一种激光器（VCSEL）封装结构的制作方法

本发明涉及一种低感抗、高电光转换效率垂直腔面发射激光器（vcsel）封装结构，属于激光领域。

背景技术：

激光雷达在无人驾驶、agv小车、智能安防、避障等领域应用越来越广泛，本发明主要解决低感抗、高转换效率vcsel激光器封装问题。当前，大多数vcsel激光器都是采用单芯片模块化封装或者同类型芯片的串联封装形式，比如都是n面出光的vcsel或者都是p面出光的vcsel，而这些封装形式会导致电极之间的封装键合引线的增加，驱动回路电感增加，从而导致激光器光脉冲上升沿差。本发明通过把n面出光vcsel激光器芯片和p面出光vcsel芯片串联封装的形式，减少了电极之间的封装键合引线，降低环路的感抗，提升光脉冲上升沿，因为采用了串联封装的形式，激光器电阻增加，使激光器芯片在驱动环路中获得更多的压降，相对应的减小了降低驱动回路中其它电子元器件的压降，进而降低了其它电子元器件的功耗。更进一步的，通过并联两组上述激光器串联封装结构，能进一步降低环路电感，提升激光器光脉冲信号的上升沿。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种低感抗、高电光转换效率垂直腔面发射激光器（vcsel）封装结构，包括氮化铝陶瓷驱动板、n面出光vcsel激光器芯片、p面出光vcsel芯片以及匀光片构成。

本发明所采取的技术方案是：通过把n面出光vcsel激光器芯片和p面出光vcsel芯片串联封装的形式，减少了电极之间的封装键合引线，降低环路的感抗，提升光脉冲上升沿。因为采用了串联封装的形式，导致激光器电阻增加，激光器芯片在驱动环路中获得更多的压降，相对应的减小了降低驱动回路中其它电子元器件的压降，进而降低了其它电子元器件的功耗。进一步的，通过并联两组上述激光器串联封装结构，能进一步降低环路电感，提升激光器光脉冲信号的上升沿。进一步的，在激光器表面封装角度可选的匀光片，可以实现可选角度的均匀照明。

本发明所述陶瓷驱动电路基板是氮化铝陶瓷，厚度0.5mm~1mm，驱动电路可实现1a~40a的峰值电流，电压2v~30v，trigger信号调节范围1ns~1us。

本发明所述的激光器芯片为n面出光和p面出光的vcsel激光器芯片，所述激光器芯片波长为850nm或者940nm。

本发明所述的匀光片角度可选范围在1°~120°。

本发明所产生的有益效果

1、光电集成封装，有效缩短驱动控制电路回路，实现高频窄脉冲激光输出，光光脉冲上升沿更快；

2、体积小，易于模块化集成；

3、驱动峰值电流高，可提供1a~200a的峰值电流，基本单元模块可实现高功率输出，且功率可调；

4、trigger信号同步控制，脉宽调节范围1ns~1us，实现光脉冲信号宽范围调节；

5、通过偏振合束技术和自聚焦透镜光纤耦合技术实现更高的峰值功率输出；

6、由于氮化铝陶瓷基板、无氧铜外壳底座具有非常好的热导率，因此可以迅速导出电子元器件、激光器芯片所产生的热量，使元器件、激光器芯片处在一个较低的温度下工作。

附图说明

图1为本发明激光器封装结构示意图。

图2为本发明激光器子模块串联示意图。

图3为本发明实施例示意图。

图4为本发明匀光片封装位置示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，激光器模块由n面出光vcsel激光器芯片2、p面出光vcsel芯片3、金丝连接线4、陶瓷驱动电路基板1、匀光片5组成。

在本发明实施例中,如图3所示，n面出光芯片2与p面出光芯片3通过金丝连接线4串联封装形成一个子模块，然后将多个串联封装模块并联，一起固定到带有驱动电路的氮化铝陶瓷基板1上，最后将匀光片5贴在激光器芯片2/3的上表面。

技术特征：

技术总结
本发明专利公开了一种低感抗、高电光转换效率垂直腔面发射激光器（VCSEL）封装结构，通过把N面出光VCSEL激光器芯片和P面出光VCSEL芯片串联封装的形式，减小电极之间的封装引线，降低环路的感抗，提升光脉冲上升沿，因为采用了串联封装的形式，激光器电阻增加，使激光器芯片在驱动环路中获得更多的压降，相对应的减小了降低驱动回路中其它电子元器件的压降，进而降低了其它电子元器件的功耗。更进一步的，通过并联两组上述激光器串联封装结构，能进一步降低环路电感，提升激光器光脉冲信号的上升沿。

技术研发人员：董武
受保护的技术使用者：杭州晟创激光科技有限公司
技术研发日：2019.05.26
技术公布日：2019.08.16