带有多种检测传感器和保护装置的半导体激光器模块制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及带有多种检测传感器和保护装置的半导体激光器模块，包括半导体激光器，激光管温度传感器，光纤接口温度传感器，光功率传感器，光纤插入检测传感器，指示光光源，可置换保护窗口，光学组件及光反射反馈窗口。由于在激光模块中封装多种检测传感器和保护装置，可以实现控制系统对激光器更有效的实时地控制和监测，从而保证激光器更加稳定地运行，同时采用了半导体激光芯片阵列封装和系列光学组件耦合，使激光器输出功率高；优点是：高输出功率、高耦合效率，体积小、寿命长、稳定性好。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种激光器模块，具体的讲，涉及具有多种检测传感器和保护装 置的半导体激光器模块。
技术介绍
作为一种极有潜力的新型肿瘤治疗技术，光动力疗法是集激光技术、光导技术、光 信息处理等多项技术组成的高科技技术，大功率半导体激光器是光动力疗法中最核心的设 备，其技术含量也是最高的，生产光纤末端输出功率大于2W的630nm激光器是目前国内外 的一个技术瓶颈，根据目前国内外半导体激光器制造业的技术和能力，630nm波长附近单 个激光管芯输出功率大都在200-300mW以下，而最终我们的系统要求的光功率却要小于或 等于10W(考虑各级耦合、传输损耗)，甚至更高光功率。所以在完成管芯后，必须采用一些 特殊的技术将多个激光管芯输出进行合成以得到大功率。目前业界一般是采用两种方法 来解决激光耦合问题一种方式是每个管芯分别耦合至单根小孔径光纤，然后再形成光束 (Bundle)输出，如下图IA所示采用这种方式的激光器存在以下缺点当光纤末端需要达到较大能量时至少需要 多个个单管串联或者并联，每个激光器还要激光电源单独供电，然后由多根小孔径光纤形 成合束，因此体积庞大、输出光纤芯径粗、故障率高、成本高。另一种方式是激光器本身采用 阵列(Bar)形式，然后通过一组光学组件系统将能量耦合到一根较小孔径的输出光纤中， 如图3所示。优点是体积小、高输出功率、高耦合效率，光斑直径小、稳定性好，较易驱动和 控制。本系统采用第二种方式，采用传导冷却单阵列光纤耦合制作成激光模块。而传统的激光器一般只集成封装有温度传感器或光电检测二极管，不能更好地满 足特别是在医疗手术中的实际应用，故障率高，
技术实现思路
本技术的目的在于提供具有多种检测传感器和保护装置的半导体激光器，在 模块中集成了传统激光器所无法具备的多种检测和保护功能，以解决激光医疗的实际使用 情况中全过程的实时监控，保证激光器更加稳定地运行。为了实现上述目的，本技术提供了如下技术方案本技术的带有多种检测传感器和保护装置的半导体激光器模块，包括基板， 基板上设置有半导体激光器单元，其用于产生激光并安装于基板，在该单元的临近位置设 置有温度传感器，该温度传感器用于检测激光器的实际工作温度，为恒温控制和过温报警 提供温度检测采样信号；在基板上与半导体激光器单元出射位置设置有光功率传感器，其 作用是检测激光器的实际光功率，为外部提供激光功率反馈采样信号；包括光学聚焦镜组、 偏振耦合器、快慢光轴准直模块组成的光学组件，设置于半导体激光器单元的出射光路轴 线上，作用是将半导体激光器产生的激光通过该光学组件聚焦发射于光纤连接器的中心轴 上，同时保证当外部光纤旋接到光纤连接器时，能聚焦于光纤中心端面上，达到最大的光传输效率；同时在光纤连接器通道中设有光纤插入检测传感器和光纤接口温度传感器，用来 检测输出端光纤是否衔接不良或接口因此引起的温度过高，并将检测到的信号反馈给设备 中的控制系统进行处理。还可以独立的或同时在基板中集成指示光光源、可置换保护窗口及光反射反馈窗本技术的首先是制作半导体激光器单元筛选半导体激光管管芯芯片，以镀 金的长方体热沉作为中间载体，以整片的方式在热沉上蒸镀焊料，利用焊料在每个热沉单 位上粘结半导体激光器管芯芯片，粘结完毕后一起放入合金炉，采用金锡焊料，在^(TC 300°C及通氮气保护条件下烧结10秒 60秒，将烧结后粘有芯片的热沉单位从整片热沉片 上切割下来，利用银浆单阵列排布粘结到合金铜层平面边缘上，在半导体激光器管芯芯片 的N面电极上键合金线，将金线连接阴极管脚上，合金铜层作为正极。芯片之间采用并联阵 列排布，整体固定在密封的金属盒内，同时粘结好温度传感器、光功率传感器、光纤插入探 测传感器和指示光光源部件等，并将其引线由信号排线接口集合最为信号线输出接口。通 过一组光学自建系统，调节好光学聚焦点，将激光能量耦合到光纤连接器(SMA905接口)标 准输出接口，保证最高的传输效率。本技术的有益效果在于，可以结合激光医疗的实际使用情况，在模块中集成 了传统激光器所不具备的多种检测和保护功能，如可置换保护窗口、光纤接口温度传感器、 光功率传感器、光纤插入检测传感器、光学组件及光反射反馈窗口等。优点是高输出功率、 高耦合效率、体积小、寿命长、稳定性好，可以实现工作全过程实时监控，保证了激光器在系 统中更加安全可靠的运行。附图说明图1为依照现有技术的光纤耦合的原理示意图。图2为依照本技术的一种具体实施方式的带有多种检测传感器和保护装置 的半导体激光器模块主要部件半导体激光器单元的结构侧视图；图3为依照本技术的一种具体实施方式的带有多种检测传感器和保护装置 的半导体激光器模块主要部件半导体激光器单元的结构立体图图4为安装了依照本技术的一种具体实施方式的带有多种检测传感器和保 护装置的的整体模块的结构示意图。图5为依照本技术的一种带有多种检测传感器和保护装置的半导体激光器 模块内部主要部件和传感器信号弓丨线连接图。图6为依照本技术的一种带有多种检测传感器和保护装置的半导体激光器 模块采用其光学原理及具体实施三种应用举例。具体实施方式图2、图3为示出了本技术的主要部件，即半导体激光器单元10的结构示意 图，参照图2、3，该半导体激光器单元10包括一热沉即半导体激光器正极104，压接于该热 沉上的相互电隔离的半导体激光器负极103，以及设置于半导体激光器正极104上的半导 体激光器管芯芯片阵列102。该半导体激光器正极可以是合金铜层，保证激光器在运行过程中所产生的热量由该热沉传导。激光器管芯负极通过金线拉丝焊接到激光器负极103上面 或者直接表面压接，半导体激光器正极104和半导体激光器负极103通过铜螺柱13、铜螺 柱14延伸固定至外壳基板100，参见图4，同时使用塑料件保证正负极性间的良好绝缘，铜 螺柱14和铜螺柱13作为激光器供电的外部电源正负极输入端子。A为半导体激光器管芯 芯片阵列102射出的激光束和方向。该半导体激光器单元10的制作方式如下首先筛选半导体激光管管芯芯片，以 镀金的长方体热沉作为中间载体，此后，以整片的方式在热沉上蒸镀焊料，利用焊料在每 个热沉单位上粘结半导体激光器管芯芯片，粘结完毕后一起放入合金炉，采用金锡焊料， 在280°C 300°C及通氮气保护条件下烧结10秒 60秒，将烧结后粘有芯片的热沉单位 从整片热沉片上切割下来，利用银浆单阵列排布粘结到合金铜层平面边缘上，在半导体激 光器管芯芯片的N面电极上键合金线，将金线连接阴极管脚上，合金铜层作为正极，芯片之 间采用并联阵列排布，数量可以单个或者多个并联。该半导体激光器波长范围为375nm 980nmo如图4和图5所示，该带有多种检测传感器和保护装置的半导体激光器模块，包括 基板100，基板100上设置有半导体激光器单元10，其用于产生激光并安装于基板，在该单 元10的临近位置设置有温度传感器20，该温度传感器20用于检测激光器的实际工作温度， 为恒温控制和过温报警提供温度检测采样信号；在基板上与半导体激光器单元出射位置设 置有光功率传感器30，其作用是检测激光器的实际光功率，为外部提供激光功率反馈采样 信号；包括光学聚焦镜组87、偏振本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有多种检测传感器和保护装置的半导体激光器模块，其特征在于：包括基板（１００），基板（１００）上设置有半导体激光器单元（１０），其用于产生激光并安装于基板，在该单元（１０）的临近位置设置有温度传感器（２０），该温度传感器（２０）用于检测激光器的实际工作温度，为恒温控制和过温报警提供温度检测采样信号；在基板上与半导体激光器单元出射位置设置有光功率传感器（３０），其作用是检测激光器的实际光功率，为外部提供激光功率反馈采样信号；包括光学聚焦镜组（８７）、偏振耦合器（８８）、快慢光轴准直模块（８９）组成的光学组件，设置于半导体激光器单元（１０）的出射光路轴线上，作用是将半导体激光器产生的激光通过该光学组件聚焦发射于光纤连接器（４０）的中心轴上，同时保证当外部光纤旋接到光纤连接器（４０）时，能聚焦于光纤中心端面上，达到最大的光传输效率；同时在光纤连接器（４０）通道中设有光纤插入检测传感器（５０）和光纤接口温度传感器（６０），用来检测输出端光纤是否衔接不良或接口因此引起的温度过高，并将检测到的信号反馈给设备中的控制系统进行处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜毅，吴荣亮，
申请(专利权)人：深圳市雷迈科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]