CN218300552U - 一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器，包括管壳、支撑件、透镜、体布拉格光栅、激光二极管和半导体制冷器。激光二极管向管壳一侧的出光口出光，经过体布拉格光栅，得到窄线宽的光束。经过透镜，可对光束进行整形，以满足不同需求。管壳对光路进行密封，以保护元器件。通过将透镜、体布拉格光栅、激光二极管和半导体制冷器集成于一体式的支撑件中，并采用凹槽对各光学器件起限位作用，使各光学器件之间保证了相近的热变形量，极大的保证光路了一致性，其结构简单、制作简易，可以实现快速安装、快速调试、使用方便的目的，并极大提升产品可靠性。由于光路与激光二极管一体化设计，制造便捷，稳定性高。
Description
技术领域
本实用新型属于激光技术领域，特别涉及一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器。
背景技术
窄线宽激光器，通常用于传感、通信领域。例如，压力或者温度光纤传感器、各种干涉仪传感，利用不同的吸收LIDAR(激光雷达)来探测追踪气体，如采用多普勒LIDAR测量风速。有些光纤传感器需要激光器线宽为几kHz，而在LIDAT(激光雷达)测量中，100kHz线宽就足够了。
从结构上区分，窄线宽激光器主要有DFB/DBR半导体激光器，光纤激光器，外腔式半导体激光器三大类。第一种需要专业设备，难度较大。第二种产品体积大，集成度较低。第三种易于实现，并且具有成本低，功耗小，便于集成化等优点。
外腔式半导体激光器主要由激光器和波长选择元件组成。波长选择元件主要采用光纤布拉格光栅(FBG)或体布拉格光栅(VBG)。目前市面选用的激光器大多是c-mount封装或者TO(Transistor Outline，晶体管外形)封装的LD(Laser Diode，激光二极管)，导致最终产品外形尺寸较大，或者外壳需要定制，或是控温难度较大，不利于集成和行业通用。
因此，如何提供一种结构简单、制作简易的窄线宽半导体激光器，是本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器，结构简单且制作简易。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器，包括：
管壳，采用蝶形封装形式，其上部开设有内腔，所述管壳的一侧设置有出光口，所述出光口上设置有窗口镜；
支撑件，设置于所述管壳的内腔，所述支撑件为一体式结构且在所述管壳的出光口一侧沿光线传播方向上依次设置有第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽；
透镜，设置于所述支撑件的第一凹槽内；
体布拉格光栅，设置于所述支撑件的第二凹槽内；
激光二极管和半导体制冷器，所述激光二极管置于所述半导体制冷器上方，所述半导体制冷器设置于所述支撑件的第三凹槽内。
可选的，在上述蝶形封装的窄线宽半导体激光器中，所述支撑件与所述管壳的内腔底部通过导热胶固定连接。
可选的，在上述蝶形封装的窄线宽半导体激光器中，所述透镜与所述第一凹槽通过胶水粘接。
可选的，在上述蝶形封装的窄线宽半导体激光器中，所述第一凹槽为弧形凹槽，所述第一凹槽与所述透镜在径向上具有间隙。
可选的，在上述蝶形封装的窄线宽半导体激光器中，所述体布拉格光栅与所述第二凹槽的底部通过胶水粘接。
可选的，在上述蝶形封装的窄线宽半导体激光器中，所述半导体制冷器通过金锡与所述支撑件的第三凹槽的槽底焊接，和/或，所述激光二极管通过金锡与所述半导体制冷器焊接。
可选的，在上述蝶形封装的窄线宽半导体激光器中，所述激光二极管上设置有微型热敏电阻。
可选的，在上述蝶形封装的窄线宽半导体激光器中，所述窗口镜与所述管壳出光口通过胶水粘接。
可选的，在上述蝶形封装的窄线宽半导体激光器中，所述激光二极管为COS封装的激光二极管。
可选的，在上述蝶形封装的窄线宽半导体激光器中，所述管壳两侧设置有安装翅板。
本实用新型提供了一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器，其有益效果在于：
激光二极管向管壳一侧的出光口出光，经过体布拉格光栅，得到窄线宽的光束。经过透镜，可对光束进行整形，以满足不同需求。管壳对光路进行密封，以保护元器件。通过将透镜、体布拉格光栅、激光二极管和半导体制冷器集成于一体式的支撑件中，并采用凹槽对各光学器件起限位作用，使各光学器件之间保证了相近的热变形量，极大的保证光路了一致性，其结构简单、制作简易，可以实现快速安装、快速调试、使用方便的目的，并极大提升产品可靠性。由于光路与激光二极管一体化设计，制造便捷，稳定性高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器的俯视图；
图3为本实用新型实施例提供的一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器的左视图；
图4为本实用新型实施例提供的一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器的主视图；
图5为本实用新型实施例提供的一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器的定位件的结构示意图。
上图中：
1-管壳；2-透镜；3-支撑件；4-体布拉格光栅；5-激光二极管；6-半导体制冷器。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，多个的含义是两个以上，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型的核心是提供一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器，结构简单且制作简易。
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
具体地，请参考图1-图5，图1为本实用新型实施例提供的一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器的俯视图；图3为本实用新型实施例提供的一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器的左视图；图4为本实用新型实施例提供的一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器的主视图；图5为本实用新型实施例提供的一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器的定位件的结构示意图。
本实用新型提供的一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器，包括：管壳1、支撑件3、透镜2、体布拉格光栅4(VBG)、激光二极管5(LD)和半导体制冷器6(TEC)。
其中，管壳1采用蝶形封装形式，其上部开设有内腔，管壳1的一侧设置有出光口，出光口上设置有窗口镜。现有技术中的产品通常选用TO封装管壳1，其散热面小，效果不佳，并且管壳1需要定制。而本案的管壳1为普通蝶形封装管壳1，使用行业通用的蝶形封装壳体，便于后端使用集成。同时，蝶形封装结构的底部散热面积更大，温控效果加强。为了实现连接紧密性，窗口镜与管壳1出光口通过胶水粘接。
支撑件3设置于管壳1的内腔，支撑件3为一体式结构且在管壳1的出光口一侧沿光线传播方向上依次设置有第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽。支撑件3采用的一体式结构件通过结构设计，可以实现在有限空间内，将所使用的元器件固定在一个支撑件3上，使各光学器件之间保证了相近的热变形量，极大地保证了光学系统的稳定性。
半导体制冷器6用于对整个半导体激光器进行散热。体布拉格光栅4作为窄线宽半导体激光器的外腔选频元件，具有高衍射效率、窄带宽的特点。
透镜2、体布拉格光栅4和半导体制冷器6依次分别设置于支撑件3的第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽内。激光二极管5置于半导体制冷器6上方。如图2所示，位于左侧的第一凹槽放置透镜2，起限位及固定作用。位于中部的第二凹槽放置体布拉格光栅4，起初步限位及固定作用。位于右侧的第三凹槽放置半导体制冷器6，起限位作用。
现有部分产品光路与激光二极管5分开，需对透镜2进行粗调后精调，影响生产效率。而本案中采用光路与激光二极管5一体化设计，制造便捷，稳定性高。
上述各光学器件均可采用本领域常规功能的元器件，对其具体的结构形式不做赘述，只要能够实现相应的功能即可。
本实用新型提供的一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器，激光二极管5向管壳1一侧的出光口出光，经过体布拉格光栅4，得到窄线宽的光束。经过透镜2，可对光束进行整形，以满足不同需求。管壳1对光路进行密封，以保护元器件。通过将透镜2、体布拉格光栅4、激光二极管5和半导体制冷器6集成于一体式的支撑件3中，并采用凹槽对各光学器件起限位作用，使各光学器件之间保证了相近的热变形量，极大的保证光路了一致性，其结构简单、制作简易，可以实现快速安装、快速调试、使用方便的目的，并极大提升产品可靠性。由于光路与激光二极管5一体化设计，制造便捷，稳定性高。
在一具体实施例中，支撑件3与管壳1的内腔底部通过导热胶固定连接。支撑件3的内腔底面可以设计为平面，便于制作和安装。
在一具体实施例中，透镜2与第一凹槽通过胶水粘接。进一步地，第一凹槽为弧形凹槽，第一凹槽与透镜2在径向上具有间隙。第一凹槽与透镜2在径向方向有微小间隙，可使用少量胶水填充，即可保证粘接强度及较小的热变形量。
同样的，体布拉格光栅4与第二凹槽的底部通过胶水粘接。体布拉格光栅4放置于支撑件3中间的第二凹槽内，通过胶水粘接，体布拉格光栅4与支撑件3有少量调试余量，可使用少量胶水填充，即可保证粘接强度及较小的热变形量。
半导体制冷器6通过金锡与支撑件3的第三凹槽的槽底焊接，和/或，激光二极管5通过金锡与半导体制冷器6焊接。半导体制冷器6安装在右侧的第三凹槽中，可通过外形直接定位，使用金锡焊接固定。在半导体制冷器6上放置激光二极管5，同样，可采用金锡焊接固定。
具体地，激光二极管5安装在半导体制冷器6上，可通过自动贴片机完成高精度安装，并同步完成金锡焊接。
现有技术的产品通常将热敏置于半导体制冷器6表面，未取得真实温度。而本方案通过微型热敏电阻设置于激光二极管5的上方，微型热敏电阻用于实时监控温度。微型热敏电阻位于激光二极管5旁边，可以使温度检测更灵敏及时。
根据背景技术可知，现有产品的激光二极管5通常选用整体高度较高的c-mount封装形式或TO封装形式，激光二极管5为COS封装的激光二极管5，产品整体厚度减薄。
为了便于安装，管壳1两侧设置有安装翅板，安装翅板的边角处均开设安装孔，便于将整个半导体激光器进行固定安装，防止其在工作期间发生移动。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种蝶形封装的窄线宽半导体激光器，其特征在于，包括：
管壳，采用蝶形封装形式，其上部开设有内腔，所述管壳的一侧设置有出光口，所述出光口上设置有窗口镜；
支撑件，设置于所述管壳的内腔，所述支撑件为一体式结构且在所述管壳的出光口一侧沿光线传播方向上依次设置有第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽；
透镜，设置于所述支撑件的第一凹槽内；
体布拉格光栅，设置于所述支撑件的第二凹槽内；
激光二极管和半导体制冷器，所述激光二极管置于所述半导体制冷器上方，所述半导体制冷器设置于所述支撑件的第三凹槽内。
2.根据权利要求1所述的蝶形封装的窄线宽半导体激光器，其特征在于，所述支撑件与所述管壳的内腔底部通过导热胶固定连接。
3.根据权利要求1所述的蝶形封装的窄线宽半导体激光器，其特征在于，所述透镜与所述第一凹槽通过胶水粘接。
4.根据权利要求3所述的蝶形封装的窄线宽半导体激光器，其特征在于，所述第一凹槽为弧形凹槽，所述第一凹槽与所述透镜在径向上具有间隙。
5.根据权利要求1所述的蝶形封装的窄线宽半导体激光器，其特征在于，所述体布拉格光栅与所述第二凹槽的底部通过胶水粘接。
6.根据权利要求1所述的蝶形封装的窄线宽半导体激光器，其特征在于，所述半导体制冷器通过金锡与所述支撑件的第三凹槽的槽底焊接，和/或，所述激光二极管通过金锡与所述半导体制冷器焊接。
7.根据权利要求6所述的蝶形封装的窄线宽半导体激光器，其特征在于，所述激光二极管上设置有微型热敏电阻。
8.根据权利要求1所述的蝶形封装的窄线宽半导体激光器，其特征在于，所述窗口镜与所述管壳出光口通过胶水粘接。
9.根据权利要求1所述的蝶形封装的窄线宽半导体激光器，其特征在于，所述激光二极管为COS封装的激光二极管。
10.根据权利要求1所述的蝶形封装的窄线宽半导体激光器，其特征在于，所述管壳两侧设置有安装翅板。
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