基于TO封装的大功率高亮度半导体激光器制造技术

本发明专利技术涉及一种光学仪器，具体涉及一种基于TO封装的大功率高亮度半导体激光器，解决现有技术中的半导体激光器的功率、亮度、散热三者相互掣肘，导致蓝光半导体激光器结构复杂，体积庞大，电光效率低的技术问题。本发明专利技术包括N个半导体激光器单管、基座、光学组件、SMA接头组件以及设置于SMA接头组件内的光纤，N为大于等于2的整数；N个半导体激光器单管分别根据激光出射方向错位设置在基座上；光学组件包括沿激光出射方向依次设置的准直镜、合束镜和耦合镜；N个准直镜分别设置在N个半导体激光器单管的出射激光端；SMA接头组件位于耦合镜的耦合光路上。实现大功率、高亮度、高耦合效率、低耦合难度、小型化精细化的半导体激光器。小型化精细化的半导体激光器。小型化精细化的半导体激光器。

【技术实现步骤摘要】
基于TO封装的大功率高亮度半导体激光器


[0001]本专利技术涉及一种半导体激光器，具体涉及一种基于TO封装的大功率高亮度半导体激光器。

技术介绍

[0002]半导体激光器由于其体积小、效率高、造价低等优点，近些年得到快速发展并在工业上广泛应用。但半导体激光器的劣势也很明显，散热难度大、输出功率小、光束质量低。这些劣势因素严重限制了大功率蓝光半导体激光器的尺寸、耦合效率和亮度。
[0003]目前市场上的半导体激光器的封装方式主要分为TO封装和蝶型封装，其中蝶型封装结构复杂、尺寸大、成本高且使用较少。TO封装结构简单、尺寸小、成本低且使用广泛。传统的TO封装包括管壳、管脚、管舌和底座，半导体激光器芯片中的热量只能通过管舌导向底座，并传导至基座。目前市场上的TO管和基座配合之间一般采用贴合，使用导热胶搭配螺丝紧固，基座螺纹连接或管壳焊接，这些配合方法都会导致底座和基座之间的热阻很大，热量无法高效快速传导至基座，进而影响半导体激光器的稳定性和寿命。由于半导体激光器的功率低，发散角大，所以多个半导体激光器耦合光束经光学系统后聚焦的光斑，尺寸较大，杂散光多，光束质量较差。如果采用的输出光纤芯径大，会导致输出激光亮度低；如果采用的光纤芯径小，会导致耦合效率低；并且在光束聚焦进入光纤时，会有一部分光能量进入输出光纤的包层，经过SMA(Sub Miniature A)主体的插芯时，因为胶合材质发生缝隙泄露并聚集。目前市场上大多使用镶嵌蓝宝石的SMA接头，采用蓝宝石作为泄除包层光的方式，但泄除能量的比例有限，限制了半导体激光器的功率。
[0004]现有技术中的半导体激光器受制于蓝激光光子能量大，芯片对温度敏感，有机胶水对蓝光吸收强等因素，使得半导体激光器的功率、亮度、散热三者相互掣肘，导致半导体激光器结构复杂，体积庞大，电光效率低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有技术中的半导体激光器的功率、亮度、散热三者相互掣肘，导致半导体激光器结构复杂，体积庞大，电光效率低的技术问题，而提供一种基于TO封装的大功率高亮度半导体激光器，实现大功率、高亮度、高耦合效率、低耦合难度、小型化精细化的半导体激光器。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：
[0007]基于TO封装的大功率高亮度半导体激光器，其特殊之处在于：包括N个半导体激光器单管、基座、光学组件、SMA接头组件以及设置于SMA接头组件内的光纤，N为大于等于2的整数；
[0008]N个所述半导体激光器单管分别根据激光出射方向错位设置在基座上；
[0009]光学组件包括沿激光出射方向依次设置的准直镜、合束镜和耦合镜；
[0010]准直镜为N个，N个准直镜分别设置在N个半导体激光器单管的出射激光端；
[0011]SMA接头组件位于耦合镜的耦合光路上，用于将耦合镜的耦合光通过光纤输入外部医疗器械。
[0012]进一步地，所述基座上设置有第一管座与第二管座；
[0013]第一管座上设置有多个第一安装孔，第二管座上设置有多个第二安装孔；
[0014]N个半导体激光器单管分别设置于第一安装孔与第二安装孔中，且第一安装孔中半导体激光器单管的出射激光经对应的准直镜准直后，从靠近合束镜的相邻两个半导体激光器单管之间的第二安装孔中穿过。
[0015]进一步地，还包括第一壳体；
[0016]第一管座、第二管座并排设置在第一壳体一端的内部；
[0017]准直镜、合束镜和耦合镜均设置于第一壳体内；
[0018]SMA接头组件设置于第一壳体另一端；
[0019]半导体激光器单管通过底座设置在第一安装孔与第二安装孔中。
[0020]进一步地，还包括预成型焊片与镜托；
[0021]预成型焊片与半导体激光器单管的底端及底座相适配，并位于半导体激光器单管与底座之间；镜托与半导体激光器单管的出射激光端相适配，镜托用于安装准直镜。
[0022]进一步地，SMA接头组件包括同轴设置的SMA主体、蓝宝石环、导热管与热缩管；SMA主体的接收端嵌套设置蓝宝石环，其输出端与导热管的一端连接；导热管的另一端设置有热缩管；
[0023]光纤的一端依次穿过热缩管、导热管、SMA主体以及蓝宝石环，并与蓝宝石环的端面齐平；光纤的另一端用于与外部医疗器械连接；光纤包括由外到内的涂覆层、包层与纤芯；光纤位于热缩管、导热管、SMA主体以及蓝宝石环内的部分均为包层与纤芯，且通过高折胶固定在导热管中；包层与SMA主体为间隙配合，SMA主体与蓝宝石环为过盈配合；
[0024]准直镜、合束镜和耦合镜均选用为玻璃材料；底座选用金属底座；准直镜与底座为胶水胶合固定；
[0025]预成型焊片与半导体激光器单管的底端焊接；半导体激光器单管通过顶丝与底座进行定位；
[0026]半导体激光器单管与第一安装孔、第二安装孔均为同轴间隙配合。
[0027]另外，本专利技术还提供了基于TO封装的大功率高亮度半导体激光器，其特殊之处在于：包括N个半导体激光器单管、基座组、光学组件、SMA接头组件以及设置于SMA接头组件内的光纤，N为大于等于2的整数；
[0028]所述基座组包括第一基座与第二基座；
[0029]N个所述半导体激光器单管根据激光出射方向分别错位设置在第一基座与第二基座上；
[0030]光学组件包括准直镜、反射镜、以及沿反射镜的反射光路依次设置的合束镜和耦合镜；
[0031]准直镜为N个，N个准直镜分别设置在N个所述半导体激光器单管的出射激光端；
[0032]反射镜为N个独立反射镜，N个独立反射镜分别对应N个准直镜的出射光路设置，用于将N个准直镜的准直光束输入合束镜；或者所述反射镜为两个条形反射镜，两个条形反射镜均位于N个准直镜的出射光路上，且两个条形反射镜错位设置；
[0033]SMA接头组件位于耦合镜的耦合光路上，用于将耦合镜的耦合光通过光纤输入外部医疗器械。
[0034]进一步地，所述第一基座、第二基座上均设置有第一管座与第二管座；
[0035]第一管座上设置有多个第一安装孔，第二管座上设置有多个第二安装孔；
[0036]N个所述半导体激光器单管分别设置于第一安装孔与第二安装孔中，且第一安装孔中半导体激光器单管的出射激光经对应的准直镜准直后，从靠近合束镜的相邻两个半导体激光器单管之间的第二安装孔中穿过。
[0037]进一步地，还包括第一反射镜支架、第二反射镜支架与第二壳体，第二壳体包括大端和小端；
[0038]第一基座与第二基座相对设置在第二壳体大端内部的对应两侧；
[0039]准直镜、反射镜、合束镜和耦合镜均设置于第二壳体内；N个独立反射镜或者两个条形反射镜分别对应设置在第一反射镜支架、第二反射镜支架上；所述第一反射镜支架、第二反射镜支架均设置于第二壳体大端的内部，并位于第一基座、第二基座之间；
[0040]SMA接头组件设置于第二壳体的小端；
[0041本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TO封装的大功率高亮度半导体激光器，其特征在于：包括N个半导体激光器单管(1)、基座(2)、光学组件、SMA接头组件(3)以及设置于SMA接头组件(3)内的光纤(4)，N为大于等于2的整数；N个所述半导体激光器单管(1)分别根据激光出射方向错位设置在基座(2)上；所述光学组件包括沿激光出射方向依次设置的准直镜(5)、合束镜(6)和耦合镜(7)；所述准直镜(5)为N个，N个准直镜(5)分别设置在N个所述半导体激光器单管(1)的出射激光端；所述SMA接头组件(3)位于耦合镜(7)的耦合光路上，用于将耦合镜(7)的耦合光通过光纤(4)输入外部医疗器械。2.根据权利要求1所述的基于TO封装的大功率高亮度半导体激光器，其特征在于：所述基座(2)上设置有第一管座(21)与第二管座(22)；所述第一管座(21)上设置有多个第一安装孔，第二管座(22)上设置有多个第二安装孔；N个所述半导体激光器单管(1)分别设置于第一安装孔与第二安装孔中，且第一安装孔中半导体激光器单管(1)的出射激光经对应的准直镜(5)准直后，从靠近合束镜(6)的相邻两个半导体激光器单管(1)之间的第二安装孔中穿过。3.根据权利要求2所述的基于TO封装的大功率高亮度半导体激光器，其特征在于：还包括第一壳体(81)；所述第一管座(21)、第二管座(22)并排设置在第一壳体(81)一端的内部；所述准直镜(5)、合束镜(6)和耦合镜(7)均设置于第一壳体(81)内；所述SMA接头组件(3)设置于第一壳体(81)另一端；所述半导体激光器单管(1)通过底座(20)设置在第一安装孔与第二安装孔中。4.根据权利要求3所述的基于TO封装的大功率高亮度半导体激光器，其特征在于：还包括预成型焊片(10)与镜托(202)；所述预成型焊片(10)与半导体激光器单管(1)的底端及底座(20)相适配，并位于半导体激光器单管(1)与底座(20)之间；所述镜托(202)与半导体激光器单管(1)的出射激光端相适配，镜托(202)用于安装所述准直镜(5)。5.根据权利要求4所述的基于TO封装的大功率高亮度半导体激光器，其特征在于：所述SMA接头组件(3)包括同轴设置的SMA主体(31)、蓝宝石环(32)、导热管(33)与热缩管(35)；所述SMA主体(31)的接收端嵌套设置蓝宝石环(32)，其输出端与导热管(33)的一端连接；所述导热管(33)的另一端设置有所述热缩管(35)；所述光纤(4)的一端依次穿过热缩管(35)、导热管(33)、SMA主体(31)以及蓝宝石环(32)，并与蓝宝石环(32)的端面齐平；光纤(4)的另一端用于与外部医疗器械连接；所述光纤(4)包括由外到内的涂覆层(401)、包层(402)与纤芯；光纤(4)位于热缩管(35)、导热管(33)、SMA主体(31)以及蓝宝石环(32)内的部分均为包层与纤芯，且通过高折胶(34)固定在导热管(33)中；所述包层(402)与SMA主体(31)为间隙配合，SMA主体(31)与蓝宝石环(32)为过盈配合；所述准直镜(5)、合束镜(6)和耦合镜(7)均选用为玻璃材料；所述底座(20)选用金属底
座；所述准直镜(5)与底座(20)为胶水胶合固定；所述预成型焊片(10)与半导体激光器单管(1)的底端焊接；半导体激光器单管(1)通过顶丝(201)与底座(20)进行定位；所述半导体激光器单管(1)与第一安装孔、第二安装孔均为同轴间隙配合。6.一种基于TO封装的大功率高亮度半导体激光器，其特征在于：包括N个半导体激光器单管(1)、基座组、光学组件、SMA接头组件(3)以及设置于SMA接头组件(3)内的光纤(4)，N为大于等于2的整数；所述基座组包括第一基座(203)与第二基座(204)；N个所述半导体激光器单管(1)根据激光出射方向分别错位设置在第一基座(203)与第二基座(204)上；所述光学组件包括准直镜(5)、反射镜(9)、以及沿反射镜(9)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨冰，鲁怀安，牛浩明，王丹，马兰，李永博，雷娜娜，穆力越，贺大林，
申请(专利权)人：西安蓝极医疗电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：