專利名稱：半導體激光光源的制作方法
技術領域：
說明了一種半導體激光光源。
背景技術：
在文獻DE 10 2007 062 047 Al中說明了一種緊湊殼體。

發(fā)明內容
要解決的問題在于，說明一種具有小幾何尺寸的半導體激光光源。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，該光源具有擁有載體上側的載體。該載體例如通過金屬芯電路板或通過印刷電路板來實現(xiàn)。該載體優(yōu)選地具有至少80W/mK的 平均比熱導率。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，該光源包含至少一個或至少兩個半導體激光器，所述半導體激光器被構造為生成可見輻射，并且安裝在載體的載體上側處。半導體激光器意味著，由激光器發(fā)射的輻射在半導體本體中生成。術語“半導體激光器”優(yōu)選地是指，在半導體激光器的半導體本體之后未布置把在半導體本體中生成的輻射的波長轉換成另一波長的頻率轉換級。換言之，所述至少一個半導體激光器優(yōu)選地是直接發(fā)射所期望波長的組件。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，該光源包括在紅光、綠光以及藍光光譜范圍中發(fā)射的半導體激光器。該半導體激光光源因此包含至少三個尤其是直接在相應光譜范圍中發(fā)射的半導體激光器。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，所述半導體激光器中的至少一個、優(yōu)選所有半導體激光器的共同點是，在輻射方向上后置有光學部件。通過該光學部件尤其是實現(xiàn)從半導體激光光源的例如三個半導體激光器中分別發(fā)射的部分射束被合并成總射束。也就是說，通過該光學部件優(yōu)選地可以實現(xiàn)輻射合并?？偵涫绕涫鞘侵福糠稚涫乃薪孛姹舜酥丿B并且部分射束的走向為相同方向。相同的方向優(yōu)選地是指，半導體激光光源的部分射束的截面的成對重疊例如高達投影面至少50%或至少75%。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，該半導體激光光源包括覆蓋板?；旧嫌稍摳采w板以及由載體來定義體積。該體積被密封地、尤其是氣密地封閉。密封是指，在半導體激光光源的壽命內在體積的內部與體積之外區(qū)域之間不進行氣體交換或不進行顯著的氣體交換。在本申請意義上的密封性尤其是通過如下方式實現(xiàn)的覆蓋板通過金屬焊齊 、通過玻璃焊劑或者通過焊縫與載體或與殼體框架連接。該體積優(yōu)選地被抽空或者被填充惰性氣體、氮氣或干燥空氣。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，所述至少一個半導體激光光源、尤其是優(yōu)選所有半導體激光器、以及光學部件位于該體積中并且被容納在一起。換言之，所述部件在空間上彼此直接相鄰，并且優(yōu)選地不被由固體金屬制成的勢壘彼此隔開。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，該體積的尺寸最高為8mm x 8mm x7mm、尤其是最高5mm x 5mm x 4mm、優(yōu)選最高3mm x 3mm x 4mm、特另Ij優(yōu)選最高2. 5mm x2.5mm x 3mm。在此,最小的值尤其是給定載體上側上的高度。換言之，該體積可完全被具有所述尺寸的長方體包圍。可替代地或附加地，該體積的大小為最高400_3、尤其是最高100mm3、優(yōu)選最高30mm3、特別優(yōu)選最高12mm3。此外,可替代或附加地,該體積在載體上側處的基面測得為最高60mm2、尤其是最高25mm2、優(yōu)選最高10mm2、特別優(yōu)選最高6mm2。在半導體激光光源的至少一個實施方式中，該光源包括具有載體上側的載體以及至少兩個半導體激光器、尤其是分別至少一個在紅光、綠光以及藍光光譜范圍中發(fā)射的半導體激光器。所述半導體激光器安裝在載體上側處。另外，半導體激光光源具有至少一個光學部件，所述光學部件在輻射方向上被布置在至少一個、優(yōu)選所有半導體激光器之后。通過覆蓋板，所述半導體激光器以及光學部件被密封地容納在共同的體積中。該體積的尺寸從三個正交空間方向上來看分別為最高8mm X 8mm x 7mm。由于半導體激光光源的尺寸基本上對應于該體積的尺寸，因此可以通過將半導體激光器以及光學部件共同安裝在該體積中實現(xiàn)特別緊湊的半導體激光光源。此外，可以通過其他措施的不同組合來提高半導體激光光源的緊湊性。這樣的措施尤其是半導體激光器的構造方式、光學部件的布置和構造、以及載體處的供電線路的引導和半導體激光器的接觸方式。通過緊湊的方式同樣可以將另外的部件、如成像單元和安全設備至少間接地安裝在該載體或體積處。通過用于使半導體激光光源緊湊化的不同措施可以將該半導體激光光源用作緊湊的便攜式設備、比如移動電話或小型計算機中的投影單元。利用半導體激光光源尤其是可以生成混合顏色光、優(yōu)選白光。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，光學部件共同地并光學上直接地布置在半導體激光器之后。光學上直接地布置在之后是指，在相應半導體激光器的輻射出射面與光學部件的輻射入射面之間不存在另外的光學有效的部件。尤其是在分別由半導體激光器發(fā)射的部分射束的光路中在半導體激光器與光學部件之間不安裝透鏡、尤其是不安裝所謂的快軸準直透鏡。通過光學部件與半導體激光器之間的僅僅小的距離，可以在體積內放棄光學部件附近的附加透鏡。由此可以提高半導體激光光源的緊湊性并且可以實現(xiàn)特別小的體積。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，光學部件未被安排為減小從半導體激光器發(fā)射的部分射束的發(fā)散性或者由疊加的部分射束形成的總射束的發(fā)散性。換言之，光學部件不用于使輻射聚焦、而是于是優(yōu)選地僅僅用于將部分射束合并成總射束。例如，光學部件僅僅具有平坦成形的輻射入射面和輻射出射面。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，在光學部件之后尤其是布置非旋轉對稱成形的透鏡或者包括多個透鏡的光學系統(tǒng)。所述透鏡可以例如通過連接裝置或焊接直接安裝在光學部件處。但是光學部件優(yōu)選安裝在體積之外、例如覆蓋板處。透鏡或光學系統(tǒng)尤其是被安排為減小總射束的發(fā)散性?？偵涫纳涫孛娴臋E圓率在透鏡或光學系統(tǒng)之后優(yōu)選地小于4、尤其是小于2。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，透鏡或光學系統(tǒng)被安排為生成總射束的線狀射束截面。射束截面的橢圓率于是為尤其是至少10或至少20。例如，半導體激光光源于是可以用在掃描儀或掃描單元中。
根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，該半導體激光光源包括至少兩個半導體激光器，所述半導體激光器發(fā)射相同波長的輻射。尤其是半導體激光光源包括具有多個半導體激光器的光勢壘，所述半導體激光器在運行中以相同波長發(fā)射輻射。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，從半導體激光器發(fā)射的部分射束中的至少兩個部分射束彼此不同地偏振。于是，光學部件是優(yōu)選起偏振選擇性作用的元件，使得尤其是相同波長的部分射束的合并可以通過利用部分射束的不同偏振來進行。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，覆蓋板包括被定向為傾斜于載體的光出射板。載體與光出射板之間的角度α優(yōu)選為45°至85°之間，含45°和85°。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，該光源可以以機械和/或電學方式表 面安裝和/或表面接觸。例如，半導體激光光源可以通過背向載體上側的載體下側通過焊接固定在安裝載體處。通過例如焊接連接，半導體激光光源與安裝載體機械和優(yōu)選熱學地連接。如果載體下側被結構化并且在載體下側存在電印制導線，則半導體激光光源的電接觸也可以與機械和熱學連接同時進行。半導體激光光源尤其是以無接合線的方式來接觸。通過省去接合線，可以減少半導體激光光源的空間需求并且可以實現(xiàn)特別小的體積和小的構造高度。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，該體積中的半導體激光器中的一個或所有以無接合線的方式與載體上側處的分別至少兩個電印制導線以電學或機械方式接觸。接合線的接觸位置通常具有大約2500 μ m2的比較大的空間需求。另外，由于接合線的必要的彎曲度，組件的比半導體激光器的構造高度顯著更大的最低高度是必要的。通過以無接合線的方式接觸半導體激光器，可以更緊湊地構造半導體激光光源并且可以實現(xiàn)特別小的體積。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，載體上側處的電印制導線通過通孔接觸部與載體下側處的電印制導線連接。于是，尤其是將載體下側安排為用于半導體激光光源的表面安裝。通過這樣的印制導線，可以以節(jié)省空間的方式構建半導體激光光源。尤其是可以在載體上側處放棄到外部電接線的電接觸區(qū)域。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，在載體的載體上側處或者在上面施加有該載體的中間載體的上側處安裝成像光學器件。所述成像光學器件例如是簡稱MEMS的微機電鏡，或者是簡稱DOE的衍射光學元件(Diffractive Optical Element)。DOE包括光學衍射光柵并且尤其是被安排為生成時變圖像、例如標志。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，該半導體激光光源包括至少一個接近傳感器。該接近傳感器以節(jié)省空間的方式安裝在載體的載體上側處或中間載體的上側處，并且被安排為檢測半導體激光光源的圖像域中的物體。另外，半導體激光光源包含安全控制電子器件。該安全控制電子器件被安排為根據(jù)接近傳感器的信號減小半導體激光器的輻射功率。尤其是在半導體激光器的最高輻射功率下，在人停留在圖像域中時存在視力損壞的危險。通過與安全控制電子器件協(xié)作的接近傳感器，可以減小視力損壞的危險。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，所述半導體激光器分別被安排為生成至少81m、尤其是至少121m的光通量?？商娲鼗蚋郊拥?，半導體激光光源被安排為總共生成至少251m或至少40的光通量。這樣高的光通量可以通過緊湊地構造半導體激光光源和通過小的熱阻來實現(xiàn)。
根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，該半導體激光光源包括至少一個監(jiān)視二極管，所述監(jiān)視二極管被安排為檢測從半導體激光器發(fā)射的輻射。通過監(jiān)視二極管實現(xiàn)了半導體激光器的活躍的功率調節(jié)、尤其是所發(fā)射的總輻射的顏色校正。該半導體激光光源優(yōu)選地包括恰好一個監(jiān)視二極管，所述監(jiān)視二極管直接或間接地安裝在光學部件處。通過所述恰好一個監(jiān)視二極管來檢測從所述半導體激光器中每一個發(fā)射的部分射束的輻射份額。換言之，從半導體激光器發(fā)射的輻射的份額分別穿過光學部件被引導到該監(jiān)視二極管。通過僅僅一個監(jiān)視二極管可以節(jié)省部件，并且可以以更緊湊的方式構造半導體激光光源并且可以實現(xiàn)特別小的體積。根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，所述半導體激光器中的至少一個具有半導體本體，所述半導體本體在背向載體上側的主側處具有上側金屬化部。該上側金屬化部沿著半導體本體的長度方向優(yōu)選延伸至少50%或至少75%。通過上側金屬化部實現(xiàn)了半導體本體的通電。由此可以放棄半導體本體處的附加的電接觸位置，由此可以以更緊湊的方式構造所述半導體本體并且由此可以實現(xiàn)特別小的體積。 根據(jù)半導體激光光源的至少一個實施方式，上側金屬化部通過至少局部地安裝在本導體本體的長度側處的邊沿金屬化部與載體的載體上側處的電印制導線導電地連接?？商娲蚋郊佑谶呇亟饘倩浚梢陨纱┻^半導體本體的通孔，所述通孔至少部分地被填充導電材料并且該上側金屬化部導電地與載體上側處的印制導線連接。


下面根據(jù)實施例參考附圖進一步闡述在此所述的半導體激光光源。在此，在各個圖中相同的附圖標記說明相同的元件。但是在此未示出比例正確的參考，而是可以為更好的理解而夸大地示出各個元件。圖I至3以及7至16、18和19示出了在此所述的半導體激光光源的實施例的示意 圖4和17不出了半導體激光光源的改動的不意 圖5和6示出了在此所述的半導體激光器的實施例的示意圖；以及 圖20示出了在此所述的半導體激光光源的覆蓋板的實施例的示意圖。
具體實施例方式在圖IA中示出了半導體激光光源I的一個實施例的示意性截面圖并且在圖IB中示出了半導體激光光源I的一個實施例的示意性俯視圖。半導體激光光源I包括具有載體上側20以及與載體上側20相對的載體下側25的載體2。在載體上側20處通過金屬化部形成電印制導線6a、6b。通過連接裝置21將3個半導體激光器3安裝所述印制導線6a、6b中的各兩個處。在根據(jù)圖IB的俯視圖中，半導體激光器3僅僅由虛線示出。半導體激光器3分別部分地與載體上側25處的印制導線6a、6b重疊，參見圖1B。通過該重疊可以實現(xiàn)特別節(jié)省空間的接觸部以及半導體激光器3的緊湊的布置。此外，半導體激光器3是彼此電隔離的，并且可以彼此無關地激勵。半導體激光光源I的外部電接觸是通過接合線19進行的。接合線19安裝在體積10之外的印制導線6a、6b處。此外，在載體下側25處安裝金屬化部7，所述金屬化部優(yōu)選地在整個載體下側25上或在其大部分上延伸，并且通過載體2通過焊接或粘接連接到外部的未示出的安裝載體上。載體2此外優(yōu)選地具有高比熱導率，使得半導體激光器3與未繪出的安裝載體之間的熱阻小?？蛇x地通過載體上側20處的印制導線6a、6b安裝殼體框架18。在例如以金屬或玻璃或利用諸如硅的半導體材料或用塑料構造的殼體框架18處通過密封裝置17固定覆蓋板5。覆蓋板5被構造為對由半導體激光器3生成的輻射為透明。密封裝置17可以是金屬焊劑、玻璃焊劑或焊縫。可選地，在印制導線6a、6b與殼體框架18之間安裝有在圖中未示出的電絕緣層。如果不存在殼體框架18，則覆蓋板5優(yōu)選地直接安裝在載體上側20和印制導線6a、6b處或者與所示不同地安裝在電絕緣層處。通過載體2、殼體框架18以及覆蓋板5將體積10氣密地封閉。體積10例如被填充干燥空氣或氮氣。半導體激光器3與光學部件4a、4b —起共同位于體積10中。覆蓋板
5以及光學部件4a、4b和微機電鏡11在圖IB為簡化圖不而未不出。光學部件4a、4b固定在覆蓋板5處。通過光學部件4a的一部分，可以實現(xiàn)從半導體激光器3發(fā)射的輻射的聚焦。通過光學部件4b的一部分進行射束偏轉和部分射束到總射束Q的射束合并。總射束Q被引導到由微機電鏡11實現(xiàn)的成像單元。從微機電鏡11生成時變圖像9，使得半導體激光光源I可以用作投影儀。圖像9優(yōu)選地通過對圖像面進行逐行或逐列的掃描或者通過利薩如(Lissajous)圖像來生成。同樣可能的是，半導體激光光源I被用作指示設備、例如激光筆。體積10在載體上側20處的基面具有最高2. 5mm x 2. 5mm的尺寸。體積在與載體上側20垂直的方向上的高度為最高I. 5mm。殼體框架18以及覆蓋板5的外部尺寸超過體積10的內部尺寸優(yōu)選最高40%、尤其是最高25%。半導體激光器3的電功耗總共例如為至少IW或者至少2W。半導體激光光源I優(yōu)選地在使用中或在晶片平面上、尤其是在所謂的全晶片工藝中是可組裝或可安裝的。在圖2中示出了半導體激光光源I的另一實施例。載體上側20處的印制導線6a、6b通過電通孔接觸部67a、67b與載體下側25處的相應電印制導線7a、7b連接。通孔接觸部67a、67b從載體上側20的俯視圖上來看位于覆蓋板5附近。載體下側25處的印制導線7a、7b (參見根據(jù)圖2B的底視圖)被構造為直線形的，并且從長度方向來看優(yōu)選地在整個載體上側25上延伸，以便在表面安裝時保證與未示出的安裝載體的高熱接觸。印制導線7a、7b占整個載體下側25的面積份額例如為大于50%或大于75%。與所示不同，同樣可能的是，半導體激光器3不是可單獨激勵的，而是部分或完全電并聯(lián)或串聯(lián)的。相應的電路構造可以通過引導載體上側20處的印制導線6a、6b以及載體下側25處的印制導線7a、7b來實現(xiàn)。光學部件4根據(jù)圖2直接安裝在覆蓋板處5。成像光學器件由衍射光學元件12形成。衍射光學兀件12包括衍射光柵并且被安排為以其成形來表不例如公司標志形式的時不變的圖像。但是圖像的著色可以通過時變地給半導體激光器3通電而是時變的。在根據(jù)圖3的實施例中，通過直接成形在覆蓋板5處的光學部件4進行射束偏轉和射束合并。在體積10之外，在覆蓋板5處安裝用于射束聚焦的透鏡8。透鏡8和/或光學部件4可以也如在其他實施例中那樣與覆蓋板5 —體化成形。在圖4中示出了光源P的改動，其中在體積10中僅僅存在唯一的半導體激光器3。于是，體積10可以被更小地成形,并且例如為最高5mm3或最高2. 5mm3。印制導線6a、6b以及光源P的光學上存在的其他部件優(yōu)選地與半導體激光光源I的所示實施例類似地來構造。因此，還針對光源I'公開了半導體激光光源I的特征，并且反之亦然。在圖5和6中透視地示出了半導體激光器3r、3g、3b的優(yōu)選實施方式。根據(jù)圖5，半導體激光器3r、3g、3b分別具有襯底33，所述襯底33例如用陶瓷形成或由陶瓷制成。在襯底33上分別通過金屬化部構造有兩個電印制導線34n、34p。半導體激光器3r、3g、3b的半導體本體30中的每一個安裝在自己的單獨襯底33上。半導體本體30分別通過印制導線34η例如借助焊劑、譬如AuSn焊劑在朝向襯底33的側被電接觸。從半導體激光器3r、3g、3b發(fā)射的部分射束Tl、T2、T3由箭頭來指示。在半導體本體30的背向襯底33的側分別施加一個上側金屬化部32，所述上側金屬化部32覆蓋半導體本體30的背向襯底33的主側的大部分。在半導體本體30的長度側分別施加有邊沿金屬化部35，借助于所述邊沿金屬化部35將上側金屬化部32與印制導線34p連接。在半導體本體30與邊沿金屬化部35之間優(yōu)選形成未示出的電絕緣中間層。 在根據(jù)圖6的半導體激光器3r的情況下，穿過半導體本體30形成通孔31，其中通孔31環(huán)形包圍半導體本體30的半導體材料，并且至少部分被填充導電材料。在該導電材料與半導體材料之間在通孔31中優(yōu)選地存在圖6中未示出的電絕緣中間層。通過至少部分填充的通孔31，給定了印制導線34p到上側金屬化部32的電連接。在半導體激光器3g、3b的情況下，在半導體本體30的長度側處構造多個凹陷36。在制造半導體激光器3g、3b時，可以沿著長度測通過所述凹陷36形成額定斷裂位置，在所述額定斷裂位置處可以沿著半導體本體30分離。尤其是僅僅在凹陷36中安裝邊沿金屬化部35，所述邊沿金屬化部35將上側金屬化部32與印制導線34p電連接。印制導線34n、34p優(yōu)選地與圖5和6中未示出的位于襯底33的背向半導體本體30的下側處的電連接區(qū)域連接，使得半導體激光器3r、3g、3b可以通過表面安裝(簡稱SMT)安裝在半導體激光光源I的載體上側20處。通過可以無接合線方式來電接觸半導體激光器3r的半導體本體30，所述半導體激光器可以以特別緊湊和節(jié)省空間地制造。例如，半導體本體30的寬度分別為最高180μπκ尤其是50μπι至150μπι之間，含50μπι和150 μ m。沿著長度方向，半導體本體30的伸展例如為400μπι至4000μπι之間，含400μπι和4000 μ m。襯底33的厚度優(yōu)選處于40 μ m至200 μ m之間，含40 μ m和200 μ m。半導體激光器3的總厚度優(yōu)選地處于50 μ m至500 μ m 之間，含 50 μ m 和 500 μ m。圖7中示出了半導體激光光源I的另一實施例。半導體激光光源I在體積10內具有3個監(jiān)視二極管16，所述監(jiān)視二極管16分別被分配給半導體激光器3r、3g、3b之一。通過監(jiān)視二極管16可能的是，實現(xiàn)色彩平衡并且補償半導體激光器3r、3g、3b的功率波動。監(jiān)視二極管7通過載體上側20處的印制導線6c、6d被電接觸。印制導線6c、6d與印制導線6a、6b —樣通過通孔接觸部67與載體下側處的相應印制導線(圖7中未示出)連接。根據(jù)圖7，光學部件4被成形為棍狀。在光學部件4中置入光學涂層40r、40g、40b，所述涂層被構造為分別對部分射束Tl、T2、T3之一為反射性的并且對其他部分射束為透射性的。部分射束T1、T2、T3的小的輻射份額穿過涂層40r、40g、40b到達監(jiān)視二極管16。通過對所有部分射束T1、T2、T3為反射性的其他涂層40d進行總射束Q朝向微機電鏡11的偏轉。同樣可能的是，半導體激光器3r、3g、3b發(fā)射不同地偏振的部分射束T1、T2、T3，并且光學部件4是起偏振選擇性作用的元件。與所示不同，半導體激光光源I例如分別包含兩個半導體激光器，所述半導體激光器在相同波長下以不同的偏振方向進行發(fā)射，并且分別借助于光學部件4被合并。可選地，在半導體激光器3r、3g、3b之后分別布置透鏡8a，所述透鏡8a位于半導體激光器3r、3g、3b與光學部件4之間。但是光學部件4與半導體激光器3r、3g、3b之間的間距優(yōu)選地小得例如為最高600 μ m、最高400 μ m或最高200 μ m,使得可以放棄透鏡8a。根據(jù)圖7，載體上側20處的印制導線6a、6b從載體上側20的俯視圖上來看未延伸到體積10之外。因此，從俯視圖上來看，通孔接觸部67也位于殼體框架18內。由此可能的是，將尤其是由金屬構成的殼體框架18直接施加到載體上側20上。在殼體框架18或在圖7中未示出的覆蓋板5處安裝了另一用于使總射束Q聚焦的透鏡Sb。根據(jù)圖8，在部分射束的合并以后不再進行通過光學部件4對總射束Q的偏轉。印制導線6a、6b以及通孔接觸部67從載體上側20的俯視圖上來看位于殼體框架18之外。 根據(jù)圖9，透鏡8被安裝在光學部件4處并且位于體積10之外。如根據(jù)圖9的實施例中那樣，根據(jù)圖10，印制導線以及通孔接觸部67從載體上側20的俯視圖上來看布置在殼體框架18之內。監(jiān)視二極管16位于半導體激光器3r、3g、3b的背向光學部件4的側處。在根據(jù)圖11的半導體激光光源I的實施例中(參見圖IlA中的截面圖和根據(jù)圖IlB的示意性俯視圖)，在載體下側25處安裝專用集成電路22 (簡稱ASIC)以用于激勵半導體激光器3r、3g、3b。通過電路22進行半導體激光器3r、3g、3b的激勵并且可選地進行監(jiān)視二極管16的信號的分析。根據(jù)圖12，半導體激光光源I具有光學部件4，所述光學部件4配備有光學涂層
40。半導體激光器3r的部分射束Tl從光學部件4中基本上無障礙地被發(fā)射。半導體激光器3b的部分射束T2在朝向半導體激光器3r的側被反射，并且被朝向透鏡8b的方向偏轉，所述透鏡8b在體積10中與光學部件4分開地布置。半導體激光器3g的部分射束T3在光學部件4的背向半導體激光器3r的側通過涂層40朝向透鏡Sb偏轉。優(yōu)選地放棄位于光學部件4與半導體激光器3r、3g、3b之間的透鏡8a。監(jiān)視二極管16直接或間接地安裝在光學部件4處，并且接收半導體激光器3r、3g、3b的穿過光學部件4被朝向監(jiān)視二極管16偏轉的福射部分。半導體激光器3r、3g、3b的各個輻射功率的確定優(yōu)選地在半導體激光器3r、3g、3b僅僅之一運行時例如在總射束Q位于要顯示的圖像域之外時進行。在根據(jù)圖13的半導體激光光源I的實施例中，光學部件4被構造成棱鏡形式。光學部件4的平坦的第一主側41朝向半導體激光器3g。半導體激光器3g的部分射束Tl傾斜地落到第一主側41上，由此進行主側41處的折射。部分射束Tl接著穿過光學部件4并且在平坦的第二主側42處同樣以折射方式出射，并且繼續(xù)朝安裝在體積10之外的透鏡8走向。半導體激光器3r、3b被布置為傾斜于半導體激光器3并且朝向第二主側42。第二主側42被定向為與第一主側41平行。半導體激光器3r的部分射束T3在第二主側42處入射到光學部件4中，并且接著在第一主側41處被反射。從在第一主側41處反射起，部分射束T1、T3的走向一致。半導體激光器3b的部分射束T2在第二主側42處被反射并且通過該反射與部分射束Tl、T3—致地合并成總射束Q。部分射束T2、T3也傾斜地落到第二主側42上。主側
41、42配備有起相應作用的光學涂層(圖13中未示出)。如也在所有其他實施例中那樣，半導體激光器3r、3g、3b與透鏡8相距的間距優(yōu)選被調整為使得部分射束T1、T2、T3在落到透鏡8上時的發(fā)散度、射束直徑和/或方向相等或者近似相等。根據(jù)圖14將光學部件4構造成長方體狀。在光學部件4中置入兩個光學涂層40，所述光學涂層對半導體激光器3g的部分射束Tl起透射性作用，并且對半導體激光器3r、3b的部分射束T2、T3起反射性作用。沿著部分射束Tl的輻射方向，光學部件4的伸展優(yōu)選地為最高800 μ m、尤其是400至700 μ m之間(含400至700 μ m)、尤其是大約600 μ m。體積 10的尺寸在俯視圖上來看為2mm x 2mm。與圖14中所示不同，半導體激光器3g、31■可以在相同波長下發(fā)射部分射束Tl、T2，其中部分射束T1、T2不同地偏振。部分射束Τ1、Τ2的聯(lián)合例如通過如下方式進行位于半導體激光器3g附近的涂層40反射具有第一偏振方向的部分射束T2，并且透射具有第二偏振方向的部分射束Tl。換言之,光學部件4于是也是偏振選擇性部件。如在圖15中所示，半導體激光光源I具有多個集成電路22a、22b、22c，所述集成電路分別通過電線路23彼此連接以及與外部的未繪出的部件連接。電路22a、22b、22c以及載體2與半導體激光器3 —起安裝在安裝載體50的上側上，其中半導體激光器3發(fā)出與安裝載體50的主側平行的部分射束T1、T2、T3。電路22a、22b、22c例如是用于成像光學器件的電子驅動器、半導體激光器3的驅動電子器件和/或視頻信號處理單元。與所示不同，電路22a、22b、22c也直接安裝載體2上。殼體框架18例如具有O. Imm至2. Omm之間(含O. Imm和2. Omm)、優(yōu)選O. 15mm至O. 5mm之間(含O. 15mm和O. 5mm)、尤其是大約300 μ m的厚度。如果殼體框架如圖15中那樣也用于耦合輸出總射束Q，則殼體框架例如用玻璃構成并且至少在總射束Q穿過殼體框架18的區(qū)域中配備有增透層。半導體激光光源I優(yōu)選地具有兩個接近傳感器13a、13b至少之一。接近傳感器13b包括半導體激光光源15、例如在近紅外光譜范圍中發(fā)射的發(fā)光二極管。借助于半導體激光光源15來照明觀測域150，所述觀測域150在由微機電鏡11生成圖像9的圖像域中被覆蓋。如果有物體位于觀測域150中，從半導體激光光源15發(fā)射的輻射被反射回監(jiān)視二極管16b的方向。通過例如集成在電路22a中的安全電子器件14，半導體激光器3r、3b、3g的功率于是可降低，使得例如可以減小人眼處于觀測域150中的危險。在圖15B和15C中詳細示出了接近傳感器13a。微機電鏡11懸掛在鏡載體110a、I IOb處并且以可移動方式安放。在鏡載體I IOb處，成對地安裝監(jiān)視二極管16c、16d，所述監(jiān)視二極管的信號成對地通過電線路23c、23d例如通過差分放大器來分析。監(jiān)視二極管16c、16d位于鏡載體IlOaUlOb的背向光學部件4的背側處(參見圖15B)。 通過該布置實現(xiàn)了，監(jiān)視二極管16c、16d檢測總射束Q的一部分，該總射束Q在總射束Q的另一光路中從物體朝向微機電鏡11的方向反射回來。因此，通過譬如借助于差分放大器分析監(jiān)視二極管16c、16d的信號可以確定總射束Q的光路中是否存在物體。于是，通過安全控制電子器件14可以減小半導體激光器3r、3g、3b的功率。監(jiān)視二極管16c、16d例如基于娃。在根據(jù)圖16的半導體激光光源I的實施例中，與圖15所示不同，優(yōu)選被構造成微機電鏡11的成像光學器件和透鏡8同樣安置在體積10中。殼體框架18配備有窗180,其中總輻射Q通過該窗180離開體積10。在該體積中同樣存在接近傳感器13。監(jiān)視二極管16也位于體積10中。監(jiān)視二極管16中的兩個安裝在光學器件4的背向所分配的半導體激光器3b、3r的側，所述監(jiān)視二極管16中的另一個類似于圖10地同樣如半導體激光器3r、3g、3b那樣布置。電接線例如類似于圖3或圖11那樣進行。覆蓋板5在圖16中未示出。與所示不同并且也如在所有其他實施例中那樣，透鏡8可以是具有多個透鏡的光學系統(tǒng)。穿過光學系統(tǒng)在鏡11處的總射束尤其是具有相對大的射束直徑，或者穿過光學系統(tǒng)在鏡11之前被擴大。射束直徑和/或發(fā)散度于是優(yōu)選地在鏡11之后才減小。換言之，成像光學器件可以存在于于是多個透鏡8中的各個透鏡之間。
可選地，在體積10中尤其是在窗180與半導體激光器3b、3r、3g和/或監(jiān)視二極管16和/或接近傳感器13之間存在射束勢阱45。通過該勢阱，尤其是由監(jiān)視二極管16和/或接近傳感器13至少部分地保持總射束Q的在窗180處反射的份額或者穿過窗180入射的光。體積10優(yōu)選地被抽空。由此可以實現(xiàn)微機電鏡11的高運動速度。此外，半導體激光光源I不含用于微機電鏡11的附加的真空室，由此同樣不出現(xiàn)這樣的真空室的窗處的反射損耗。透鏡8的福射入射面的寬度dl例如處于O. 5mm至4. Omm之間(含O. 5mm和4. 0mm)、尤其是大約2mm。透鏡8的與透鏡8中的總輻射Q的光軸平行的高度d3尤其是處于O. 5mm至2. Omm之間(含O. 5mm和2. 0mm)、優(yōu)選大約I. 0mm。被分配給半導體激光器3g的監(jiān)視二極管16與透鏡8的輻射入射面之間的間距d2優(yōu)選地處于O. 5mm至2. Omm之間(含O. 5mm和
2.Omm)或者O. 75mm至I. 5mm之間(含O. 75mm和I. 5_)、例如為大約I. 25_。體積10的內部尺寸d4、d5為大約4mm x 5. 5mm,載體2的外部尺寸小于8mm x 8mm、尤其是大約4. 5mmX 6mm。半導體激光光源I的總高度小于4mm,體積10優(yōu)選地測得為最高100mm3。在圖17中示出了常規(guī)的激光光源I'。在根據(jù)圖16A中的透視圖中能夠看見覆蓋板5，所述覆蓋板5安裝在安裝載體50處。根據(jù)圖16B，覆蓋板5被除去，亦參見圖16C中的俯視圖。半導體激光器Y的半導體本體30通過接合線19被電接觸。接合線19之一到達上側金屬化部32，所述接合線中的另一個到達印制導線6。半導體激光器3,的這樣的構造需要相對大的空間需求。根據(jù)圖18A中的俯視圖和圖18B中的截面圖的半導體激光光源1，在射束引導和光學構造方面基本上對應于根據(jù)圖16的半導體激光光源I，并且在電接觸方面基本上對應于根據(jù)圖IlA的半導體光源I。另外，半導體光源I包括用于接收視頻信號的數(shù)字ASIC 22a以及尤其是模擬的ASIC 22a，該模擬的ASIC 22a可以包含數(shù)模轉換器，用于激勵微機電鏡11以及用于激勵半導體激光器3。ASIC 22a、22b、22c安裝在覆蓋板5之外和附近，亦參見圖15A?？蛇x地，如也在所有其他實施例中那樣，在體積10中安裝接近傳感器13和/或用于環(huán)境亮度13的傳感器。
在圖19和20B中，能夠看見半導體光源I及其覆蓋板5的透視圖。覆蓋板5包括光出射板501,通過該光出射板501,在總射束Q的運行中在位于覆蓋板5內的微機電鏡11處的反射以后離開半導體光源I。優(yōu)選地，光出射板501局部或全面地配備有增透層、例如針對420nm至660nm的光譜范圍的寬帶增透層。光出射板501、覆蓋板502、側面板503以及背板504優(yōu)選地由相同材料制成，其中光出射板501可以具有較高光學質量。優(yōu)選地，所述部件由玻璃制成，該玻璃在熱膨脹系數(shù)方面與載體2匹配。例如，覆蓋板5和載體2的部件的熱膨脹系數(shù)彼此相差最高25%、或最高10%或最高5%。在此，載體2優(yōu)選地由氮化鋁制成。覆蓋板5粘接或焊接在框架18上或者直接粘接或焊接在載體2上，使得體積10被密封。覆蓋板5的各個部件例如彼此粘接在一起或者被一體化制成。部件的厚度尤其是處于O. 4mm至I. 6mm之間(含O. 4mm和I. 6mm),厚度L2例如為大約O. 5mm,并且厚度L5為大約I. 0mm。長度L3尤其是處于2mm至8mm之間(含2mm和8mm)、優(yōu)選為大約5mm。長度
LI尤其是處于3mm至9mm之間(含3mm和9mm)、優(yōu)選為大約6mm。長度L4尤其是處于2mm至6mm之間(含2mm和6mm)、優(yōu)選為大約4mm。載體2與光出射板501之間的角度α優(yōu)選地處于60°至75°之間、例如為大約67. 5°。在圖20Α中示出了載體復合體200 (英語Wafer (晶片))的示意性俯視圖。載體復合體200例如為直徑大約102mm或大約152mm的氮化鋁板，在所述氮化鋁板上安裝和接觸半導體激光器3。譬如根據(jù)圖20B的覆蓋板5也可以在調節(jié)光學器件以后、但是在將載體復合體200分離成各個半導體光源I以前就已經在保護氣體中或真空中安裝到載體復合體200上。半導體光源I的整個制造基本上于是在載體復合體200中、英語在wafer — level(晶片級)上進行。在此所述的本發(fā)明不受根據(jù)實施例的描述的限制。而是本發(fā)明包括每個新特征以及每種新特征的組合，這尤其是包括權利要求書中的特征的每種組合，即使所述特征或所述組合未在權利要求書或實施例中明確說明時也是如此。本專利申請要求德國專利申請10 2010 012 604. 7的優(yōu)先權，該專利申請的公開內容通過回引結合于此。
權利要求
1.一種半導體激光光源(I)，具有 一具有載體上側(20)的載體(2)， 一至少兩個半導體激光器(3)，其中半導體激光器(3)安裝在載體上側(20)處， 一至少一個光學部件(4)，所述至少一個光學部件(4)在輻射方向上布置在所述半導體激光器(3)中的至少一個之后，以及 一覆蓋板(5)，借助于所述覆蓋板(5)將半導體激光器(3)以及光學部件(4)密封地容納在共同的體積(10)中，并且體積(10)的尺寸為最高8mm x 8mm x7mm, 其中光學部件(4)被安排為將從半導體激光器(3)發(fā)射的部分射束(T)疊加并且將所述部分射束(T)合并成總射束(Q)。
2.根據(jù)權利要求I所述的半導體激光光源(I)， 其中光學部件(4)共同地和直接地以光學方式布置在半導體激光器(3)之后。
3.根據(jù)前述權利要求之一所述的半導體激光光源(I)，所述半導體激光光源(I)包括至少兩個半導體激光器(3)，所述半導體激光器(3)被安排為發(fā)射具有相同波長并且具有不同偏振方向的輻射，并且所述輻射穿過被構造為偏振選擇性的光學部件(4)被合并成共同的射束。
4.根據(jù)前述權利要求之一所述的半導體激光光源(I)， 其中光學部件(4)不減小部分射束或總射束的散射度，并且其中在光學部件(4)之后布置至少一個透鏡(8)。
5.根據(jù)前述權利要求之一所述的半導體激光光源(I)， 所述半導體激光光源(I)能夠以機械和/或電學方式來表面安裝，并且其中半導體激光器(3)從俯視圖上來看在載體上側(20)處的每至少兩個電印制導線(6)上延伸。
6.根據(jù)前述權利要求之一所述的半導體激光光源(I)， 其中半導體激光器(3)中的每一個都以無接合線的方式與載體上側(20)處的每至少兩個電印制導線(6)以電學或機械方式接觸。
7.根據(jù)權利要求6所述的半導體激光光源(I)， 其中載體上側(20)處的電印制導線(6)與同載體上側(20)相對的載體下側(25)處的相應印制導線(7)以電學方式連接，并且載體下側(25)處的印制導線(7)被安排為用于半導體光源(I)的表面安裝。
8.根據(jù)前述權利要求之一所述的半導體激光光源(I)， 其中在載體上側(20)處安裝至少一個成像光學器件，所述成像光學器件 一是微機電鏡(11)，所述微機電鏡(11)被安排為將總射束(Q)投影到時變圖像(9)，和/或 一是衍射光學元件(12)，所述衍射光學元件(12)被安排為將總射束(Q)投影到時不變圖像(9)。
9.根據(jù)前述權利要求之一所述的半導體激光光源(I)， 一所述半導體激光光源(I)在載體上側(20 )處包括至少一個接近傳感器(13 )，所述接近傳感器(13)被安排為檢測半導體激光光源(I)的圖像域中的物體，以及 一所述半導體激光光源(I)包括安全控制電子器件(14)，所述安全控制電子器件(14)被安排為根據(jù)接近傳感器(14)的信號減小半導體激光器(3)的輻射功率，以及一其中接近傳感器(13)位于成像光學器件(11，22)的背側，其中所述背側與成像光學器件(11，22)的反射總射束(Q)的前側相對。
10.根據(jù)權利要求9所述的半導體激光光源(1)，其中用于半導體激光器(3)的驅動電子器件、用于成像光學器件的電子驅動器以及視頻信號處理單元位于載體上側(20)上和/或上面安裝有載體(2)的安裝載體(500)處。
11.根據(jù)前述權利要求之一所述的半導體激光光源(I)， 其中接近傳感器(13)檢測總射束(Q)的被物體反射的部分，或者其中接近傳感器(13)包括在近紅外光譜范圍中發(fā)射的半導體光源(15)并且檢測由該半導體光源發(fā)射并被物體反射的輻射的部分。
12.根據(jù)前述權利要求之一所述的半導體激光光源(I)， 所述半導體激光光源(I)包括恰好一個監(jiān)視二極管(16)，所述監(jiān)視二極管(16)被安排為活躍地重新調節(jié)半導體激光器(3)并且被安裝在光學部件(4)處， 其中從半導體激光器(3)發(fā)射的每一個部分射束(T)的份額穿過光學部件(4)被引導到監(jiān)視二極管(16)。
13.根據(jù)前述權利要求之一所述的半導體激光光源(I)， 其中所述半導體激光器(3)中的至少一個具有半導體本體(30)，所述半導體本體(30)在背向載體上側(20)的主側處具有上側金屬化部(32)，所述上側金屬化部(32)沿著半導體本體(30)的長度方向延伸至少50%， 其中 -上側金屬化部(32 )通過施加在半導體本體(3 )的長度側處的邊沿金屬化部(35 )與載體上側(20)處的電印制導線(6)之一導電地連接，和/或 -上側金屬化部(32)通過通孔接觸部(31)穿過半導體本體(3)與載體上側(20)處的電印制導線(6)之一導電地連接。
14.根據(jù)前述權利要求之一所述的半導體激光光源(I)， 其中至少一個透鏡(8)、成像光學器件以及至少一個監(jiān)視二極管(16)布置在體積(10)中。
全文摘要
在半導體激光光源(1)的至少一個實施方式中，該半導體激光光源包括載體(2)以及至少兩個半導體激光器(3)。所述半導體激光器(2)安裝在載體上側(20)處。另外，半導體激光光源(1)具有至少一個光學部件(4)，所述光學部件(4)在輻射方向上被布置在半導體激光器(3)中的至少一個之后。通過覆蓋板(5)，所述半導體激光器(3)以及光學部件(4)被密封地容納在共同的體積(10)中。該體積(10)的尺寸從三個正交空間方向上來看分別為最高8mm×8mm×7mm。
文檔編號G02B27/10GK102823087SQ201180015346
公開日2012年12月12日 申請日期2011年3月21日 優(yōu)先權日2010年3月24日
發(fā)明者S.盧特根, S.格勒奇 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導體有限責任公司