一种用于光学透镜的安装结构及激光器模块的制作方法

本实用新型属于半导体器件封装领域，具体为一种用于光学透镜的安装结构及采用了该安装结构的激光器模块。

背景技术：

德国LIMO公司生产的光束转换透镜（Beam Transformation System，简称BTS）用于半导体激光器Bar条的光束整形，主要功能是将二极管Bar输出的极端不对称的光束转变为基本对称光束，有利于激光耦合进光纤中。BTS是由并列设置的快轴准直镜和45°斜柱透镜阵列，以及底部的玻璃固定块组成，工作原理如下：半导体激光器光束先经过FAC进行快轴准直，然后再经过45°斜柱透镜阵列，每个光斑会被旋转90°，使光束切割和重排，重排后的光斑在慢轴方向无空间大小的限制，有利于用透镜进行光纤耦合。

一般而言，BTS与半导体激光器的安装方式为：如图1a-图1b所示，快轴准直镜和45°斜柱透镜阵列通过底部的玻璃固定块与激光芯片下端的热沉固定，这种BTS固定方法结构简单紧凑，是目前针对单个巴条半导体激光器阵列最为广泛的光束整形方法。 但是，这种安装方式要求激光芯片下边的热沉必须达到一定的厚度，才能满足BTS的粘接固定，并且BTS固定在激光芯片前端的台阶上，这种方式使得激光芯片的散热较差，限制半导体激光器bar条光纤耦合模块的功率提升。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种用于光学透镜的安装结构，实现了光学透镜的倒置安装，尤其是BTS的倒置安装，降低了热沉厚度，提高了安装BTS后的半导体激光器的前端散热能力。具体的技术方案为：

一种用于光学透镜的安装结构，包括设置在光源上方的固定架，用于安装固定光学透镜，且使得光学透镜置于光源的出光位置。

所述光学透镜包括透光部和安装部，安装部固定于上述固定架上，使得光学透镜的透光部置于光源的出光位置。

所述光学透镜具体为光束转换透镜，其透光部由并列设置的快轴准直镜和45°斜柱透镜阵列构成，安装部为位于透光部底部的玻璃固定块，玻璃固定块固定于固定架上，使得光束转换透镜的快轴准直镜及45°斜柱透镜阵列倒置于玻璃固定块的下方且位于光源的出光位置。

所述固定架具体为设置在光源上方的横梁，横梁的两端或者顶部固定于光源的外部结构件上。

所述横梁的两端通过竖直的延伸支架形成中空的门框结构，门框底部固定于光源的外部结构件上，光学透镜的安装部固定于门框结构上。

一种激光器模块，采用了上述用于光学透镜的安装结构，包括键合有激光芯片的热沉、用于安装光学透镜的固定架以及外部壳体；所述固定架设置在激光芯片的上方，光学透镜包括透光部和安装部，安装部固定于上述固定架上，使得光学透镜的透光部置于激光芯片的出光位置。

所述光学透镜具体为光束转换透镜，其透光部由并列设置的快轴准直镜和45°斜柱透镜阵列构成，安装部为位于透光部底部的玻璃固定块，玻璃固定块固定于固定架上，使得光束转换透镜的快轴准直镜及45°斜柱透镜阵列倒置于玻璃固定块的下方且位于激光芯片的出光位置。

所述固定架具体为设置在激光芯片上方的横梁，横梁固定于激光器模块的外部壳体上。

所述外部壳体具体包括用于放置热沉的基板以及密封所述激光器模块的四壁和上盖板；横梁的安装方式为两端固定于外部壳体的四壁、或者顶部固定于外部壳体的上盖板、或者横梁的两端通过竖直的延伸支架形成中空的门框结构，门框底部固定于所述基板上，光学透镜的安装部固定于门框结构上。

所述光学透镜的透光部底部与热沉底部平齐。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出的倒装BTS的安装结构，不仅降低了热沉厚度，缩小了激光器模块的体积，而且改善激光芯片前端的散热，提升半导体激光器的功率。

附图说明

图1a-图1b为现有技术中BTS的安装结构。

图2a-图2b为本实用新型提出用于光学透镜的安装结构的一个实施例。

图3a-图3b为用于光学透镜的安装结构的实施例二。

图4为应用了上述安装结构的激光器模块结构。

附图标号说明：1-光源， 2-光学透镜，3-快轴准直镜，4-45°斜柱透镜阵列，5-玻璃固定块，6-固定架，7-热沉，8-外部壳体。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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。

本实用新型的用于光学透镜的安装结构包括设置在光源1上方的固定架6，用于安装固定光学透镜2，所述光学透镜2包括透光部和安装部，安装部固定于上述固定架上，使得光学透镜的透光部置于光源的出光位置。

上述光学透镜的透光部和安装部仅为功能性的限定，透光部用于光的传输，安装部用于光学透镜的固定安装，但并不意味着光学透镜一定为明确分割的两个部分；可以理解为，光学透镜既可以为光束转换透镜BTS这样的光学组合体（可以分割出明确的透光部和安装部，具体划分见下文的实施例）；也可以为快轴准直镜FAC，慢轴准直镜这样的传统光学透镜，根据其功能划分出用于粘接的部分为安装部，用于光束传输的部分为透光部。

如图2a所示，光学透镜2具体为光束转换透镜，即BTS，其透光部由并列设置的快轴准直镜3和45°斜柱透镜阵列4构成，安装部为位于透光部底部的玻璃固定块5，玻璃固定块5固定于固定架6上，使得光束转换透镜的快轴准直镜3及45°斜柱透镜阵列4倒置于玻璃固定块5的下方且位于光源1的出光位置。

具体的，玻璃固定块通过粘接方式安装在固定架上。

图2b为图2a的侧视图，可以清楚的看出上述光束转换透镜与光源的位置关系。

所述固定架6具体为设置在光源1上方的横梁，横梁的两端或者顶部固定于光源的外部结构件上。

如图3a所示，所述横梁的两端通过竖直的延伸支架形成中空的门框结构，门框底部固定于光源的外部结构件上，光束转换透镜的玻璃固定块5固定于门框结构上。图3b为图3a的侧视图，可以清楚的看出上述光束转换透镜与所述安装结构的位置关系。

本实用新型还提供了一种应用了上述安装结构的激光器模块，其光源具体为半导体激光器。如图4所示，所述激光器模块包括键合有激光芯片的热沉7、用于安装光学透镜的固定架6以及外部壳体8；所述固定架6设置在激光芯片的上方，光学透镜包括透光部和安装部，安装部固定于上述固定架6上，使得光学透镜的透光部置于激光芯片的出光位置。

具体的，所述光学透镜具体为光束转换透镜，其透光部由并列设置的快轴准直镜和45°斜柱透镜阵列构成，安装部为位于透光部底部的玻璃固定块，玻璃固定块固定于固定架上，使得光束转换透镜的快轴准直镜及45°斜柱透镜阵列倒置于玻璃固定块的下方且位于激光芯片的出光位置。

所述固定架具体为设置在激光芯片上方的横梁，横梁的两端或者顶部固定于激光器模块的外部壳体8上。

所述外部壳体8具体包括用于放置热沉的基板以及密封所述激光器模块的四壁和上盖板；横梁的安装方式包括：1）两端固定于外部壳体的四壁，具体的如图4中，对应于激光芯片的安装位置两侧，外部壳体的四壁向内凸起形成对称的安装块，用于固定安装上述固定架；为了增强固定架的稳固性能，还可以在前述安装块的一侧这只支撑台阶，用于从底部支撑固定架；

2）顶部固定于外部壳体的上盖板，具体为固定架，尤其是横梁的顶部固定于上盖板；

3）所述横梁的两端通过竖直的延伸支架形成中空的门框结构，门框底部固定于所述基板上，光束转换透镜固定于门框结构上。

如图2b或者3b所示，所述光束转换透镜的底部与热沉底部平齐，光束转换透镜的透光部（并列设置的快轴准直镜和45°斜柱透镜阵列）可以抵到上述放置热沉的基板上，与热沉底部平齐；或者上述透光部不接触所述基板，仍与基板保持一定的间隙。相比图1b中的传统方案，本方案降低了热沉的厚度（降低的厚度约为光束转换透镜的玻璃固定块高度），提高了激光芯片的散热能力。