一种无热沉半导体激光器的制作方法

本技术属于激光器，具体涉及一种无热沉半导体激光器。

背景技术：

1、半导体激光器是一种用于发射激光的装置，通过内部的光纤激光耦合系统产生并发射激光。在半导体激光器内部，激光二极管芯片一般需要先用贴片机将其安装到陶瓷或钨铜过渡热沉上，组装成cos元件，再通过真空回流焊工艺将cos元件焊接到金属壳体内部。该种技术受限于过渡热沉本身的热导率偏低，约200w/（m*k）,以及过渡热沉及焊接层产生的热阻，导致激光二极管芯片无法有效地将自身产生的热量迅速传递到金属壳体，严重影响了激光二极管芯片的性能及使用寿命。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种无热沉半导体激光器，激光二极管芯片和壳体之间无需设置过渡热沉，提高激光二极管芯片的散热效果，提高半导体激光器的稳定性和使用寿命。

2、为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种无热沉半导体激光器，包括金属壳体、n组激光单元、聚焦透镜和输出光纤，所述金属壳体内设有n个金属安装台，n个金属安装台呈阶梯式排列，金属安装台的台面高度逐级下降；n组激光单元分别安装在n个金属安装台上；激光单元的激光二极管芯片直接焊接在金属安装台的台面上；聚焦透镜位于台面高度最低的金属安装台的一侧，且位于所有激光单元的出光路上；聚焦透镜的焦点位于输出光纤的输入端端面上；所述n为大于1的整数。

3、作为本实用新型实施例的进一步改进，所述激光二极管芯片包括衬底层、正电极和负电极，衬底层的上表面中部设有发光部；正电极和负电极设置在衬底层的上表面，且分别位于发光部的两侧。

4、作为本实用新型实施例的进一步改进，所述衬底层的材料为氮化镓、砷化镓或磷化铟。

5、作为本实用新型实施例的进一步改进，所述激光二极管芯片是采用真空回流焊工艺，使用锡银铜焊料或金锡焊料直接焊接在金属安装台的台面上的。

6、作为本实用新型实施例的进一步改进，所述激光单元包括依次布设的激光二极管芯片、快轴准直透镜、慢轴准直透镜和反射镜。

7、作为本实用新型实施例的进一步改进，两两相邻金属安装台的台面高度差相同。

8、作为本实用新型实施例的进一步改进，所述金属壳体采用无氧铜制成，且金属壳体表面镀金或镀银。

9、与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

10、本实用新型实施例的一种无热沉半导体激光器，集成了多组激光单元，多组激光单元安装在呈阶梯式排列的金属安装台上，多组激光单元输出的光进行空间叠加后再经过聚焦透镜耦合进入输出光纤输出，提高激光强度。激光单元的激光二极管芯片直接焊接在金属安装台上，之间没有设置过渡热沉，从而激光二极管芯片产生的热量直接传递到金属安装台和金属壳体上，使得激光二极管芯片得到很好的散热效果，避免激光二极管芯片因散热不良而影响到性能及使用寿命，提高半导体激光器的稳定性和使用寿命。

技术特征：

1.一种无热沉半导体激光器，其特征在于，包括金属壳体（1）、n组激光单元（2）、聚焦透镜（3）和输出光纤（4），所述金属壳体（1）内设有n个金属安装台（11），n个金属安装台（11）呈阶梯式排列，金属安装台（11）的台面高度逐级下降；n组激光单元（2）分别安装在n个金属安装台（11）上；激光单元（2）的激光二极管芯片（21）直接焊接在金属安装台（11）的台面上；聚焦透镜（3）位于台面高度最低的金属安装台（11）的一侧，且位于所有激光单元（2）的出光路上；聚焦透镜（3）的焦点位于输出光纤（4）的输入端端面上；所述n为大于1的整数。

2.根据权利要求1所述的无热沉半导体激光器，其特征在于，所述激光二极管芯片（21）包括衬底层（214）、正电极（211）和负电极（212），衬底层（214）的上表面中部设有发光部（213）；正电极（211）和负电极（212）设置在衬底层（214）的上表面，且分别位于发光部（213）的两侧。

3.根据权利要求2所述的无热沉半导体激光器，其特征在于，所述衬底层（214）的材料为氮化镓、砷化镓或磷化铟。

4.根据权利要求2所述的无热沉半导体激光器，其特征在于，所述激光二极管芯片（21）是采用真空回流焊工艺，使用锡银铜焊料或金锡焊料直接焊接在金属安装台（11）的台面上的。

5.根据权利要求1所述的无热沉半导体激光器，其特征在于，所述激光单元（2）包括依次布设的激光二极管芯片（21）、快轴准直透镜（22）、慢轴准直透镜（23）和反射镜（24）。

6.根据权利要求1所述的无热沉半导体激光器，其特征在于，两两相邻金属安装台（11）的台面高度差相同。

7.根据权利要求1所述的无热沉半导体激光器，其特征在于，所述金属壳体（1）采用无氧铜制成，且金属壳体（1）表面镀金或镀银。

技术总结
本技术提供一种无热沉半导体激光器，属于激光器技术领域。无热沉半导体激光器包括金属壳体、N组激光单元、聚焦透镜和输出光纤，金属壳体内设有N个金属安装台，N个金属安装台呈阶梯式排列，金属安装台的台面高度逐级下降；N组激光单元分别安装在N个金属安装台上；激光单元的激光二极管芯片直接焊接在金属安装台的台面上；聚焦透镜位于台面高度最低的金属安装台的一侧，且位于所有激光单元的出光路上；聚焦透镜的焦点位于输出光纤的输入端端面上。本技术提供的一种无热沉半导体激光器，激光二极管芯片和金属壳体之间无需设置过渡热沉，提高激光二极管的散热效果，提高半导体激光器的稳定性和使用寿命。

技术研发人员：沈佳伟
受保护的技术使用者：江苏希里斯激光光子技术有限公司
技术研发日：20240412
技术公布日：2024/5/27