一种自制外腔半导体激光器封装外壳的制作方法

本实用新型涉及激光器封装技术领域，尤其涉及一种自制外腔半导体激光器封装外壳。

背景技术：

外腔半导体激光器以其窄线宽、可调谐、频率稳定等优点，在高分辨率激光光谱、检测计量和光纤传感等领域的应用意义重大且前景广阔。通过外腔对现有半导体激光器进行选模从而实现激光器线宽的压窄,是改善激光光谱最简单易行也是最有效的手段。

相比普通的半导体激光器而言，外腔半导体激光器利用在激光出射方向使用光学元器件搭建的外腔进行光束模式选择，当激光器内腔模式、外腔模式以及外腔中滤波片模式重合时，激光出射，从而实现压窄线宽、提高频率稳定度的要求。

现有的外腔半导体激光器在使用过程中，由于没有配置专门的封装外壳，使得外腔中各光学元器件直接暴露在外界空气中，极易受到空气中灰尘污染。而来自外界的机械振动会改变光学元器件的相对位置，影响外腔压窄线宽的效果。由于外腔激光器的外腔部分与激光器是分离的，两者的相对位置以及外腔各光学元器件的相对位置是需要非常精确的，在毫米级别的位置误差都会使外腔激光器压窄线宽的作用失效，而现有的外腔半导体激光器在使用时，无法保证各器件的相对位置，影响了外腔半导体激光器的使用效果，而且在使用过程中，还存在不便携带、不易搬运的问题。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种自制外腔半导体激光器封装外壳，解决现有的外腔激光器在使用过程中存在的容易受到空气中灰尘污染，外界震动容易对各器件的相对位置造成影响，不便携带、不易搬运的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种自制外腔半导体激光器封装外壳，包括长方体结构外壳以及设置在所述长方体结构外壳中用于固定安装激光器的激光器底座，其中所述长方体结构外壳包括封装底板、与所述封装底板连接的四面封装壳体、以及分别所述封装底板和所述四面封装壳体连接的电源接孔面板；所述封装底板的左右两侧分别设有底板凹槽，所述四面封装壳体由顶板以及与所述顶板的三个侧边分别连接的左连接侧板、右连接侧板、前固定侧板组成，其中所述的左连接侧板、右连接侧板上分别设有与所述的底板凹槽相适配的侧板凸牙，所述四面封装壳体通过所述凸牙卡装在所述封装底板的底板凹槽中。

进一步地，所述封装底板包括底板本体以及设置在所述底板本体的左右两端用于将封装底板固定至光学平台上的底板连接耳，所述底板连接耳的中部设有底板固定孔。

具体地，在所述底板本体上还设有用于固定支柱的支柱固定孔。

进一步地，在所述四面封装壳体的前固定侧板上设有用于激光出射的激光输出孔，在所述激光输出孔的四周环设有若干用于将外腔半导体激光器与外部系统连接的外接系统固定孔。

进一步地，在所述电源接孔面板上设有电流源接孔和电压源接孔，其中所述电流源接孔包括激光器电流源接孔和温度控制器电流源接孔。

具体地，在所述底板凹槽的侧壁上设有若干凹槽螺纹孔，在所述侧板凸牙上设有若干与所述凹槽螺纹孔一一对应的凸牙螺纹孔，所述底板凹槽与所述侧板凸牙之间通过第一螺钉进行固定连接。

具体地，在所述封装底板上与所述电源接孔面板的连接端设有若干底板螺纹孔，在所述电源接孔面板上设有若干与所述底板螺纹孔一一对应的第一面板螺纹孔，所述封装底板与所述电源接孔面板之间通过第二螺钉进行固定连接。

具体地，在所述四面封装壳体上与所述电源接孔面板的连接端设有若干封装壳体螺纹孔，在所述电源接孔面板上设有若干与所述封装壳体螺纹孔一一对应的第二面板螺纹孔，所述四面封装壳体与所述电源接孔面板之间通过第三螺钉进行固定连接。

进一步地，所述激光器底座为TO封装激光器底座，所述TO封装激光器底座包括激光器底座本体，在所述激光器底座本体上分别设有用于固定TO激光器的第一激光器固定凹槽和用于将激光器底座固定到平移台的第一平移台固定凹槽；在所述激光器底座本体上还设有用于固定激光器电路板的第一电路板固定孔、用于固定激光器卡环的卡环固定孔以及用于防止激光器外接引脚与固定板连通的第一排针通孔。

进一步地，所述激光器底座为半蝶形封装激光器底座，所述半蝶形封装激光器底座包括垂直设置的第一底座安装部和第二底座安装部，其中所述第一底座安装部设有用于将底座固定到平移台的第二平移台固定凹槽，所述第二底座安装部设有用于固定半蝶形激光器的第二激光器固定凹槽；在所述第二底座安装部上还设有用于固定激光器电路板的第二电路板固定孔以及用于防止激光器外接引脚与固定板连通的第二排针通孔；在所述激光器固定凹槽中设有用于固定半蝶形激光器的激光器固定孔。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

本实用新型提供的自制外腔半导体激光器金属封装外壳，将激光器底座设置在长方体结构外壳中，通过激光器底座将外腔激光器安装固定在长方体结构外壳中，通过长方体结构外壳对外腔激光器进行保护，结构简单，便于进行组装、拆卸操作。

本实用新型提供的自制外腔半导体激光器金属封装外壳，能够为外腔激光器提供良好的机械保护，用以保护外腔激光器中各光学器件免受外界空气中灰尘的污染，通过设置的各个固定孔用来固定外腔激光器的各个器件，以减小其相对位置因外界震动所引起的误差，同时便于外腔激光器在使用过程中携带和转移。

附图说明

图1是本实用新型自制外腔半导体激光器封装外壳的结构示意图；

图2是本实用新型自制外腔半导体激光器封装外壳的底板结构示意图；

图3是本实用新型自制外腔半导体激光器封装外壳的四面封装壳体结构示意图；

图4是本实用新型自制外腔半导体激光器封装外壳的电源接孔面板结构示意图；

图5是本实用新型自制外腔半导体激光器封装外壳的TO封装激光器底座结构示意图；

图6是本实用新型自制外腔半导体激光器封装外壳的半蝶形封装激光器底座结构示意图。

图中：

1：封装底板；101A、102A：底板凹槽；103：底板本体；104：底板连接耳；105：底板固定孔；106：支柱固定孔；107：凹槽螺纹孔；

2：四面封装壳体；201：左连接侧板；202：右连接侧板；203：前固定侧板；204：激光输出孔；205：外接系统固定孔；206：凸牙螺纹孔；201B、202B：侧板凸牙；

3：电源接孔面板；301：电流源接孔；302：电压源接孔；303：第一面板螺纹孔；304：第二面板螺纹孔；

401：激光器底座本体；402：第一激光器固定凹槽；403：第一平移台固定凹槽；404：第一电路板固定孔；405：卡环固定孔；406：第一排针通孔；

501：第一底座安装部；502：第二底座安装部；503：第二平移台固定凹槽；504：第二激光器固定凹槽；505：第二电路板固定孔；506：第二排针通孔；507：激光器固定孔；

6：第一螺钉；7：第二螺钉；8：第三螺钉。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-6所示，本实用新型提供的自制外腔半导体激光器封装外壳，包括长方体结构外壳以及设置在所述长方体结构外壳中用于固定安装激光器的激光器底座，其中所述长方体结构外壳包括封装底板1、与所述封装底板1连接的四面封装壳体2、以及分别所述封装底板1和所述四面封装壳体2连接的电源接孔面板3。

所述封装底板1的左右两侧分别对应设有底板凹槽101A、102A，所述四面封装壳体2由顶板以及与所述顶板的三个侧边分别连接的左连接侧板201、右连接侧板202、前固定侧板203组成，其中所述的左连接侧板201、右连接侧板202上分别设有与所述的底板凹槽101相适配的侧板凸牙201B、202B，所述四面封装壳体2通过所述凸牙201B、202B对应卡装在所述封装底板1的底板凹槽中101A、102A中。

如图2所示，所述封装底板包括底板本体103以及设置在所述底板本体103的左右两端用于将封装底板固定至光学平台上的底板连接耳104，所述底板连接耳104的中部设有底板固定孔105，在所述底板本体103上还设有用于固定支柱的支柱固定孔106。

如图3所示，在所述四面封装壳体的前固定侧板203上设有用于激光出射的激光输出孔204，在所述激光输出孔204的四周环设有若干用于将外腔半导体激光器与外部系统连接的外接系统固定孔205。

如图4所示，在所述电源接孔面板上设有电流源接孔301和电压源接孔302，其中所述电流源接孔301包括用于连接激光器电源的激光器电流源接孔和用于连接温度控制器电源的温度控制器电流源接孔，所述电压源接孔302用于连接压电陶瓷的电源。

具体来说，在所述底板凹槽101A、102A的侧壁上分别设有若干凹槽螺纹孔107，在所述侧板凸牙201B、202B上分别设有若干与所述凹槽螺纹孔107一一对应的凸牙螺纹孔206，所述底板凹槽与所述侧板凸牙卡装后再通过第一螺钉6进行固定连接。

具体来说，在所述封装底板1上与所述电源接孔面板3的连接端设有若干底板螺纹孔，在所述电源接孔面板3上设有若干与所述底板螺纹孔一一对应的第一面板螺纹孔303，所述封装底板1与所述电源接孔面板3之间通过第二螺钉7进行固定连接。

具体来说，在所述四面封装壳体2上与所述电源接孔面板3的连接端设有若干封装壳体螺纹孔，在所述电源接孔面板3上设有若干与所述封装壳体螺纹孔一一对应的第二面板螺纹孔304，所述四面封装壳体2与所述电源接孔面板3之间通过第三螺钉8进行固定连接。

进一步来说，根据选用的不同的外腔激光器，设置在所述长方体结构外壳中的激光器底座的结构也不相同。

如图5所示，若在长方体结构外壳中安装TO激光器，则所述激光器底座采用TO封装激光器底座。所述TO封装激光器底座包括激光器底座本体401，在所述激光器底座本体401上分别设有用于固定TO激光器的第一激光器固定凹槽402和用于将激光器底座固定到平移台的第一平移台固定凹槽403。在所述激光器底座本体401上还设有用于固定激光器电路板的第一电路板固定孔404、用于固定激光器卡环的卡环固定孔405以及用于防止激光器外接引脚与固定板连通的第一排针通孔406。

如图6所示，若在长方体结构外壳中安装半蝶形激光器，则所述激光器底座采用半蝶形封装激光器底座，所述半蝶形封装激光器底座包括垂直设置的第一底座安装部501和第二底座安装部502，其中所述第一底座安装部501设有用于将底座固定到平移台的第二平移台固定凹槽503，所述第二底座安装部502设有用于固定半蝶形激光器的第二激光器固定凹槽504。在所述第二底座安装部502上还设有用于固定激光器电路板的第二电路板固定孔505以及用于防止激光器外接引脚与固定板连通的第二排针通孔506。在所述激光器固定凹槽504中还设有用于固定半蝶形激光器的激光器固定孔507。

本实用新型提供的自制外腔半导体激光器封装外壳的制作及安装方法如下：

首先，设计激光器底座，调节外腔激光器。根据自制激光器的特点及需要，设计激光器底座，将激光器通过激光器底座固定至三维平移台上，并调节外腔激光器使之达到压窄线宽的效果，确定外腔激光器的整体尺寸，确定各个用于固定外腔激光器的支柱的位置。

其次，测量距离，绘制图纸。在外腔激光器调节完成后，测量外腔激光器的体积，确定封装底板的长度、宽度以及四面封装壳体的高度，测量外腔支柱的相对距离，确定固定支柱的各螺纹孔在封装底板上的位置及相对位置，并考虑激光器线路布置和各引线接口的位置安排，绘制封装外壳各组成部分的图纸。

然后，制作模型，修改完善。根据绘制的封装外壳各组成部分的图纸使用绘图软件对各组成部分进行仿真模型制作，并将各个模型进行配合组装、检查干涉等必要步骤修改完善模型，使封装外壳整体封装时各组件之间镶嵌配合尺寸误差在1mm以下。

再然后，实物制作，组装检验。将修改完善后的模型进行机械加工，并将制作成的封装外壳各个组成部分进行组装检验，并将其与外腔激光器进行组合，保证外腔激光器工作在压窄线宽的要求下，封装外壳的作用能达到预期效果。

最后，对封装外壳表面做绝缘处理。待封装外壳与外腔激光器配合达到预期效果后，对封装外壳表面做绝缘处理，防止外界静电对腔体内器件造成静电损伤。

综上所述，本实用新型所述的自制外腔半导体激光器封装外壳，能够为外腔激光器提供机械保护，降低外腔器件受外界空气中灰尘的污染，减小各器件相对位置的误差，便于携带移动。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“中”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。除非另有说明，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。