專利名稱：一種大功率半導(dǎo)體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種大功率半導(dǎo)體激光器。
背景技術(shù)：
高功率半導(dǎo)體激光器迭陣以其廣闊的應(yīng)用前景和巨大的潛在市場而成為各國競相追逐的熱點(diǎn)。目前高功率半導(dǎo)體激光器迭陣所面臨的主要問題是激光器的低性能，即激光器的功率、效率、可靠性和穩(wěn)定性、一致性差等問題，這在很大程度上限制了其實際應(yīng)用。激光器的性能除跟外延材料有關(guān)以外，還跟激光器的散熱、封裝有關(guān)。要獲得高穩(wěn)定性、高可靠性、高功率半導(dǎo)體激光器迭陣就必須設(shè)計制作高質(zhì)量激光陣列條和高效散熱結(jié)構(gòu)，同時為了便于廣泛應(yīng)用，封裝結(jié)構(gòu)必須簡單、高效、低成本。
目前在熱沉中設(shè)計的散熱結(jié)構(gòu)一般采用微通道循環(huán)冷卻水的散熱結(jié)構(gòu)，微通道的通流截面積很小，因此為了保證微通道不被堵塞，一般冷卻用水為蒸餾水，這樣造成冷卻成本偏高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種熱沉中冷卻通道的通流面積大，可使用一般軟水進(jìn)行冷卻的大功率半導(dǎo)體激光器。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種大功率半導(dǎo)體激光器，包括熱沉和激光器陣列條，其特征在于所述熱沉為多面體，在所述多面體內(nèi)沿其一個方向設(shè)有貫通整個多面體的通道；所述激光器陣列條固定在與該方向平行的一個面上，在與該面相鄰的至少一個面上固定有導(dǎo)電層；導(dǎo)電層與激光器陣列條電性連接。
所述熱沉為一橫截面為多邊形的柱狀體，沿柱狀體的軸向設(shè)有貫通整個柱狀體的通道。
所述激光器陣列條由一個以上的激光器陣列單元構(gòu)成。
所述激光器陣列條由復(fù)數(shù)個激光器陣列單元串連構(gòu)成。
所述激光器陣列單元包含兩導(dǎo)電部件和夾于兩導(dǎo)電部件之間的發(fā)光芯片。
在本發(fā)明中，有一部分激光器單元上的導(dǎo)電部件與一個面上的導(dǎo)電層電性連接，另一部分激光器單元上的導(dǎo)電部件與另一個面上的導(dǎo)電層電性連接。
所述導(dǎo)電層包含一可附著在熱沉上的絕緣部件以及附著在絕緣部件上的導(dǎo)電構(gòu)件構(gòu)成。
所述導(dǎo)電構(gòu)件包含有成一定夾角的至少兩個以上的導(dǎo)電面，在所述激光器陣列單元上的導(dǎo)電部件與導(dǎo)電層的導(dǎo)電構(gòu)件一個導(dǎo)電面連接的面上，開設(shè)有一與所述導(dǎo)電面相適應(yīng)的凹槽。
所述凹槽的深度與所述導(dǎo)電面的厚度相一致。以保證導(dǎo)電面與激光器陣列條的導(dǎo)電部件接觸的一面平整，提高本發(fā)明的激光器的光學(xué)性能。
為了保證兩個導(dǎo)電面在與激光器陣列條的導(dǎo)電部件和絕緣部件接觸時的平整性，提高激光器光學(xué)性能，其中一個導(dǎo)電面分成脫離的兩部分，一部分為搭片，另一部分為搭邊，所述搭邊與另一個導(dǎo)電面成一定夾角連為一體，所述搭片可搭接在所述搭邊與所述光器陣列單元上的導(dǎo)電部件上的凹槽內(nèi)。
為了將外界冷卻水源接入所述矩形體內(nèi)的通道中，在通道的兩端設(shè)置有接頭。
為了提高冷卻效果，解決激光器的功率、效率、可靠性和穩(wěn)定性、一致性差等問題，所述通道可以直通道，也可以是回轉(zhuǎn)式通道或者是曲折式通道。
本發(fā)明的多個大功率半導(dǎo)體激光器可以進(jìn)行任意形式的組合，如由三個組合成一三角形的激光器，由四個組合成矩形的激光器，以至有多個組合成多邊形的激光器?；蛘邘讉€功率半導(dǎo)體激光器串聯(lián)起來使用構(gòu)成一泵浦激光器。
本發(fā)明的大功率半導(dǎo)體激光器在多面體的熱沉中設(shè)置有流通面積較大的通道，使的通道不容易被堵塞，而且可以采用軟水，也就是工業(yè)用水來冷卻熱沉，降低了激光器的運(yùn)行成本。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
圖1為本發(fā)明的大功率半導(dǎo)體激光器一種狀態(tài)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的激光器陣列單元的一種導(dǎo)電部件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的激光器陣列單元的另一種導(dǎo)電部件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的導(dǎo)電層的一種導(dǎo)電構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明的導(dǎo)電層的另一種導(dǎo)電構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明的導(dǎo)電層的搭片結(jié)構(gòu)示意圖；具體實施方式
為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
附圖1所示的一種大功率半導(dǎo)體激光器，包括熱沉1和激光器陣列條2，熱沉1為一由銅基材料制成的多面體，該多面體優(yōu)選為一橫截面為多邊形的柱狀體，如本具體實施例附圖所示的矩形體，當(dāng)然也可以為橫截面為平行四邊形、菱形、五邊形、六邊形柱狀體等等。
在矩形體內(nèi)沿其縱軸向設(shè)有一貫通整個矩形體的通道11；該通道11為可以是直通道，也可以是回轉(zhuǎn)式通道或者是曲折式通道。本具體實施方式
為直通道，且通道11的流通面積比常規(guī)的微通道要大，這樣使得通道11不容易被堵塞，而且可以采用軟水，也就是工業(yè)用水來冷卻熱沉1，從而降低了激光器的運(yùn)行成本。
激光器陣列條2由多個激光器陣列單元，如三個激光器陣列單元21、22、23以串聯(lián)的方式，采用導(dǎo)熱導(dǎo)電介質(zhì)粘接固定在與通道11平行的一個側(cè)面1a上。在與該側(cè)面1a相鄰垂直的兩個面1b和1c上，也通過導(dǎo)熱導(dǎo)電介質(zhì)粘接固定有絕緣部件31，絕緣部件31為一絕緣板。在絕緣部件31上各通過導(dǎo)熱導(dǎo)電介質(zhì)粘接固定有一塊焊接片32，電源線可以焊接在該焊接片32上。
參見圖2、圖3，每個激光器陣列單元21、22、23均包含兩導(dǎo)電部件211、212和夾于兩導(dǎo)電部件211、212之間的發(fā)光芯片213。發(fā)光芯片213可以發(fā)出一定功率的激光。
與絕緣部件31一起構(gòu)成導(dǎo)電層3的導(dǎo)電構(gòu)件包含兩個導(dǎo)電構(gòu)件32和兩個導(dǎo)電構(gòu)件33，導(dǎo)電構(gòu)件33的長度為導(dǎo)電構(gòu)件32長度的一倍以上，導(dǎo)電構(gòu)件32包含有兩個成90°夾角的導(dǎo)電面32a、32b；兩個導(dǎo)電構(gòu)件33包含導(dǎo)電面33a、33b、33c，其中兩個導(dǎo)電面33b和33c位于導(dǎo)電面33a同一側(cè)并與導(dǎo)電面33a垂直。
連接時，一個導(dǎo)電構(gòu)件32的導(dǎo)電面32a與通過導(dǎo)熱導(dǎo)電介質(zhì)粘接固定在面1b上的絕緣部件31上的焊接片32連接，導(dǎo)電構(gòu)件32的另一個導(dǎo)電面32b與激光器陣列單元21的導(dǎo)電部件211的光學(xué)面211a連接；激光器陣列單元21的導(dǎo)電部件212的光學(xué)面212a與一個導(dǎo)電構(gòu)件33的一個導(dǎo)電面33b連接，導(dǎo)電構(gòu)件33的一個導(dǎo)電面33a通過導(dǎo)熱導(dǎo)電介質(zhì)粘接固定在面1c的絕緣部件31上，導(dǎo)電構(gòu)件33的一個導(dǎo)電面33c與激光器陣列單元22的導(dǎo)電部件212的光學(xué)面212a連接；激光器陣列單元22的導(dǎo)電部件211的光學(xué)面211a與另一個導(dǎo)電構(gòu)件33的一個導(dǎo)電面33b連接，另一個導(dǎo)電構(gòu)件33的一個導(dǎo)電面33a通過導(dǎo)熱導(dǎo)電介質(zhì)粘接固定在面1b上的絕緣部件31上，另一個導(dǎo)電構(gòu)件33的一個導(dǎo)電面33c與激光器陣列單元23的導(dǎo)電部件211的光學(xué)面211a連接；激光器陣列單元23的導(dǎo)電部件212的光學(xué)面212a與另一個導(dǎo)電構(gòu)件32的導(dǎo)電面32b連接，另一個導(dǎo)電構(gòu)件33的導(dǎo)電面32a與通過導(dǎo)熱導(dǎo)電介質(zhì)粘接固定在面1c上的絕緣部件31上的焊接片32連接。通過上述連接，形成了激光器的電路連接。
參看圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，兩個導(dǎo)電構(gòu)件32上的導(dǎo)電面32b和兩個導(dǎo)電構(gòu)件33上的導(dǎo)電面33b和33c均分成脫離的兩部分，一部分為搭片32aa、33ba、33ca，另一部分為搭邊32ab、33bb、33cb，搭邊32ab與導(dǎo)電構(gòu)件32上的導(dǎo)電面32a相互垂直并連為一整體，搭邊33bb、33cb與導(dǎo)電構(gòu)件33上的導(dǎo)電面33a相互垂直并連為一整體。
在激光器陣列單元21、22、23的導(dǎo)電部件211、212的光學(xué)面211a和212a上均開有凹槽211b和212b，凹槽211b和212b，凹槽211b和212b的深度與搭片32aa、33ba、33ca相一致，當(dāng)兩個導(dǎo)電構(gòu)件32和兩個導(dǎo)電構(gòu)件33的搭片32aa、33ba、33ca搭接在其搭邊32ab、33bb、33cb和激光器陣列單元21、22、23的導(dǎo)電部件211、212的凹槽211b和212b內(nèi)時，要保證搭片32aa、33ba、33ca的上表面與激光器陣列單元21、22、23的導(dǎo)電部件211、212上的光學(xué)面211a和212a一樣平，以獲得較好的光學(xué)性能。
兩個導(dǎo)電構(gòu)件32上的導(dǎo)電面32b和兩個導(dǎo)電構(gòu)件33上的導(dǎo)電面33b和33c均分成脫離的兩部分，可以使導(dǎo)電構(gòu)件32上的導(dǎo)電面32a和導(dǎo)電構(gòu)件33上的導(dǎo)電面32a很好地能夠與絕緣部件31很好地貼合，同時有可以使搭片32aa、33ba、33ca與激光器陣列單元21、22、23的導(dǎo)電部件211、212的凹槽211b和212b更好地貼合。提高本實用新型的大功率半導(dǎo)體激光器電學(xué)性能。
為了將外界冷卻水源接入所述矩形體內(nèi)的通道11中，在通道11的兩端設(shè)置有接頭12。
上述大功率半導(dǎo)體激光器可以由多個進(jìn)行任意形式的組合，如由三個組合成一三角形的激光器，由四個組合成矩形的激光器，以至有多個組合成多邊形的激光器?；蛘邘讉€功率半導(dǎo)體激光器串聯(lián)起來使用構(gòu)成一泵浦激光器。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種大功率半導(dǎo)體激光器，包括熱沉和激光器陣列條，其特征在于所述熱沉為多面體，在所述多面體內(nèi)沿其一個方向設(shè)有貫通整個多面體的通道；所述激光器陣列條固定在與該方向平行的一個面上，在與該面相鄰的至少一個面上固定有導(dǎo)電層；導(dǎo)電層與激光器陣列條電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光器，其特征在于，所述熱沉為一橫截面為多邊形的柱狀體，沿柱狀體的軸向設(shè)有貫通整個柱狀體的通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光器，其特征在于，所述激光器陣列條由一個以上的激光器陣列單元構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述激光器，其特征在于，所述激光器陣列條由復(fù)數(shù)個激光器陣列單元串連構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述激光器，其特征在于，所述激光器陣列單元包含兩導(dǎo)電部件和夾于兩導(dǎo)電部件之間的發(fā)光芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述激光器，其特征在于，有一部分激光器陣列單元上的導(dǎo)電部件與一個面上的導(dǎo)電層電性連接，另一部分激光器陣列單元上的導(dǎo)電部件與另一個面上的導(dǎo)電層電性連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述激光器，其特征在于，所述導(dǎo)電層包含一可附著在熱沉上的絕緣部件以及附著在絕緣部件上的導(dǎo)電構(gòu)件構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述激光器，其特征在于，所述導(dǎo)電構(gòu)件包含有成一定夾角的至少兩個以上的導(dǎo)電面，在所述激光器陣列單元上的導(dǎo)電部件與導(dǎo)電層的導(dǎo)電構(gòu)件一個導(dǎo)電面連接的面上，開設(shè)有一與所述導(dǎo)電面相適應(yīng)的凹槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述激光器，其特征在于，所述凹槽的深度與所述導(dǎo)電面的厚度相一致。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述激光器，其特征在于，其中一個導(dǎo)電面分成脫離的兩部分，一部分為搭片，另一部分為搭邊，所述搭邊與另一個導(dǎo)電面成一定夾角連為一體，所述搭片可搭接在所述搭邊與所述光器陣列單元上的導(dǎo)電部件上的凹槽內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光器，其特征在于，在所述通道的兩端設(shè)置有接頭。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光器，其特征在于，所述通道為直通道。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光器，其特征在于，所述通道為回轉(zhuǎn)式通道。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光器，其特征在于，所述通道為曲折式通道。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光器，其特征在于，所述大功率半導(dǎo)體激光器可以由多個進(jìn)行任意形式的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種大功率半導(dǎo)體激光器，包括熱沉和激光器陣列條，其特征在于所述熱沉為多面體，在所述多面體內(nèi)沿其一個方向設(shè)有貫通整個多面體的通道；所述激光器陣列條固定在與該方向平行的一個面上，在與該面相鄰的至少一個面上固定有導(dǎo)電層；導(dǎo)電層與激光器陣列條電性連接。本發(fā)明的大功率半導(dǎo)體激光器在矩形體的熱沉中設(shè)置有流通面積較大的通道，使得通道不容易被堵塞，而且可以采用軟水，也就是工業(yè)用水來冷卻熱沉，降低了激光器的運(yùn)行成本。
文檔編號H01S5/022GK101071933SQ20061002638
公開日2007年11月14日 申請日期2006年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月9日
發(fā)明者李大明, 黃哲, 廖新勝, 楊林, 張軍 申請人:恩耐激光技術(shù)(上海)有限公司