半导体光纤耦合激光器的制作方法

[0001]
本发明涉及半导体激光技术领域，具体而言，涉及一种半导体光纤耦合激光器。


背景技术：

[0002]
目前的多芯片高功率半导体激光器，通常采用多个芯片焊接到陶瓷热沉后，通过小热沉焊接到带有阶梯的热沉上，通过快慢轴整形后耦合进入光纤以获得高功率输出，在这个过程中，若芯片散热不好，热量没及时导出，会导致热量堆积，导致芯片结温升高，除导致输出波长及谱宽发生偏移，芯片使用寿命下降外，还会导致芯片输出光束质量下降，导致光纤耦合模块耦合效率下降，模块烧毁等现象。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的在于提供一种半导体光纤耦合激光器，其能够提高半导体激光器的散热效率。
[0004]
本发明的实施例是这样实现的：
[0005]
本发明提供一种半导体光纤耦合激光器，包括主壳体，所述主壳体上设置有容纳槽，所述容纳槽的槽底设置有安装台阶；所述主壳体上设置有多条散热通道，所述散热通道的长度方向与所述安装台阶的上升方向同步。
[0006]
在可选的实施方式中，安装同一种部件的所述安装台阶的棱边距离所述散热通道的中心距离相等。
[0007]
在可选的实施方式中，所述散热通道的出入口设置在所述主壳体的底侧面上。
[0008]
在可选的实施方式中，多条所述散热通道之间通过横向通道连通。
[0009]
在可选的实施方式中，所述安装台阶包括芯片台阶、慢轴准直镜台阶、反射镜粘接台阶和漏光遮挡台阶；
[0010]
所述芯片台阶、所述慢轴准直镜台阶、所述反射镜粘接台阶均成对设置，且对称设置在所述漏光遮挡台阶的两侧。
[0011]
在可选的实施方式中，所述反射镜粘接台阶的长度方向与所述漏光遮挡台阶的长度方向所成的夹角为锐角。
[0012]
在可选的实施方式中，所述芯片台阶、所述慢轴准直镜台阶和所述反射镜粘接台阶的高度依次降低。
[0013]
在可选的实施方式中，所述散热通道分别与所述芯片台阶、所述慢轴准直镜台阶相对应设置。
[0014]
在可选的实施方式中，所述容纳槽的槽底设置有安装底面，所述安装底面连接所述安装台阶的最低阶。
[0015]
在可选的实施方式中，所述安装底面上设置有偏振棱镜、凸透镜、凹透镜和耦合透镜；
[0016]
所述偏振棱镜、所述凸透镜、所述凹透镜和所述耦合透镜依次排列设置，形成激光
的光路装置。
[0017]
本发明实施例的有益效果是：
[0018]
通过在容纳槽的底部设置散热通道，且将散热通道的设置方向与安装台阶的上升方向同步，使得冷却介质通过散热通道时，能够对设置在安装台阶上的芯片进行散热，提高了半导体激光器的散热效率，进而保证芯片输出光束的质量，以及芯片的使用寿命。
附图说明
[0019]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0020]
图1为本发明实施例提供的半导体光纤耦合激光器的主壳体的俯视图；
[0021]
图2为图1的a-a剖视图；
[0022]
图3为图1的b-b剖视图；
[0023]
图4为图3的c-c剖视图；
[0024]
图5为图1的立体结构示意图；
[0025]
图6为本发明实施例提供的半导体光纤耦合激光器的俯视图。
[0026]
图标：1-主壳体；2-固定耳；3-固定孔；4-芯片台阶；5-慢轴准直镜台阶；6-反射镜粘接台阶；7-漏光遮挡台阶；8-安装底面；9-横向通道；10-容纳槽；11-散热通道；12-排液口；13-进液口；14-芯片；15-慢轴准直镜；16-小反射镜；17-大反射镜；18-偏振棱镜；19-平凹柱面镜；20-平凸柱面镜；21-耦合透镜；22-支架；23-端帽光纤；24-光纤尾套；25-剥离上盖；26-陶瓷绝缘电极。
具体实施方式
[0027]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0028]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0030]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理
解为指示或暗示相对重要性。
[0031]
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0032]
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0033]
下面结合图1-图6，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0034]
本发明提供一种半导体光纤耦合激光器，包括主壳体1，所述主壳体1上设置有容纳槽10，所述容纳槽10的槽底设置有安装台阶；所述主壳体1上设置有多条散热通道11，所述散热通道11的长度方向与所述安装台阶的上升方向同步。
[0035]
在本实施例中，通过多条散热通道11的设置，使得其能够对设置在安装台阶上的芯片14进行散热，进而提高芯片14的散热效率，能够避免由于芯片14散热不良而导致的电光转化率偏低、使用环境严苛、使用寿命短的问题。
[0036]
具体的，在本实施例中，主壳体1一体成型设置，容纳槽10的槽底为热沉，进而避免了对热沉进行外框安装，简化了半导体光纤耦合激光器的制程工艺，也方便对多芯片14高功率半导体光纤耦合激光器的上盖进行安装，并有利于上盖及外框的散热。
[0037]
在本实施例中，主壳体1的材质为高导热效率金属，为方便焊接，在金属表面进行电镀镍后再镀金，方便cos与热沉的铟焊。
[0038]
其中，cos为将芯片14焊接到陶瓷辅助热沉后，形成的结构。
[0039]
在本实施例中，在主壳体1上设置有气密封装孔，方便多芯片14高功率半导体光纤耦合激光器的检漏及气密封装。
[0040]
在本实施例中，在主壳体1上还设置有电极焊接孔，能够将带陶瓷绝缘引线电极焊接到该热沉上，方便加电。
[0041]
在可选的实施方式中，所述散热通道11的出入口设置在所述主壳体1的底侧面上。
[0042]
在本实施例中，在主壳体1的底部分布两路冷却液的进出口，方便作为光纤激光器的泵源时，与光纤激光器水冷板的连接，冷却液通过光纤激光器水冷板后直接进入多芯片14高功率半导体光纤耦合激光器中，不需要额外的管路连接。
[0043]
具体的，在本实施例中，散热通道11的进液口13在下端，排液口12在上端，能够最大程度的将芯片14的热量导走。
[0044]
在本实施例中，将进液口13和排液口12均设置在主壳体1的底部，能够便于冷却液供给装置的安装连接。
[0045]
在本实施例中，散热通道11的加工方式为钻孔。
[0046]
在钻孔后，形成散热通道11，再在主壳体1的下表面进行钻孔，形成进液口13和排液口12，与散热通道11连通，通过进液口13和排液口12与水冷板连通。
[0047]
散热通道11的钻孔处用铜堵头采用银铜焊接到主壳体1上。
[0048]
在本实施例中，芯片14对应芯片台阶4的焊接面，距离散热通道11的中心距离相等，使得散热通道11的导热效率最高。
[0049]
具体的，芯片14对应的芯片台阶4的棱边，距离散热通道11的中心轴线的距离相等，使得芯片台阶4上的芯片的散热效率相同，且导热效率最高。
[0050]
在本实施例中，安装台阶的整体高度为始终爬升，不会出现上下波动，以保证芯片14的散热效率。
[0051]
在可选的实施方式中，多条散热通道11之间通过横向通道9连通。
[0052]
在本实施例中，通过横向通道9将多条散热通道11连通后，使得散热通道11形成一个散热网路，进而进一步提高了散热的效率。
[0053]
在可选的实施方式中，所述安装台阶包括芯片台阶4、慢轴准直镜台阶5、反射镜粘接台阶6和漏光遮挡台阶7；所述芯片台阶4、所述慢轴准直镜台阶5、所述反射镜粘接台阶6均成对设置，且对称设置在所述漏光遮挡台阶7的两侧。
[0054]
具体的，这样的设置，使得芯片14分别设置在漏光遮挡台阶7的相对两侧，拉大了芯片之间的距离，进而能够增加芯片的散热效率。
[0055]
具体的，在本实施例中，通过铟焊的方式，将cos焊接在芯片台阶4上，的芯片台阶4的两侧分别设置有慢轴准直镜台阶5和快轴准直镜台阶，分别用于对慢轴准直镜15和快轴准直镜进行粘接，漏光遮挡台阶7设置在慢轴准直镜15远离cos的一侧。
[0056]
更具体的，在本实施例中，两排cos采用分离的两侧散热通道11进行冷却，其中，散热通道11为斜通道，芯片14对应的芯片台阶4距离散热通道11的中心距离相等，并且散热通道11位于芯片台阶4的正下方。每个cos与散热通道11的中心距离相等，cos与散热通道11的中心距离拉近，弥补了芯片14散热不一致导致芯片14失效的问题。两排芯片14距离拉远，成对称分布，分别由不同的散热通道11进行冷却。每一个cos对应一个快轴准直镜、一个慢轴准直镜15，通过分立于反射镜粘接台阶6上的小反射镜16沿快轴准直镜合成两列光斑。两排cos对向出光，容纳槽10底部的中部的漏光遮挡台阶7面可以有效的抑制对向cos经小反射镜16反射后漏出的光入射到该cos的腔面上，避免使芯片14损坏。主壳体1上带有气密封装孔，方便多芯片14高功率半导体光纤耦合激光器的检漏及气密封装。主壳体1上还设置有电极焊接孔，将带陶瓷绝缘电极26焊接到主壳体1上，方便加电。
[0057]
在可选的实施方式中，所述反射镜粘接台阶6的长度方向与所述漏光遮挡台阶7的长度方向所成的夹角为锐角。
[0058]
在本实施例中，小反射镜16通过粘接设置在反射镜粘接台阶6上，且单个的反射镜粘接台阶6的长度与漏光遮挡台阶7的爬升方向之间形成一定的夹角，且夹角为锐角。
[0059]
具体的，在本实施例中，夹角为45
°
。
[0060]
需要指出的是，夹角的角度可以是45
°
，但其不仅仅局限于45
°
，其还可以是其他的角度，如30
°
、60
°
等，只要反射镜粘接台阶的长度方向与漏光遮挡台阶的长度方向之间具有锐角的夹角即可。
[0061]
具体的，在本实施例中，漏光遮挡台阶7的相对两侧均设置有反射镜粘接台阶6，且对称设置。
[0062]
在可选的实施方式中，所述芯片台阶4、所述慢轴准直镜台阶5和所述反射镜粘接台阶6的高度依次降低。
[0063]
在可选的实施方式中，所述散热通道11分别与所述芯片台阶4、所述慢轴准直镜台阶5相对应设置。
[0064]
具体的，在本实施例中，在芯片台阶4的下方、慢轴准直镜15的下方相对应的设置散热通道11，通过散热通道11直接对芯片台阶4上焊接的芯片14进行散热，对慢轴准直镜台阶5上的慢轴准直镜15进行散热，保证了激光器的主体散热性能。
[0065]
在可选的实施方式中，所述容纳槽10的槽底设置有安装底面8，所述安装底面8连接所述安装台阶的最低阶。
[0066]
具体的，在安装底面8上设置激光器的其他零部件，以保证激光器的正常使用和正常功能。
[0067]
在可选的实施方式中，所述安装底面8上设置有偏振棱镜18、凸透镜、凹透镜和耦合透镜21；所述偏振棱镜18、所述凸透镜、所述凹透镜和所述耦合透镜21依次排列设置，形成激光的光路装置。
[0068]
具体的，在本实施例中，其中一列光斑直接通过偏振棱镜18，另一列光斑经大反射镜17反射后，经偏振棱镜18反射后与另一列光斑重合成一列光斑，经平凹柱面镜19，平凸柱面镜20，耦合透镜21聚焦进入端帽光纤23中，端帽光纤23的另一端穿过剥离上盖25的下方，与光纤尾套24连接。
[0069]
在本实施例中，剥离上盖25能够防止未进入光纤的光散射到其他的镜片上。
[0070]
具体的，在本实施例中，耦合透镜21采用支架22粘接。
[0071]
具体的，在本实施例中，安装底面8上由于设置的零部件发热率较低，其下方可以不设置散热通道11，而只是只设置有安装台阶的底部设置多路散热通道11进行散热。
[0072]
底部进出水，内部多通道的宏通道水冷多芯片14高功率半导体光纤耦合激光器结构非常适合用于高功率半导体光纤耦合激光器。
[0073]
在可选的实施方式中，所述主壳体1的相对两侧设置有固定耳2。
[0074]
具体的，在本实施例中，固定耳2为五个，设置在主壳体1的侧部，在固定耳2上设置固定孔3，通过螺栓等固定件穿过固定孔3后，将固定耳2进行固定，进而实现对半导体光纤耦合激光器的固定。
[0075]
需要指出的是，在本实施例中，主壳体1的固定方式可以是通过固定耳2进行固定，其也可以是使用其他的固定方式，其只要能够实现将主壳体1进行固定即可。
[0076]
本发明实施例的有益效果是：
[0077]
通过在容纳槽10的底部设置散热通道11，且将散热通道11的设置方向与安装台阶的上升方向同步，使得冷却介质通过散热通道11时，能够对设置在安装台阶上的芯片14进行散热，提高了半导体激光器的散热效率，进而保证芯片14输出光束的质量，以及芯片14的使用寿命。
[0078]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。