激光器发射模组的制作方法

本发明涉及半导体激光器，尤其是涉及一种激光器发射模组。

背景技术：

1、车载激光雷达要实现在不同环境条件下稳定可靠的工作性能，对发射端激光模组的性能可靠性要求很高。例如常用的线光斑激光发射模组，需要满足在车规环境条件下具有稳定光束输出，包括发散角、指向性、功率、光谱等等。

2、现有技术中，激光发射模组为了满足车规可靠性要求，一般采取热电制冷器(tec)对激光芯片进行控温的方法，实现激光芯片的稳定输出。

3、但是，对于激光整形光路，由于整形光路的透镜组整体尺寸较大，且与激光芯片之间的距离较大，因此光路部分一般都不进行控温，而是固定在模组框架上；但由于激光芯片部分温度始终保持一致，而整形光路的透镜部分在高低温环境下的温差变化很大，会造成在高温和低温环境下，透镜部分会产生由于热胀冷缩产生与芯片之间相对位置变化；由于激光整形效果对准直透镜与芯片之间的相对位置非常敏感，因此高低温下的发散角和指向性往往会发生较大的变化。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种激光器发射模组，以缓解现有技术中存在的整形光路的透镜部分在高低温环境下的温差变化很大，会造成透镜部分由于热胀冷缩产生与芯片之间相对位置变化，导致高低温下的发散角和指向性变化大的技术问题。

2、本发明提供的一种激光器发射模组，包括：发光单元、光学透镜、整体热沉、热电制冷器和支撑主体；

3、所述发光单元和所述光学透镜均设置于所述整体热沉上，且所述热电制冷器与所述整体热沉连接，所述发光单元发射激光光束，所述光学透镜用于整形所述激光光束，所述热电制冷器对所述整体热沉控温，以使所述发光单元和所述光学透镜的相对位置与所述整体热沉呈相对稳定状态；

4、所述支撑主体位于所述热电制冷器背离所述整体热沉的一端，所述支撑主体与所述热电制冷器连接。

5、在本发明较佳的实施例中，还包括控制单元；

6、所述控制单元与所述热电制冷器电信号连接，所述控制单元能够采集环境温度，所述热电制冷器能够根据环境温度对应对所述整体热沉控温。

7、在本发明较佳的实施例中，所述控制单元包括驱动电路板；

8、所述驱动电路板和所述光学透镜均位于所述整体热沉的表面上，所述发光单元贴装于所述驱动电路板背离所述整体热沉的一侧，所述光学透镜与所述发光单元对应布置。

9、在本发明较佳的实施例中，所述控制单元还包括热敏电阻和控制主体；

10、所述热敏电阻固定于所述驱动电路板背离所述整体热沉的一侧，所述控制主体分别与所述热敏电阻、所述发光单元、所述驱动电路板和所述热电制冷器电信号连接，所述控制主体用于通过所述驱动电路板驱动所述发光单元出光，所述热敏电阻用于采集环境温度，并将此环境温度信息输送至所述控制主体处，所述控制主体对应根据预设指令控制所述热电制冷器对所述整体热沉控温。

11、在本发明较佳的实施例中，还包括导热固定胶层；

12、所述驱动电路板通过所述导热固定胶层与所述整体热沉表面粘接。

13、在本发明较佳的实施例中，所述支撑主体包括底座和支撑机构；

14、所述底座与所述热电制冷器连接，所述支撑机构位于所述底座和所述整体热沉之间，所述支撑机构能够分别与所述底座和所述整体热沉抵接，所述支撑机构能够支撑所述整体热沉，以降低所述整体热沉对所述热电制冷器的力学负载。

15、在本发明较佳的实施例中，所述支撑机构包括缓冲层和隔热层；

16、所述隔热层位于所述缓冲层和所述整体热沉之间，所述底座、所述缓冲层、所述隔热层和所述整体热沉依次连接，所述隔热层用于阻隔所述整体热沉与所述底座的热传递，所述缓冲层用于降低所述隔热层的应力变化。

17、在本发明较佳的实施例中，所述缓冲层的热膨胀系数位于所述底座的热膨胀系数和所述隔热层的热膨胀系数之间。

18、在本发明较佳的实施例中，还包括胶层；

19、所述热电制冷器和所述底座之间通过所述胶层粘接；

20、所述胶层包括导热胶，或，所述胶层包括导热胶和结构胶的组合。

21、在本发明较佳的实施例中，还包括转接块；

22、所述光学透镜与所述转接块固定连接，所述转接块与所述整体热沉固定连接。

23、本发明提供的一种激光器发射模组，包括：发光单元、光学透镜、整体热沉、热电制冷器和支撑主体；发光单元和光学透镜均设置于整体热沉上，且热电制冷器与整体热沉连接，发光单元发射激光光束，光学透镜用于整形激光光束，热电制冷器对整体热沉控温，以使发光单元和光学透镜的相对位置与整体热沉呈相对稳定状态；支撑主体位于热电制冷器背离整体热沉的一端，支撑主体与热电制冷器连接，利用支撑主体能够保证热电制冷器的稳定性，通过整体热沉由热电制冷器(tec)进行控温，因此在不同的环境温度下，发光单元、光学透镜以及整体热沉的温度可以保持基本不变，进而可以保证发光单元与光学透镜之间的相对位置保持基本不变，因此整个激光器发射模组的光输出(包括功率、波长、发散角、光强分布、指向性等)都可以在不同的环境温度下保持稳定，满足了车规可靠性要求，缓解了现有技术中存在的整形光路的透镜部分在高低温环境下的温差变化很大，会造成透镜部分由于热胀冷缩产生与芯片之间相对位置变化，导致高低温下的发散角和指向性变化大的技术问题。

技术特征：

1.一种激光器发射模组，其特征在于，包括：发光单元(100)、光学透镜(200)、整体热沉(300)、热电制冷器(400)和支撑主体(500)；

2.根据权利要求1所述的激光器发射模组，其特征在于，还包括控制单元(900)；

3.根据权利要求2所述的激光器发射模组，其特征在于，所述控制单元(900)包括驱动电路板(901)；

4.根据权利要求3所述的激光器发射模组，其特征在于，所述控制单元(900)还包括热敏电阻(902)和控制主体；

5.根据权利要求3所述的激光器发射模组，其特征在于，还包括导热固定胶层；

6.根据权利要求1-5任一项所述的激光器发射模组，其特征在于，所述支撑主体(500)包括底座(501)和支撑机构(502)；

7.根据权利要求6所述的激光器发射模组，其特征在于，所述支撑机构(502)包括缓冲层(522)和隔热层(512)；

8.根据权利要求7所述的激光器发射模组，其特征在于，所述缓冲层(522)的热膨胀系数位于所述底座(501)的热膨胀系数和所述隔热层(512)的热膨胀系数之间。

9.根据权利要求6所述的激光器发射模组，其特征在于，还包括胶层(600)；

10.根据权利要求1所述的激光器发射模组，其特征在于，还包括转接块(700)；

技术总结
本发明提供了一种激光器发射模组，涉及半导体激光器的技术领域，包括发光单元、光学透镜、整体热沉、热电制冷器和支撑主体；通过整体热沉由热电制冷器(TEC)进行控温，同时设置有起到机械支撑作用的支撑主体，降低整体热沉对TEC的力学负载，可实现在不同的环境温度下，发光单元、光学透镜以及整体热沉的温度可以保持基本不变，进而可以保证发光单元与光学透镜之间的相对位置保持基本不变，提高了发射模组的可靠性，缓解了现有技术中存在的整形光路的透镜部分在高低温环境下的温差变化很大，会造成透镜部分由于热胀冷缩产生与芯片之间相对位置变化，导致高低温下的发散角和指向性变化大的技术问题。

技术研发人员：樊英民,付团伟,屈姣姣,张浩
受保护的技术使用者：西安炬光科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4