一种用于产生远距离圆光斑的半导体激光器模块制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于产生远距离圆光斑的半导体激光器模块，包括：热沉、多个激光芯片单元；所述热沉，用于为所述多个激光芯片单元散热；所述多个激光芯片单元设置于热沉上，并排列为阵列形式，所述阵列构成的形状呈非中心对称，并使得多个激光芯片单元发出的激光呈现圆光斑。基于本实用新型专利技术提供的用于产生远距离圆光斑的半导体激光器模块，能够在省去光学整形部件的情况下，在远距离上产生均匀规则的圆光斑，并且体积小、重量轻，具有更高的可靠性与寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种用于产生远距离圆光斑的半导体激光器模块
本技术涉及半导体激光器领域，尤其涉及一种用于产生远距离圆光斑的半导体激光器模块。
技术介绍
半导体激光器由于具有体积小、重量轻、效率高、寿命长的优点，已经成为发展最快、应用最广的核心器件应用在各个领域。半导体激光器的一个重要应用的就是红外照明领域，该领域通常要求光斑形态为规则且均匀的圆形光斑。半导体激光器发出的激光具有一定的发散角，通常快轴发散角大于慢轴发散角（快轴发散角约为70°，慢轴发散角约为16°），因此，其输出光斑形状呈椭圆形，如图1所示，其中，1为激光芯片单元，2为椭圆形光斑，水平双向箭头代表慢轴方向，垂直双向箭头代表快轴方向。在红外照明的应用中，半导体激光器的光源部分可以为单管模块、也可以为横向或纵向的单管阵列模块，这两种方式的远距离输出光斑均为长椭圆形。为了满足红外照明的对光斑的要求，通常需要使用光学透镜对光斑进行光学整形，并且通过粘胶的方式将光学透镜与器件固定到一起，如图2所示，其中，3为光学透镜，4为圆光斑。但是这种方法存在以下不足：第一，通过粘胶的方式（一般为UV胶）将光学透镜与器件固定到一起，使得在高低温循环过程中，胶材质的热胀冷缩会导致光学透镜的位置出现微偏差，进而影响输出光斑的发散角与指向性，即：使光斑的形状与位置出现偏差。若通过温度调节设备对器件进行温度控制，则势必增加整套系统的体积以及成本。第二，光学透镜的使用无疑会增加产品成本，若使用微透镜，成本更高。并且UV胶的使用，降低了产品的温度适应性。一般UV胶能够承受的温度范围为-50℃~100℃，超过此温度范围，UV胶易于出现变性，其可靠性与寿命将出现下降。对于特殊应用条件，如高温高湿（85%相对湿度，85℃温度）、或宇宙射线等，有胶产品的寿命与可靠性远低于无胶产品。另外，现有技术中，有将激光芯片模块排列成中心对称的多边形的形式，以此产生远距离圆光斑。这种方式虽然省去了光学整形部件，但是模块整体体积较大，也不够轻便。
技术实现思路
有鉴于此，本技术实施例的主要目的在于提供一种用于产生远距离圆光斑的半导体激光器模块，主要应用场景之一为远距离激光照明，以及其他需要远距离圆光斑的场景，本技术实施例的方案能够在省去光学整形部件的情况下，在远距离产生均匀规则的圆光斑，并且体积小、重量轻，具有更高的可靠性与寿命。为达到以上技术效果，本技术实施例的方案如下所示：本技术实施例提供一种用于产生远距离圆光斑的半导体激光器模块，包括：热沉、多个激光芯片单元；所述热沉，用于为所述多个激光芯片单元散热；所述多个激光芯片单元设置于热沉上，并排列为阵列形式；所述阵列构成的形状呈非中心对称，并使得多个激光芯片单元发出的激光呈现圆光斑。上述方案中，以与激光芯片单元的发光方向垂直、且与激光芯片单元相交的直线为法线，所述法线位于热沉平面上，每个激光芯片单元与相对应法线的夹角相同。上述方案中，所述多个激光芯片单元排列为阵列形式，具体为：第一个激光芯片单元所对应的法线，与最后一个激光芯片单元所对应的法线构成的夹角大于或等于180°。上述方案中，所述阵列构成的呈非中心对称的形状包括：满足第一个激光芯片单元所对应的法线，与最后一个激光芯片单元所对应的法线构成的夹角大于或等于180°的弧形、或规则多边形、或不规则多边形。上述方案中，所述热沉上开设有多个用于放置激光芯片单元的凹槽，所述激光芯片单元分别设置于所述各个凹槽内。上述方案中，所述激光芯片单元包括：激光芯片、衬底；所述激光芯片经焊料键合于所述衬底之上。上述方案中，所述衬底包括：激光芯片键合面、激光芯片单元键合面、电极连接面；其中，所述激光芯片键合面，设置于所述衬底的上表面，用于放置待键合的激光芯片；所述激光芯片单元键合面，设置于与所述衬底上表面相对的下表面，用于实现激光芯片单元与热沉之间的键合固定；所述电极连接面，设置于衬底上与所述激光芯片出光方向垂直的侧面，用于通过金线连接实现相邻激光芯片单元之间的电连接。上述方案中，所述激光芯片单元的数量为：大于或等于3。上述方案中，所述激光芯片为单管类、或巴条类。上述方案中，所述衬底为：铜钨、和/或覆铜陶瓷、和/或铜金刚石、和/或石墨铜、和/或石墨铝、和/或石墨烯。本技术方案的有益技术效果如下：第一，本方案不需使用光学透镜而直接获得了远距离圆光斑，因此省去了传统的利用UV胶固定光学透镜进行整形的结构设计，在降低成本的同时，有效地避免了在高低温循环过程中，由于UV胶材质热胀冷缩而引起的光学透镜的位置偏差，进而大大提高了光斑的指向性和发散角的稳定性。第二，UV胶的省去，在另一方面大幅度提高了产品的温度适应性，在焊料合适的情况下，产品的适用温度范围可以扩展到-100℃-150℃；并且，对于特殊应用场合，例如高温高湿、或宇宙射线，无UV胶、且实现全部键合的产品具有更高的可靠性与寿命。附图说明图1为现有半导体激光器模块的光斑示意图；图2为现有半导体激光器模块光斑整形示意图；图3为本技术半导体激光器模块立体图；图4a-4e为本技术半导体激光器模块的光斑示意图；图5为本技术激光芯片单元的示意图一；图6为本技术激光芯片单元的示意图二。附图标记说明：1为激光芯片单元，2为椭圆形光斑，3为光学透镜，4为圆光斑，5为热沉，6为金线，7为凹槽，8为连接电极，11为激光芯片，12为衬底，13为激光芯片键合面，14为激光芯片单元键合面，15为电极连接面，16为第一条法线，17为中间一条法线，18为最后一条法线。具体实施方式本技术实施例提供一种用于产生远距离圆光斑的半导体激光器模块，如图3所示，所述模块可以包括：热沉5、多个激光芯片单元1；其中，所述热沉5，用于为所述多个激光芯片单元1散热，所述多个激光芯片单元1设置于所述热沉5上，并排列为阵列形式，所述阵列构成的形状呈非中心对称，使得多个激光芯片单元发出的激光在远距离上呈现圆光斑；这里需说明的是，“所述阵列构成的形状”指的是：多个激光芯片单元构成的阵列在整体上所呈现出的形状；该形状呈非中心对称，也即该形状所构成图形为非中心对称图形。本技术实施例中的激光芯片单元包括：激光芯片、衬底；所述激光芯片经焊料键合于所述衬底之上。这里，衬底的设置主要用于与激光芯片的CTE（热膨胀系数）相匹配，另一方面，衬底上所设置的各键合面或连接面还用于实现相邻激光芯片单元之间的电连接。以下主要对阵列的排列形式做详细介绍。首先，需定义法线。本技术实施例中，以与激光芯片单元的发光方向垂直、且与激光芯片单元相交的直线为法线，所述法线位于热沉平面上，每个激光芯片单元与相对应法线的夹角相同（以保证各激光芯片单元的发光方向一致，本技术实施例以90°为例进行举例说明）。具体的，所述多个激光芯片单元排列为阵列形式，可以为：第一个激光芯片单元所对应的法线，与最后一个激光芯片单元所对应的法线构成的夹角大于或等于180°。并且，由相邻两条法线构成的各个夹角可以相等（为形成远距离均匀圆光斑的优选条件），当然也可以不等。这里，对上述进行解释说明：结合图3、图4a-4e，图3中箭头所示方向为激光芯片单元的发光方向，设定16为第一个激光芯片单元所对应的法线，17为中间一个激光芯片单元所对应的法线，18为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生远距离圆光斑的半导体激光器模块，其特征在于，包括：热沉、多个激光芯片单元；所述热沉，用于为所述多个激光芯片单元散热；所述多个激光芯片单元设置于热沉上，并排列为阵列形式；所述阵列构成的形状呈非中心对称，并使得多个激光芯片单元发出的激光呈现圆光斑。

【技术特征摘要】
1.一种用于产生远距离圆光斑的半导体激光器模块，其特征在于，包括：热沉、多个激光芯片单元；所述热沉，用于为所述多个激光芯片单元散热；所述多个激光芯片单元设置于热沉上，并排列为阵列形式；所述阵列构成的形状呈非中心对称，并使得多个激光芯片单元发出的激光呈现圆光斑。2.根据权利要求1所述的模块，其特征在于，以与激光芯片单元的发光方向垂直、且与激光芯片单元相交的直线为法线，所述法线位于热沉平面上，每个激光芯片单元与相对应法线的夹角相同。3.根据权利要求2所述的模块，其特征在于，所述多个激光芯片单元排列为阵列形式，具体为：第一个激光芯片单元所对应的法线，与最后一个激光芯片单元所对应的法线构成的夹角大于或等于180°。4.根据权利要求3所述的模块，其特征在于，所述阵列构成的呈非中心对称的形状包括：满足第一个激光芯片单元所对应的法线，与最后一个激光芯片单元所对应的法线构成的夹角大于或等于180°的弧形、或规则多边形、或不规则多边形。5.根据权利要求1至4任一项所述的模块，其特征在于，所述热...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯栋，樊英民，刘兴胜，
申请(专利权)人：西安炬光科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61