21)密封连接，隔板(24)上端与热沉主体(21)顶部存在间隙，用于形成水通道。本实用新型提供的宏通道垂直腔面发射半导体激光器设计了一种新的热沉结构，提高激光器散热效率，外形小巧，结构简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器。
背景技术
目前半导体激光美容普遍采用的是半导体激光巴条，其发光方式为边发射激光，腔长较长，阈值电流相对较大，而垂直腔面发射激光器腔长极短，阈值电流较低。面发射激光器是在芯片上下表面镀上反射膜构成了垂直方向的发射腔，光输出沿着垂直于衬底片的方向发出，光斑能量集中，发散角小，输出光的方向性好，藕合效率高，通过阵列化分布能得到相当强的光功率输出，可实现的工作温度高达70℃，波长稳定，不漂移。垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)目前主要用于人脸识别、红外监控夜视补光方面。
发明内容
本实用新型为解决现有技术中存在的激光巴条发射激光光斑能量分散，能量损耗大的问题，提供一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，设计一种新结构热沉，增加冷却水流程，提高散热效率，直接用热沉作为激光器本体外形，安装方式简单，使其结构轻巧，减轻质量，适用于激光医疗美容行业的手持使用。
本实用新型提供一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，包括激光模块和热沉模块，热沉模块包括热沉主体，设置于热沉主体下端的左右两侧的进水孔、出水孔，设置在热沉主体中部，用于分隔进水孔、出水孔的隔板，隔板下端与热沉主体密封连接，隔板上端与热沉主体顶部存在间隙，用于形成水通道。隔板将冷却水的水流空间分隔为两个腔室，进水孔、出水孔设置在下端，隔板上端形成水通道，增加了冷却水流程，使冷却水与散热齿充分接触，提高散热效率，进水孔、出水孔的有效出水面积小于其横截面积，提高了冷却水的水流速度，进一步提高热沉的散热效率。
本实用新型提供一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，作为优选方式，进水孔、出水孔上方设置有倒U型空腔。倒U型空腔的设置进一步增加冷却水的流程，同时改变水流方向，使冷却水自底部铺满后向上填充，再经出水口收集流出，使冷却水与散热齿充分接触，从而达到有效散热，提高散热效率。
本实用新型提供一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，作为优选方式，热沉模块还包括设置于进水孔、出水孔前端的散热齿和用于固定散热齿的散热齿背板，散热齿背板与热沉主体焊接密封。散热齿和散热齿背板都采用良导热材料，在热沉结构设计中，增加散热齿长度，从而增大水流空间，提高散热效率，散热齿背板与热沉主体焊接密封，避免冷却水渗透影响激光模块工作。
本实用新型提供一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，作为优选方式，激光模块包括至少一颗垂直腔面发射半导体激光芯片，芯片之间以紫铜串联引线条串联排列，芯片固定在散热齿背板上。芯片在散热齿背板上呈两列排布，一列最上端为正电极，一列最上端为负电极，因此将外接电源的接口都设置在热沉主体上端，不必设置其他的接口，优化激光器的设计排布和连接设置，减小体积；芯片以铟焊料与绝缘陶瓷焊接，绝缘散热陶瓷与散热齿背板固定连接，芯片工作产生的热量通过散热齿背板传递到散热齿，散热齿与冷却水接触从而达到散热的功能。
本实用新型提供一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，作为优选方式，热沉顶部左右两侧分别设置有覆铜板，覆铜板分别与带引线的正极铜箔和负极铜箔相连，正极铜箔、负极铜箔通过边缘引线陶瓷片分别与芯片的正电极、负电极相连。正极铜箔、负极铜箔固定在覆铜板上，并设置在热沉主体上端的凹陷部分，一端连接芯片，一端与外接电源连接。
本实用新型提供一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，作为优选方式，正极铜箔、负极铜箔为倒U型设置，正极铜箔、负极铜箔一端设置于热沉主体外侧，用于连接外引线。热沉主体上端设置有凹陷部分，正极铜箔、负极铜箔共同通过凹陷部分连接热沉主体内部和外界环境，彼此之间绝缘设置，优化了热沉结构，节省了引线安装槽的设置，有利于简化热沉体积，减轻重量。
本实用新型提供一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，作为优选方式，热沉主体顶部设置有上盖，上盖与热沉主体以螺栓固定连接，热沉主体前端设置有镜片，镜片与热沉主体粘合固定。上盖和镜片用于保护激光模块，避免外界环境破坏激光模块正常使用。
本实用新型在使用过程中，包括以下步骤：
S1、进出水孔接入冷水机循环水，设定冷却水压力和温度；
S2、正负极接入电源，设定电压和电流；
S3、电流通通过正极铜箔、紫铜串联引线条、芯片、负极铜箔，激光射出，电光转换损耗产生的热量传递到散热齿，散热齿与冷却水接触将热量带走。
本实用新型提供的宏通道垂直腔面发射半导体激光器，在热沉主体中部设置有用于分隔进水孔、出水孔的隔板，隔板下端与热沉主体密封连接，隔板上端与热沉主体顶部存在间隙，用于形成水通道，增加了冷却水流程，使散热齿与冷却水充分接触，提高散热效率。
本实用新型进一步在进水孔、出水孔上方设置有倒U型空腔，增加冷却水的流程，同时改变水流方向，进一步提高散热效率。
本实用新型进一步在确定高功率的基础上，确定芯片数量从而设计热沉尺寸，再根据热沉尺寸设计上盖，优化热沉散热结构和引线设计，因而可以满足200～1200W功率垂直腔面发射半导体激光器散热需求，同时使激光前体积小巧，安装简便，可以用于手持使用。
附图说明
图1为一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器装配示意图；
图2为一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器热沉立体图；
图3为一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器后部立体图。
附图标记：
1、激光模块；11、芯片；12、正电极；13、负电极；14、紫铜串联引线条；15、覆铜板；16、正极铜箔；17、负极铜箔；18、边缘引线陶瓷片；2、热沉模块；21、热沉主体；22、进水孔；23、出水孔；24、隔板；25、倒U型空腔；26、散热齿；27、散热齿背板；3、上盖；31、镜片。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。
实施例1
如图1所示，一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，包括激光模块1和热沉模块2，如图2、3所示，热沉模块2包括热沉主体21，设置于热沉主体21下端的左右两侧的进水孔22、出水孔23，设置在热沉主体21中部，用于分隔进水孔22、出水孔23的隔板24，隔板24下端与热沉主体21密封连接，隔板24上端与热沉主体21顶部存在间隙，用于形成水通道，进水孔22、出水孔23上方设置有倒U型空腔25，热沉模块2还包括设置于进水孔22、出水孔23前端的散热齿26和用于固定散热齿26的散热齿背板27，散热齿背板27与热沉主体21焊接密封。
如图1所示，激光模块1包括至少一颗垂直腔面发射半导体激光芯片11，芯片11之间以紫铜串联引线条14串联排列，芯片11固定在散热齿背板27上，热沉顶部左右两侧分别设置有覆铜板15，覆铜板15分别与带引线的正极铜箔16和负极铜箔17相连，正极铜箔16、负极铜箔17通过边缘引线陶瓷片18分别与芯片11的正电极12、负电极13相连，正极铜箔16、负极铜箔17为倒U型设置，正极铜箔16、负极铜箔17一端设置于热沉主体21外侧，用于连接外引线。
如图1所示，热沉主体21顶部设置有上盖3，上盖3与热沉主体21以螺栓固定连接，热沉主体21前端设置有镜片31，镜片31与热沉主体21粘合固定。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，包括激光模块(1)和热沉模块(2)，其特征在于：所述热沉模块(2)包括热沉主体(21)，设置于所述热沉主体(21)下端的左右两侧的进水孔(22)、出水孔(23)，设置在所述热沉主体(21)中部，用于分隔所述进水孔(22)、所述出水孔(23)的隔板(24)，所述隔板(24)下端与所述热沉主体(21)密封连接，所述隔板(24)上端与所述热沉主体(21)顶部存在间隙，用于形成水通道。
2.根据权利要求1所述的一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于：所述进水孔(22)、所述出水孔(23)上方设置有倒U型空腔(25)。
3.根据权利要求1所述的一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于：所述热沉模块(2)还包括设置于所述进水孔(22)、所述出水孔(23)前端的散热齿(26)和用于固定所述散热齿(26)的散热齿背板(27)，所述散热齿背板(27)与所述热沉主体(21)焊接密封。
4.根据权利要求3所述的一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于：所述激光模块(1)包括至少一颗垂直腔面发射半导体激光芯片(11)，所述芯片(11)之间以紫铜串联引线条(14)串联排列，所述芯片(11)固定在所述散热齿背板(27)上。
5.根据权利要求4所述的一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于：所述热沉顶部左右两侧分别设置有覆铜板(15)，所述覆铜板(15)分别与带引线的正极铜箔(16)和负极铜箔(17)相连，所述正极铜箔(16)、所述负极铜箔(17)通过边缘引线陶瓷片(18)分别与所述芯片(11)的正电极(12)、负电极(13)相连。
6.根据权利要求5所述的一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于：所述正极铜箔(16)、所述负极铜箔(17)为倒U型设置，所述正极铜箔(16)、所述负极铜箔(17)一端设置于所述热沉主体(21)外侧，用于连接外引线。
7.根据权利要求1所述的一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于：所述热沉主体(21)顶部设置有上盖(3)，所述上盖(3)与所述热沉主体(21)以螺栓固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于：所述热沉主体(21)前端设置有镜片(31)，所述镜片(31)与所述热沉主体(21)粘合固定。
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| CN201920037365.XU CN209401977U (zh) | 2019-01-10 | 2019-01-10 | 一种宏通道垂直腔面发射半导体激光器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114883909A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-08-09 | 无锡亮源激光技术有限公司 | 一种准连续半导体激光器列阵叠层结构及制作方法 |
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- 2019-01-10 CN CN201920037365.XU patent/CN209401977U/zh active Active
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