一种蓝光半导体激光器模块结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种蓝光半导体激光器模块结构。它包括外壳，外壳上安装有偏振合束器、输出镜和若干个子模块，子模块分成若干路排列且均置于偏振合束器的同一侧，输出镜置于偏振合束器的另一侧，子模块包括安装在外壳上的载体，载体上安装有驱动电路控制板、高速光电探测器PD芯片和激光器芯片，驱动电路控制板分别与高速光电探测器PD芯片和激光器芯片电连接，高速光电探测器PD芯片置于激光器芯片的侧面，激光器芯片的位置与偏振合束器的位置相匹配。本实用新型专利技术的有益效果是：高峰值功率；体积小，易于系统集成；实现了高频窄脉冲激光输出；激光器模块功率灵活可调；脉宽可在连续和ns级脉冲输出自由调谐切换；具有脉冲同步输出自校准功能。自校准功能。自校准功能。

【技术实现步骤摘要】
一种蓝光半导体激光器模块结构


[0001]本技术涉及工业激光加工相关
，尤其是指一种蓝光半导体激光器模块结构。

技术介绍

[0002]高峰值功率激光在焊接、材料表面处理等工业加工领域有广泛的应用，目前应用在此类领域的主要是红外波段，相对于蓝光450nm波段，有色金属在红外波段的光吸收比蓝光低很多，铜吸收蓝光的强度效率是吸收红外线的13倍，可达70%。
[0003]随着新能源汽车的逐渐兴起，对于有色金属的加工需求越来越强烈，比如电池电极焊接，接线端子焊接等。但是，目前存在的缺点是现有的半导体激光器蓝光激光模块的大部分都是连续功率输出，峰值功率低，体积偏大，脉宽无法自由切换，同时很难实现ns级脉宽的高峰值功率输出，一定程度上限制了半导体蓝光激光器的应用。

技术实现思路

[0004]本技术是为了克服现有技术中半导体蓝光激光模块的峰值功率低，体积偏大，脉宽无法自由切换的不足，提供了一种高峰值功率，小体积，脉宽可在连续和ns级脉冲输出自由调谐切换，以及具有脉冲同步输出自校准功能的蓝光半导体激光器模块结构。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0006]一种蓝光半导体激光器模块结构，包括外壳，所述外壳上安装有偏振合束器、输出镜和若干个子模块，所述子模块分成若干路排列且均置于偏振合束器的同一侧，所述输出镜置于偏振合束器的另一侧，所述子模块包括安装在外壳上的载体，所述载体上安装有驱动电路控制板、高速光电探测器PD芯片和激光器芯片，高速光电探测器PD芯片和激光器芯片均与驱动电路控制板电连接，高速光电探测器PD芯片置于激光器芯片的侧面，所述激光器芯片的位置与偏振合束器的位置相匹配。
[0007]驱动电路控制板具有驱动激光器的驱动电路以及带有控制各个激光器单元的脉冲同步输出自校准功能的控制电路，可以同步输出多路激光脉冲的功能；驱动电路控制板具有调节激光器输出脉宽的功能；高速光电探测器（PD）芯片提供每路激光的反馈回波光信号，作为脉冲同步的依据。驱动电路控制板通过金丝键合的方式与激光器芯片之间进行正负极电连接，以控制激光器芯片来发射激光，以及通过高速光电探测器反馈的光信号来同步子模块的光脉冲输出时间，每一路子模块所发出的激光均垂直射入偏振合束器中，经偏振合束器进行合束后射至输出镜上进行输出。金丝键合的连接方式连接强度高，稳定性好，封装回路短，寄生参数小。为了实现激光器脉宽可调，采用了电直调的驱动控制方式，驱动电路控制板上的驱动电路具有随着外部脉宽控制的Trigger信号的改变而随之改变的功能，且驱动电路控制板上预留有控制脉宽输入的Trigger信号的接口，通过外部输入的控制脉宽的Trigger信号，来控制COS蓝光半导体激光器芯片的输出脉宽。本技术通过采用激光器驱动（驱动电路控制板具有驱动激光器的驱动电路以及带有控制各个激光器单元的
脉冲同步输出自校准功能的控制电路）与激光器以及光学元器件的光电集成封装形式，把激光驱动电路控制板与激光器芯片和高速光电探测器PD芯片（通过提供每路激光的反馈回波光信号来作为脉冲同步的依据）集成到一起，并通过偏振合束技术以达到高峰值功率输出的目的，不仅有效缩短驱动控制电路回路，缩小了体积，易于系统集成，而且还实现了高频窄脉冲激光输出，同时驱动控制板带有控制各个激光器单元的脉冲同步输出自校准功能的控制电路，可以达到各个子模块脉冲同步输出和调节激光器输出脉宽的目的。其中激光器芯片为COS蓝光激光器芯片，数量为多个，采用等间隔封装在载体上。其中载体是由无氧铜材料通过表面电镀的方式镀镍金（99.99%纯度的金）所制作成的热沉载体，以便驱动电路控制板和激光器芯片的散热。其中外壳的材料为铝合金，散热效果好。
[0008]作为优选，每一路上的子模块均呈阶梯式分布在外壳上。以便实现光的堆叠。
[0009]作为优选，所述载体上还安装有快轴准直镜、慢轴准直镜和反射镜一，所述快轴准直镜、慢轴准直镜和反射镜均与激光器芯片相匹配，所述激光器芯片置于驱动电路控制板和快轴准直镜之间，所述快轴准直镜置于激光器芯片和慢轴准直镜之间，所述慢轴准直镜置于快轴准直镜和反射镜一之间，所述反射镜一的位置与偏振合束器的位置相匹配。其中快轴准直镜和慢轴准直镜起到光的准直作用，压缩激光器芯片的发散角，并通过反射镜一将激光偏折到偏振合束器上。
[0010]作为优选，所述偏振合束器和其中一路子模块位于同一直线上且该路的子模块上的反射镜一的位置与偏振合束器的位置相匹配，其余每一路子模块与偏振合束器之间均设有反射镜二且其余每一路的子模块上的反射镜一的位置与相对应的反射镜二的位置相匹配，所述反射镜二安装在外壳上且其位置与偏振合束器的位置相匹配。其中一路的子模块上的反射镜一所偏折出的激光可直接垂直射入到偏振合束器上，其余每一路的子模块上的反射镜一所偏折出的激光可通过反射镜二进行二次偏折再垂直射入到偏振合束器上，以达到每一路的子模块发出的激光均能垂直射入到偏振合束器上。其中偏振合束器采用的是偏振合束棱镜，能够把多个垂直射入的激光合束到一起。
[0011]作为优选，其中驱动电路控制板的电路基板为氮化铝陶瓷或FR4材质的 PCB板的其中任意一种。驱动电路可实现0
‑
200A的峰值电流输出，电压2V
‑
100V，trigger信号调节范围1ns
‑
1us，激光模块脉冲工作峰值功率可达10000W以上。激光器模块功率灵活可调，脉宽可自由调谐切换（纳秒模式
‑
连续模式），实现多样化的工艺参数设定，拓展更多的加工和材料处理应用领域，在工业加工中具有灵活的工艺适应性和高的性价比。
[0012]作为优选，输出镜为聚焦镜或耦合镜的其中任意一种。输出镜既可以是聚焦镜也可以是耦合镜。其中聚焦镜为非球面镜或者球面透镜组，合束之后的激光通过聚焦镜聚焦实现光束的汇聚直接输出；其中耦合镜为非球面透镜或者透镜组，合束之后的激光通过耦合镜耦合进光纤里实现光纤耦合输出。
[0013]本技术的有益效果是：采用激光器驱动与激光器以及光学元器件的光电集成封装形式，把激光驱动电路控制板与激光器芯片集成到一起，并通过偏振合束技术实现了高峰值功率输出的目的；不仅有效缩短驱动控制电路回路，缩小了体积，易于系统集成，而且还实现了高频窄脉冲激光输出；激光器模块功率灵活可调；脉宽可自由调谐切换，实现多样化的工艺参数设定，拓展更多的加工和材料处理应用领域，在工业加工中具有灵活的工艺适应性和高的性价比；散热效果好。
附图说明
[0014]图1是本技术的整体模块装配示意图；
[0015]图2是本技术的子模块装配示意图。
[0016]图中：1. 输出镜，2. 偏振合束器，3. 子模块，4. 外壳，5. 反射镜二，6. 载体，7. 驱动电路控制板，8. 激光器芯片，9. 快轴准直镜，10. 慢轴准直镜，11. 反射镜一，12. 高速光电探测器PD芯片。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蓝光半导体激光器模块结构，其特征是，包括外壳（4），所述外壳（4）上安装有偏振合束器（2）、输出镜（1）和若干个子模块（3），所述子模块（3）分成若干路排列且均置于偏振合束器（2）的同一侧，所述输出镜（1）置于偏振合束器（2）的另一侧，所述子模块（3）包括安装在外壳（4）上的载体（6），所述载体（6）上安装有驱动电路控制板（7）、高速光电探测器PD芯片（12）和激光器芯片（8），所述高速光电探测器PD芯片（12）和激光器芯片（8）均与驱动电路控制板（7）电连接，所述高速光电探测器PD芯片（12）置于激光器芯片（8）的侧面，所述激光器芯片（8）的位置与偏振合束器（2）的位置相匹配。2.根据权利要求1所述的一种蓝光半导体激光器模块结构，其特征是，每一路上的子模块（3）均呈阶梯式分布在外壳（4）上。3.根据权利要求1所述的一种蓝光半导体激光器模块结构，其特征是，所述载体（6）上还安装有快轴准直镜（9）、慢轴准直镜（10）和反射镜一（11），所述快轴准直镜（9）、慢轴准直镜（10）和反射镜均与激光器芯片（8）相匹配，所述激光器芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛海兵，陶良泽，巩少斌，
申请(专利权)人：杭州晟创激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：