专利名称：垂直腔面发射激光器侧面泵浦源及其制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体光电子学技术领域，具体涉及一种垂直腔面发射激光器侧面泵浦源及其制作方法。
背景技术：
半导体激光器可以分为边发射和面发射两种。其中，边发射半导体激光器目前已发展的比较成熟，然而，由于其光束是椭圆形的，在相互垂直的两个轴上发散角相差比较大，光束质量比较差，因此，在使用时需使用复杂昂贵的光束整形系统。垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种垂直表面出光的新型激光器。与传统边发射激光器不同的结构带来了许多优势小的发散角和圆形对称的远、近场分布使其与光纤的 耦合效率大大提高，而不需要复杂昂贵的光束整形系统，现已证实与多模光纤的耦合效率竟能大于90% ;光腔长度极短，导致其纵模间距拉大，可在较宽的温度范围内实现单纵模工作，动态调制频率高；腔体积减小使得其自发辐射因子较普通端面发射激光器高几个数量级，这导致许多物理特性大为改善。随着垂直腔面发射激光器制备工艺的发展，功率逐渐提高，用于背面泵浦成为可能，而且由于垂直腔面发射激光器具有成本低廉、光谱特性和光束质量好以及可靠行稳定的特性，使其成为未来侧面泵浦的一个重要方向。提高激光器侧面泵浦源输出功率的一个重要方法是增加其出光单元。但鉴于一方面，边发射半导体激光器集成度低，光束质量差，温度可靠性不好；另一方面，侧面泵浦源有体积的限制，而且增加发光单元也会增大驱动电源；导致现有的边发射半导体激光器不适合用于侧面泵浦源。
发明内容
本发明为了解决边发射半导体激光器不适合用于侧面泵浦源的缺点，提出一种垂直腔面发射激光器侧面泵浦源及其制作方法。本发明解决技术问题所采取的技术方案如下—种垂直腔面发射激光器侧面泵浦源，包括内有制冷液体的大通道热沉，所述大通道热沉的上端设有水平安装面，绝缘热沉，以及垂直腔面发射激光器列阵；在所述绝缘热沉内镀制有金属薄膜；所述垂直腔面发射激光器列阵与所述金属薄膜通过金丝引线连接。在上述技术方案中，所述的垂直腔面发射激光器列阵为正四面形或者正六角形的单管排列结构。在上述技术方案中，多个所述金属薄膜中间设有间隔，所述金丝引线可在所述金属薄膜的三个边将相邻的所述金属薄膜连接。在上述技术方案中，所述大通道热沉的长X宽X高为30mmX6. 8mmX 10mm。在上述技术方案中，每个垂直腔面发射激光器列阵包括多个发光单元，每个所述发光单元由下至上依次包括下电极；衬底；下布拉格反射镜；有源层；侧氧化层；上布拉格反射镜；上电极。在上述技术方案中，所述下布拉格反射镜和所述上布拉格反射镜可以分别替换为介质反射镜。一种垂直腔面发射激光器侧面泵浦源的制作方法，包括以下步骤首先，在大通道热沉的上端水平安装面上，使用导电性好的材料与绝缘热沉紧密结合；然后，在绝缘热沉的上表面区域，使用蒸镀技术制备金属薄膜，用于传导电流；再然后，在每个固定的区域内蒸镀焊料，将垂直腔面发射激光器列阵与所述金属薄膜焊接；最后，在所述金属薄膜三个边打上金丝引线，连接相邻的所述金属薄膜。 在上述技术方案中，在将垂直腔面发射激光器列阵与所述金属薄膜焊接的步骤中，所述焊料可以是In或AuSn。本发明的有益效果是在不提高驱动电流的情况下，增加出光单元数量，增大出光功率。由于每个列阵都有三边金丝引线，提高了可输入电流上线。使用新结构使结构紧凑，光束质量明显改善。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。图I为本发明的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源的结构示意图；图2为本发明的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源的正视图；图3为本发明的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源的俯视图；图4为本发明的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源的右视图；图5为本发明的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源中，垂直腔面发射激光器列阵的结构示意图；图6为本发明的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源中，绝缘陶瓷片结构示意图；图7为本发明的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源中，绝缘陶瓷片结构右视图；图8为本发明的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源中，大通道热沉结构示意图；图9为本发明的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源中，一个发光单元的结构示意图；图中的附图标记表示为I、大通道热沉；2、绝缘热沉；3、热沉表面的金属薄膜；4、垂直腔面发射激光器列阵；5、金丝引线；6、水平安装面；7、衬底；8、下布拉格反射镜；9、有源层；10、侧氧化层；11、上布拉格反射镜；12、上电极；13、下电极。
具体实施例方式本发明的发明思想为提出一种一维串接结构，在增大出光单元的同时，不显著提高驱动电流，可以在垂直腔面发射激光器三个边进行金丝连接，提高电流上限，而且集成度高，易实现光束的均匀泵浦，使输出光束质量提高。下面结合附图对本发明做以详细说明。如图1-9所示，本发明的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源，包括内有制冷液体的大通道热沉1，所述大通道热沉I的上端设有水平安装面6，绝缘热沉2，以及垂直腔面发射激光器列阵4 ;在所述绝缘热沉2内镀制有金属薄膜3 ;所述垂直腔面发射激光器列阵4与所述金属薄膜3通过金丝引线5连接。多个所述金属薄膜3中间设有间隔，所述金丝引线5可在所述金属薄膜3的三个边将相邻的所述金属薄膜3连接。本发明的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源中，所述垂直腔面发射激光器列阵4为正四面形或者正六角形的单管排列结构。每个垂直腔面发射激光器列阵4包括多个发光单元，如图9所示，每个所述发光单元由下至上依次包括下电极13、衬底7、下布拉格反射 镜8、有源层9、侧氧化层10、上布拉格反射镜11、以及上电极12。本发明的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源，选择导热性较高的紫铜作为大通道热沉I的材料，其长X宽X高为30mmX 6. 8mmX 10mm,在大通道热沉I的两端有水管进口和出口，夕卜径为6mm,内径为4mm,其中心距下表面3. 4mm，处于左右两面的中心。当然，在其他的具体实施方式
中，所述下布拉格反射镜8和所述上布拉格反射镜11可以分别替换为介质反射镜。本发明的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源的制作方法为首先，在大通道热沉I的上端水平安装面6上，使用导电性好的材料与绝缘热沉2紧密结合；然后，在绝缘热沉2的上表面区域，使用蒸镀技术制备金属薄膜3，用于传导电流；再然后，在每个固定的区域内再蒸镀焊料，在回流焊接炉中，将垂直腔面发射激光器列阵4与所述金属薄膜3焊接；焊料可以是In也可以是AuSn ；最后，用金丝球焊机在如图I所示的三个边打上金丝引线5，连接相邻的金属薄膜3。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
权利要求
1.垂直腔面发射激光器侧面泵浦源，其特征在于，包括 内有制冷液体的大通道热沉(1)，所述大通道热沉(I)的上端设有水平安装面(6)，绝缘热沉(2)，以及垂直腔面发射激光器列阵(4)； 在所述绝缘热沉(2)内镀制有金属薄膜(3);所述垂直腔面发射激光器列阵(4)与所述金属薄膜(3 )通过金丝引线(5 )连接。
2.根据权利要求I所述的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源，其特征在于，所述的垂直腔面发射激光器列阵(4)为正四面形或者正六角形的单管排列结构。
3.根据权利要求I所述的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源，其特征在于，多个所述金属薄膜(3 )中间设有间隔，所述金丝引线(5 )可在所述金属薄膜(3 )的三个边将相邻的所述金属薄膜(3)连接。
4.根据权利要求I所述的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源，其特征在于，所述大通道热沉(I)的长X宽X高为3CtamX 6. 8謹X ICtam。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源，其特征在于，每个垂直腔面发射激光器列阵(4)包括多个发光单元，每个所述发光单元由下至上依次包括 下电极(13)； 衬底(7)； 下布拉格反射镜(8)； 有源层(9)； 侧氧化层(10)； 上布拉格反射镜(11)； 上电极(12)。
6.根据权利要求5所述的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源，其特征在于， 所述下布拉格反射镜(8)和所述上布拉格反射镜(11)可以分别替换为介质反射镜。
7.权利要求I所述的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源的制作方法，其特征在于，包括以下步骤 首先，在大通道热沉(I)的上端水平安装面(6)上，使用导电性好的材料与绝缘热沉(2)紧密结合； 然后，在绝缘热沉(2)的上表面区域，使用蒸镀技术制备金属薄膜(3)，用于传导电流；再然后，在每个固定的区域内蒸镀焊料，将垂直腔面发射激光器列阵(4)与所述金属薄膜(3)焊接； 最后，在所述金属薄膜(3)三个边打上金丝引线(5)，连接相邻的所述金属薄膜(3)。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，在将垂直腔面发射激光器列阵(4)与所述金属薄膜(3)焊接的步骤中，所述焊料可以是In或AuSn。
全文摘要
本发明涉及一种垂直腔面发射激光器侧面泵浦源及其制作方法，涉及半导体光电子学技术领域。本发明的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源，包括内有制冷液体的大通道热沉，热沉的上端有水平安装面，绝缘的串接结构热沉，热沉表面的金属薄膜，金丝引线，以及垂直腔面发射激光器面阵。本发明的垂直腔面发射激光器侧面泵浦源，在不提高电流的情况下增加出光面积，提高了功率，且集成度高，光束质量好。
文档编号H01S5/024GK102856790SQ20121031249
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者宁永强, 张金胜, 张金龙, 刘云, 王立军 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所