一种VCSEL激光器的制作方法

本实用新型属于激光器技术领域，具体涉及一种VCSEL激光器。

背景技术：

在半导体激光器领域，根据发光方向与激光芯片所在外延片平面的关系，激光器可划分为垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，简称VCSEL)与边发射半导体激光器(Edge Emitting Laser Diode)两类。其中，垂直腔面发射激光器的发光方向垂直于外延片方向，从反应区的顶面射出，而边发射半导体激光器的发光方向平行于外延片方向，从反应区的边缘射出。

边发射半导体激光器和VCSEL分别具有如下特点：边发射半导体激光器是线性光源，其在垂直方向和水平方向的发散角相差极大，并且其远场光强呈现高斯分布；而VCSEL是圆形光源，其发散角较小，其远场光强近似平顶分布，能量均匀。因此，与边发射半导体激光器相比，VCSEL发射的光线更容易汇聚，并且在远场目标物上能量分布均匀，从而实现高功率的发射。

伴随着发射功率的提高，VCSEL激光器的散热问题一直是困扰本领域工作人员的一个重大难题。芯片温度过高，将严重的影响激光器的工作性能。现有技术是直接将芯片焊接在铜、钨等制成的衬底上，然后再讲衬底焊接在陶瓷、金刚石等制成的绝缘导热片上。一方面由于衬底与绝缘导热片为单面接触，导致其散热效率较低；另一方面由于陶瓷与金属焊接较为困难，为保障陶瓷与金属的焊接，需要在陶瓷生产时先掺入金属颗粒进行成型烧结，这也无疑也增加了成本，费时费力。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种散热性能极好的VCSEL激光器。

为实现上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种VCSEL激光器，包括安装组件和安装在安装组件上的激光发射组件，所述激光发射组件包括由多个VCSEL芯片构成的VCSEL芯片阵列和散热板，所述VCSEL芯片阵列的一面为出光面且出光面的前方设置光学聚光部件，VCSEL芯片阵列另一面与散热板焊接，所述散热板远离VCSEL芯片阵列的一面设置散热器。

所述散热板的一面为金属散热板，另一面为绝缘散热板，所述金属散热板与VCSEL芯片阵列焊接，所述散热器朝向绝缘散热板。

所述金属散热板和绝缘散热板相对的板面分别设置第一阶梯台和第二阶梯台，所述第一阶梯台的尺寸与第二阶梯台的尺寸相配合。所述第一阶梯台朝向第二阶梯台的一面沿金属散热板的宽度方向均匀设置多根杆体，所述杆体沿金属散热板的长度方向延伸。所述第二阶梯台上对应设置多个与杆体相配合的通孔，所述杆体插入通孔内。

优选的，所述安装组件包括两根并排布置的呈正方形的安装条，所述安装条一棱部设置槽口，所述两安装条上的槽口相对。所述散热板两侧的边沿分别位于两安装槽的槽口内并通过压板压紧，所述压板的一侧为朝散热板突出的按压部，另一侧通过螺栓与安装条锁紧。

优选的，所述光学聚焦部件为内壁抛光的锥形的反射镜筒，所述反射镜筒的大尺寸端与VCSEL芯片阵列相对。

优选的，所述光学聚焦部件为凸透镜。

优选的，所述杆体呈圆形或方形。

本实用新型的有益效果集中体现在，能够极大的提高VCSEL激光器的散热性能、降低封装难度。具体来说，本实用新型在使用过程中，构成散热板的绝缘散热板和金属散热板相对的板面呈阶梯状，这就增大了二者之间的换热面积，同时采用杆体插入通孔内的方式，一方面进一步增大了绝缘散热板与金属散热板的接触面积变大，使得VCSEL芯片阵列工作时发出的热量能快速的传递至绝缘散热板，另一方面使得绝缘散热板与金属散热板之间的连接极为稳定。和传统的将金属散热板和绝缘散热板焊接的方式相比，封装难度更低。从而大大的降低了VCSEL激光器的生产成本和提高了VCSEL激光器的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中A部放大图；

图3为安装条的结构示意图；

图4为图1中所示结构的B-B向视图。

具体实施方式

结合图1-4所示的一种VCSEL激光器，包括安装组件和安装在安装组件上的激光发射组件，所述激光发射组件包括由多个VCSEL芯片构成的VCSEL芯片阵列1和散热板，所述VCSEL芯片阵列1的一面为出光面且出光面的前方设置光学聚光部件，VCSEL芯片阵列1另一面与散热板焊接，所述散热板远离VCSEL芯片阵列1的一面设置散热器3。如图1中所示，VCSEL芯片阵列1朝上的一面也就是出光面，光学聚光部件与VCSEL芯片阵列1的出光面相对，朝下的一面与散热板直接焊接。光学聚光部件可将VCSEL芯片阵列1发射的激光进行汇聚，从而提高本实用新型的发射功率密度，常用的光学聚光部件如：凸透镜、导光锥等，凸透镜、导光锥的尺寸与VCSEL芯片阵列1的尺寸相配合，可将VCSEL芯片阵列1的出光面完全覆盖，避免激光逃逸。当然，光学聚光部件也可以是内壁抛光的锥形的反射镜筒12，所述反射镜筒12的大尺寸端与VCSEL芯片阵列1相对。

所述散热板的一面为金属散热板4，另一面为绝缘散热板5，所述金属散热板4与VCSEL芯片阵列1焊接，所述散热器3朝向绝缘散热板5。结合图1和2所示所述散热板由金属散热板4和绝缘散热板5共同构成，金属散热板4与VCSEL芯片阵列1焊接，绝缘散热板5通过散热器3进行散热，如图1所示，散热器3通常是朝向绝缘散热板5的风扇。

所述金属散热板4和绝缘散热板5相对的板面分别设置第一阶梯台6和第二阶梯台7，所述第一阶梯台6的尺寸与第二阶梯台7的尺寸相配合。也就是说金属散热板4和绝缘散热板5通过第一阶梯台6和第二阶梯台7可实现完全的扣合。所述第一阶梯台6朝向第二阶梯台7的一面沿金属散热板4的宽度方向均匀设置多根杆体8，所述杆体8沿金属散热板4的长度方向延伸。所述的金属散热板4的宽度方向也就是图4中所示的左右方向，长度方向也就是图1中所示的左右方向。所述第二阶梯台7上对应设置多个与杆体8相配合的通孔，所述杆体8插入通孔内，所述杆体8呈圆形或方形，通孔与杆体8相配合，当杆体8呈圆形时，金属散热板4与绝缘散热板5之间的散热面积更大，当杆体8呈方形时，金属散热板4与绝缘散热板5之间的连接限位更加的稳定。

本实用新型在使用过程中，构成散热板的绝缘散热板5和金属散热板4相对的板面呈阶梯状，这就增大了二者之间的换热面积，同时采用杆体8插入通孔内的方式，一方面进一步增大了绝缘散热板5与金属散热板4的接触面积变大，使得VCSEL芯片阵列1工作时发出的热量能快速的传递至绝缘散热板5，另一方面使得绝缘散热板5与金属散热板4之间的连接极为稳定。和传统的将金属散热板4和绝缘散热板5焊接的方式相比，封装难度更低。从而大大的降低了VCSEL激光器的生产成本和提高了VCSEL激光器的使用寿命。

本实用新型的安装组件用于安装激光发射组件，所述的安装组件可以是两根槽口相对的U形槽，散热板两侧的边沿位于两U形槽内，U形槽的两端通过堵头封堵。为了提高安装组件的通用性，更好的做法是，如图3所示，所述安装组件包括两根并排布置的呈正方形的安装条9，所述安装条9一棱部设置槽口10，所述两安装条9上的槽口10相对。所述散热板两侧的边沿分别位于两安装槽的槽口10内并通过压板11压紧，所述压板11的一侧为朝散热板突出的按压部，另一侧通过螺栓与安装条9锁紧。这样一来，在封装时，本实用新型的安装组件一方面就能适应各种厚度的散热板，另一方面降低了散热板加工精度的要求。

本实用新型的在组装过程中，通常是先在金属散热板4上焊接VCSEL芯片阵列1，然后沿横向将绝缘散热板5第二阶梯台7上的通孔套接在杆体8上构成完整的散热板，接着将散热板两侧的边沿放置在槽口10内，最后利用螺栓上紧压板11，使压板11将散热板压紧。