一种小型化的半导体激光器制造技术

本实用新型专利技术提供一种小型化的半导体激光器，半导体激光器包括壳体以及设置在壳体内的光学元件、热沉和多组半导体对，光学元件包括第一透镜和光源；半导体对包括P型半导体和N型半导体，半导体对设置有冷端和热端，热沉设置在冷端，光源设置在热沉上，壳体的端壁上设置有开口，第一透镜安装在开口内，第一透镜的周壁与开口的周壁密封连接，光源与第一透镜相对设置。热端与壳体的底壁通过焊料焊接固定，壳体的底壁由陶瓷或单晶硅材料制成。半导体激光器能够减小器件结构尺寸，实现小型化，降低了器件成本，整个器件的散热性能更好，降低功耗，提高了可靠性。提高了可靠性。提高了可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种小型化的半导体激光器


[0001]本技术涉及光通信器件领域，具体地说，是涉及一种小型化的半导体激光器。

技术介绍

[0002]半导体激光器是采用半导体材料作为工作物质而产生受激发射的一类激光器，被誉为二十世纪人类最伟大的专利技术之一。由于半导体激光器的体积小、结构简单、输入能量低、寿命较长、易于调制及价格低廉等众多优点，使得它目前在众多领域中得到非常广泛地应用。
[0003]半导体激光器以激光条为最小单位，其输出功率大，工作电流大，损耗热大，一直是制约和影响着激光器向小型化，低功耗，高性能方向发展的瓶颈问题。对于传统的单模激光器而言，尤其是大功率的，其正常工作需要配备单独的制冷器来为激光器降温散热。现有一种散热器是采用半导体制冷器降温，但是采用这种方式制成的激光器体积巨大，在很多场合都无法很好的发挥和体现半导体激光器的性能和特点。
[0004]参见图1，现有的一种半导体激光器的壳体101上设置有平面光窗102，该光窗102用于密封壳体101，没有光学作用，并且多了这个光窗102延长了光路，也增大了器件的尺寸。现有的半导体激光器内的TEC制冷器103包括上基板104、下基板105和多组半导体对106，上基板104和下基板105通常采用陶瓷或单晶硅材料制成，半导体对106包括P型半导体和N型半导体，上基板104与半导体对106的冷端通过焊料焊接固定，下基板105与半导体对106的热端通过焊料焊接固定，下基板105与壳体101通过焊料焊接固定，这样由于半导体对106的热端通过两层焊料与壳体101连接，整体厚度会比较大，而且用焊料连接后导热性能会变差，会大大降低传热效率，降低散热效果。

技术实现思路

[0005]本技术的第一目的是提供一种能够减小器件结构尺寸，实现小型化，降低了器件成本，整个器件的散热性能更好，降低功耗，提高了可靠性的半导体激光器。
[0006]本技术的第二目的是提供另一种能够减小器件结构尺寸，实现小型化，降低了器件成本，整个器件的散热性能更好，降低功耗，提高了可靠性的半导体激光器。
[0007]为实现上述第一目的，本技术提供一种小型化的半导体激光器，包括壳体以及设置在壳体内的光学元件、热沉和多组半导体对，光学元件包括第一透镜和光源；半导体对包括P型半导体和N型半导体，半导体对设置有冷端和热端，热沉设置在冷端，光源设置在热沉上，壳体的端壁上设置有开口，第一透镜安装在开口内，第一透镜的周壁与开口的周壁密封连接，光源与第一透镜相对设置。热端与壳体的底壁通过焊料焊接固定，壳体的底壁由陶瓷或单晶硅材料制成。
[0008]由上述方案可见，现有的器件是在壳体的开口处设置光窗，光窗起到透光和密封的作用，没有光路整形和变换的作用，在光路上设置光窗会延长光路，也增大了器件的尺寸。本申请通过采用具有光路整形和变换作用的透镜替代光窗，这样，可以将壳体上具有开
口的端壁移动至现有的设置透镜的位置，从而减小了器件的横向尺寸，同时，取消光窗的使用，也减小了光学元件的数量，光路损耗也会减小，器件的总长度也减小，成本降低。
[0009]另外，半导体对的热端直接与陶瓷或单晶硅材料制成的壳体的底壁焊接固定，壳体的底壁作为TEC制冷器中的下基板，实现了TEC制冷器的下基板与壳体的底壁一体化结构，从而减小器件的厚度，也即减小器件的纵向尺寸，从而实现小型化，降低了器件成本。同时，与现有的半导体对的热端通过两层焊料与壳体的底壁连接相比，本技术仅采用一层焊料将热端与壳体的底壁直接连接，减小厚度的同时，导热性能也更好，从而提高整个器件的散热性能，降低功耗，提高了可靠性。
[0010]一个优选的方案是，第一透镜的数量为多个，多个第一透镜沿着端壁的厚度方向布置。
[0011]一个优选的方案是，光学元件还包括第二透镜，第二透镜位于第一透镜与光源之间，第二透镜安装在热沉上。
[0012]一个优选的方案是，第一透镜为平凸透镜、平凹透镜、双凸透镜或双凹透镜。
[0013]一个优选的方案是，第一透镜为硅透镜。
[0014]一个优选的方案是，热沉与冷端通过焊料焊接固定，热沉由陶瓷或单晶硅材料制成。
[0015]由此可见，通过将热沉与半导体对的冷端直接焊接固定，热沉作为TEC制冷器中的上基板，实现了TEC制冷器的上基板与热沉一体化结构，热沉、半导体对和壳体三者构成TEC制冷器，从而进一步减小了器件的厚度，降低了器件的成本。同时与现有的半导体对的冷端通过两层焊料与热沉连接相比，本技术仅采用一层焊料将冷端与热沉直接连接，进一步提高了导热性能。
[0016]为实现上述第二目的，本技术提供另一种小型化的半导体激光器，包括壳体以及设置在壳体内的光学元件、热沉和多组半导体对，光学元件包括第一透镜和光源；半导体对包括P型半导体和N型半导体，半导体对设置有冷端和热端，热沉设置在冷端，光源设置在热沉上；壳体的端壁上设置有开口，第一透镜安装在开口内，第一透镜的周壁与开口的周壁密封连接，光源与第一透镜相对设置。冷端与热沉通过焊料焊接固定，热沉由陶瓷或单晶硅材料制成。
附图说明
[0017]图1是现有的半导体激光器的结构示意图。
[0018]图2是本技术半导体激光器第一实施例的结构示意图。
[0019]图3是本技术半导体激光器第二实施例的结构示意图。
[0020]图4是本技术半导体激光器第三实施例的结构示意图。
[0021]图5是本技术半导体激光器第四实施例的结构示意图。
[0022]以下结合附图及实施例对本技术作进一步说明。
具体实施方式
[0023]一种小型化的半导体激光器第一实施例：
[0024]参见图2，半导体激光器包括壳体1以及设置在壳体1内的光学元件2、热沉3和多组
半导体对4。半导体对4包括P型半导体和N型半导体，半导体对4设置有冷端41和热端42。
[0025]光学元件2包括第一透镜21、第二透镜22和作为光源23的光电子芯片。
[0026]壳体1的长度方向一端的端壁10上设置有开口11，第一透镜21安装在开口11内，第一透镜21的周壁与开口11的周壁密封连接。光源23和第二透镜22均设置在热沉3上，第二透镜22位于第一透镜21与光源23之间，且第一透镜21、第二透镜22和光源23共轴线设置，以保证光路的准直。第一透镜21和第二透镜22均可以为平凸透镜、平凹透镜、双凸透镜或双凹透镜中的一种，且第一透镜21和第二透镜22均可以采用硅透镜。
[0027]热沉3与半导体对4的冷端41通过焊料焊接固定，热端42与壳体1的底壁通过焊料焊接固定，壳体1的底壁和热沉3均由陶瓷或单晶硅材料制成。
[0028]本实施例中热沉3、半导体对4和壳体1的底壁共同组成TEC制冷器。
[0029]一种小型化的半导体激光器第二实施例：
[0030]作为本技术半导体激光器第二实施例的说明，以下仅对与上述半导体激光器第一实施例的不同之处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型化的半导体激光器，其特征在于，包括：壳体以及设置在所述壳体内的光学元件、热沉和多组半导体对，光学元件包括第一透镜和光源；所述半导体对包括P型半导体和N型半导体，所述半导体对设置有冷端和热端，所述热沉设置在所述冷端，所述光源设置在所述热沉上；所述壳体的端壁上设置有开口，所述第一透镜安装在所述开口内，所述第一透镜的周壁与所述开口的周壁密封连接，所述光源与所述第一透镜相对设置；所述热端与所述壳体的底壁通过焊料焊接固定，所述壳体的底壁由陶瓷或单晶硅材料制成。2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于：所述第一透镜的数量为多个，多个所述第一透镜沿着所述端壁的厚度方向布置。3.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于：所述光学元件还包括第二透镜，所述第二透镜位于所述第一透镜与所述光源之间，所述第二透镜安装在所述热沉上。4.根据权利要求1至3任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉贵军，周赤，刘昆，贾楠，熊拓，
申请(专利权)人：珠海光库科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：