一種半導體激光器單元及其安裝方法技術

本發明專利技術提供了一種半導體激光器，包括：熱沉；半導體激光器芯片，被安裝于熱沉上；準直鏡，用于對所述芯片發出的光進行快軸準直；體布拉格光柵（VBG），用作半導體激光器的外腔；VBG底座，用于安裝設置VBG，其中，所述VBG底座的前端設有U型槽，通過在U型槽兩側底部與熱沉的接觸面處點膠，使VBG底座與熱沉連接固定，所述U型槽兩內側之間的距離大于所述準直鏡的寬度以及芯片的寬度，以避免從接觸面溢出的膠污染準直鏡和芯片。具有性能穩定、結構簡單、體積小、低成本、易于封裝等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及激光器領域，尤其涉及一種半導體激光器單元及其安裝方法。
技術介紹
半導體激光器因其獨特的芯片化結構，具有光電直接轉換、體積小、壽命長、集成度高等優勢，在光通信、光存儲、光傳感等領域有廣泛的應用。常用的大功率半導體激光器輸出光譜較寬，且隨著電流增大，光譜中心波長會向長波方向漂移，同時，常規半導體激光器對外部溫度變化非常敏感，在外部環境溫度變化時，光譜中心波長也會發生較大漂移，而由于體布拉格光柵（VBG）的波長選擇性和角度選擇性，使得其能壓窄線寬，且在大電流范圍內和大的溫度范圍內光譜的中心波長基本不變，因此，通常會利用VBG作為半導體激光器的外腔，以克服上述問題，實現半導體激光器的窄線寬穩頻輸出。為了保持半導體激光器的工作溫度，通常會將半導體激光器封裝于熱沉上，而為了安裝VBG，通常采用在熱沉的前端面安裝孔的上方直接粘一塊較薄的平板玻璃或是其他金屬塊，作為VBG元件的底座，由于底座所用材料的熱膨脹系數與熱沉所用材料的熱膨脹系數不同且較薄，極易導致其與VBG元件的接觸面在溫度變化時產生較大的變形，從而導致VBG元件鎖波失效或性能變差。且在粘接過程中，由于粘接點與芯片距離過近，極易導致膠體污染芯片。此外，為了克服溫度變化導致的變形，還可使用大塊熱沉在遠離芯片的位置安裝VBG元件，但是這種結構通常較為復雜，體積大，成本高，且會帶來封裝困難的問題。
技術實現思路
為了克服上述問題，本專利技術提供了一種半導體激光器及其安裝方法。所述半導體激光器，包括：熱沉；半導體激光器芯片，被安裝于熱沉上；快軸準直鏡，用于對所述芯片發出的光進行快軸準直；體布拉格光柵（VBG），用作半導體激光器的外腔；VBG底座，用于安裝設置VBG，其特征在于，所述VBG底座的前端設有U型槽，通過在U型槽兩側底部與熱沉的接觸面處點膠，使VBG底座與熱沉連接固定，所述U型槽兩內側之間的距離大于所述快軸準直鏡的寬度以及芯片的寬度，以避免從接觸面溢出的膠污染快軸準直鏡和芯片。其中，所述底座的熱膨脹系數與熱沉的熱膨脹系數相同。其中，所述底座與所述熱沉的材料相同或不同。其中，所述底座和所述熱沉均由紫銅制得。其中，所述底座的厚度為長度的至少30%，優選至少40%。采用上述結構，根據本專利技術的激光器具有性能穩定、結構簡單、體積小、低成本、易于封裝等優點。附圖說明圖1所示為根據本專利技術的實施例的半導體激光器的側視圖。圖2所示為根據本專利技術的實施例的半導體激光器的俯視圖。圖3和圖4所示為根據本專利技術的實施例的半導體激光器的點膠位置示意圖。其中，1：半導體激光器芯片；2：半導體激光器熱沉，此處為C-MOUNT；3：FAC準直鏡；4：VBG底座；5：VBG；6：U型槽；7：熱沉安裝孔。具體實施方式根據本專利技術的半導體激光器結構包括：熱沉2，其上具有安裝孔；半導體激光器芯片1，被安裝于熱沉2的上表面；準直鏡3，用于對所述芯片1發出的光進行快軸準直，此處優選使用非球面準直鏡；VBG5，用作半導體激光器的外腔；VBG底座4，用于安裝設置VBG。從所述芯片1發出的光經由快軸準直鏡3快軸準直后，到達VBG5。滿足VBG光柵方程的入射光將被VBG反射，經由所述準直鏡3再次回到激光器，與所述激光器芯片構成新的諧振腔，形成窄帶且頻率穩定的激光輸出，達到波長鎖定的目的。在本實施例中，參見圖1，VBG底座4的前端設有U型槽，VBG底座4通過在U型槽兩側底部與熱沉2的接觸面處點膠與熱沉2連接固定，U型槽兩側之間的距離大于快軸準直鏡3的寬度，以避免從接觸面溢出的膠污染快軸準直鏡3和芯片1。熱沉2通常由熱導率高的紫銅形成，當采用現有技術的透明玻璃制造底座4時，底座4的熱膨脹系數通常與熱沉2不同，此時，在芯片1工作時產生的熱量會導致熱沉2和底座4之間的變形差，從而導致VBG5發生位移，使得諧振腔失調，鎖波效果失效。為此優選采用與形成熱沉2的材料的熱膨脹系數相同的紫銅或其他金屬材料來形成底座4，以減少溫度影響產生的變形差，同時還可使底座4的厚度盡可能厚且均勻一致，優選底座4的厚度為底座4的長度的至少30%，更優選至少40%，以確保在溫度變化時，底座4與VBG的接觸面之間的變形量最小。熱沉2優選采用C-MOUNT、B-MOUNT、扁平熱沉等封裝形式。本專利技術還提供了一種激光器的安裝方法，該方法包括下述步驟：步驟1，安裝快軸準直透鏡，將用于快軸準直的非球面透鏡3安裝在熱沉2上的芯片1的前方，實現光束的快軸準直；步驟2，安裝底座4，利用粘膠將底座4和熱沉2粘接在一起，在粘接時確保底座4的上表面和芯片1的高度差，以滿足VBG的中心與出射光軸等高的條件，且保證底座4的上表面與芯片1的岀射光的慢軸方向平行；如圖3和圖4所示，在粘接時點膠的位置應在底座4的U型槽6的兩側接近外側的邊緣處，以避免粘膠的膠體污染快軸準直透鏡3和芯片1；步驟3，安裝VBG5，將底座4粘接到熱沉2上后，給芯片1供電，在工作電流下，調整VBG的方向及位置，使芯片1的輸出波長的線寬最窄時，用粘膠固定VBG。其中步驟1和步驟2的順序可互換。此外，以上實施例不僅可用于帶安裝孔的C-MOUNT、B-MOUNT、扁平熱沉等封裝形式，還可用于不帶安裝孔的或是將快軸準直鏡3和VBG底座4一體成型的結構。最后應說明的是，以上實施例僅用以說明本專利技術的技術方案而非對其限制，并且在應用上可以延伸到其他的修改、變化、應用和實施例，同時認為所有這樣的修改、變化、應用、實施例都在本專利技術的精神和范圍內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體激光器，包括：熱沉；半導體激光器芯片，被安裝于熱沉上；準直鏡，用于對所述芯片發出的光進行快軸準直；體布拉格光柵（VBG），用作半導體激光器的外腔；VBG底座，用于安裝設置VBG，其特征在于，所述VBG底座的前端設有U型槽，通過在U型槽兩側底部與熱沉的接觸面處點膠，使VBG底座與熱沉連接固定，所述U型槽兩內側之間的距離大于所述準直鏡的寬度以及芯片的寬度，以避免從接觸面溢出的膠污染準直鏡和芯片。

【技術特征摘要】
1.一種半導體激光器，包括：熱沉；半導體激光器芯片，被安裝于熱沉上；準直鏡，用于對所述芯片發出的光進行快軸準直；體布拉格光柵（VBG），用作半導體激光器的外腔；VBG底座，用于安裝設置VBG，其特征在于，所述VBG底座的前端設有U型槽，通過在U型槽兩側底部與熱沉的接觸面處點膠，使VBG底座與熱沉連接固定，所述U型槽兩內側之間的距離大于所述準直鏡的寬度以及芯片的寬度，以避免從接觸面溢出的膠污染準直鏡和芯片。2.根據權利要求1所述的半導體激光器，其特征在于，所述底座的熱膨脹系數與熱沉的熱膨脹系數相同。3.根據權利要求2所述的半導體激光器，其特征在于，所述底座與所述熱沉的材料相同或不同。4.根據權利要求3所述的半導體激光器，其特征在于，所述底座和所述熱沉均...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉玉鳳，馬寧，周鵬磊，王瑞松，董琳琳，郭東，姜再欣，郭維振，郭在征，白永剛，
申請(專利權)人：北京杏林睿光科技有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11