[发明专利]一种大功率线阵激光器的封装结构及封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大功率线阵激光器的封装结构及封装方法，属于激光器封装技术领域。

背景技术

半导体激光泵浦的全固态激光器是20世纪80年代末期出现的新型激光器。其总体效率至少要比灯泵浦高10倍，由于单位输出的热负荷降低，可获取更高的功率，系统寿命和可靠性大约是闪光灯泵浦系统的100倍，因此，半导体激光器泵浦技术为固体激光器注入了新的生机和活力，使全固态激光器同时具有固体激光器和半导体激光器的双重特点，它的出现和逐渐成熟是固体激光器的一场革命，也是固体激光器的发展方向。并且，它已渗透到各个学科领域，例如：激光信息存储与处理、激光材料加工、激光医学及生物学、激光通讯、激光印刷、激光光谱学、激光化学、激光分离同位素、激光核聚变、激光投影显示、激光检测与计量及军用激光技术等，极大地促进了这些领域的技术进步和前所未有的发展。

市场上侧面泵浦源用的半导体线阵激光器，常常由四个或多个独立的1厘米巴条激光器组成，这种封装无法严格保证每个独立的巴条激光器的发光区域能够严格共线，继而严重影响YAG晶体的工作效率，同时产生的废热严重影响巴条激光器的波长，最后影响YAG晶体的工作效率。为提高转化效率，除了现行的镀膜手段，也可以通过严格保证线阵激光器的巴条共线性来实现。

中国专利文件CN101997269A提及了《一种半导体激光器巴条的制作方法》，所述巴条包含衬底层、外延层和电极，并解决了当两面采用同样热沉时发光区可以共线的问题。在此基础上，只要确保电极热沉严格共线，就能保证线阵激光器巴条发光区共线。但本专利有其使用的局限性，为了保证巴条有源区出光面严格共线，必须使用本专利提及到的巴条，而且四个或多个巴条同时封装烧结，对封装的工艺有苛刻的要求。

中国专利文件CN101071933提到了《一种大功率半导体激光器》，主要技术方案是热沉为多面体，固定巴条的侧面贯通整个带水道热沉，每个激光器阵列条通过导电层串联，与水道热沉绝缘，水道孔径较大，实现软水制冷。该专利的巴条阵列是每个独立的，且采用了串联电极实现了单个巴条阵列的串联。而所撰写专利，直接用电极热沉实现了单个巴条阵列的串联，增强了激光器的可靠性，且相邻巴条阵列固定在同一电极热沉上，能保证多个巴条阵列的全部严格共线，阵列越多，共线的优越性越明显。

中国专利文件CN201877674U提到了《一种小发散角固体激光泵浦模块封装结构》，主要技术方案是将单管用金线焊接实现了串联回路，从而实现了小发散角泵浦。而现有方案每个单管无法确保严格共线，且出光是否水平也无法保证，而每个单管用金线焊接形成的串联回路可靠性不高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种能严格保证半导体巴条线阵激光器有源区出光共线的封装结构，可实现批量生产大功率线阵激光器。

本发明还提供了一种上述封装结构的封装方法。

本发明的技术方案如下：

一种大功率线阵激光器的封装结构，包括呈一条直线等间距排列的多个半导体巴条线阵激光器，相邻的2个半导体巴条线阵激光器呈反向设置，例如：一个半导体巴条线阵激光器的p面电极朝上，n面电极朝下；与之相邻的半导体巴条线阵激光器的p面电极朝下，n面电极朝上，即电极方向相反；

所述半导体巴条线阵激光器的p面电极通过热沉与一侧相邻的半导体巴条线阵激光器的n面电极串联连接，所述半导体巴条线阵激光器的n面电极通过热沉与另一侧相邻的半导体巴条线阵激光器的p面电极串联连接，位于大功率线阵激光器封装结构两端的半导体巴条线阵激光器通过热沉与外部电源相连，形成串联电路。线阵激光器各个巴条直接不需要额外的电极连接，自身通过热沉串联形成一个完整的串联电路。通过一个热沉上焊接两个相邻的半导体巴条线阵激光器实现了泵浦源输出光束的慢轴与侧泵的YAG激光棒的轴线平行，有效避免了线阵泵浦源输出光束不共线的问题，从而提高了光输出转换效率。

根据本发明优选的，在成一条直线等间距排列的多个半导体巴条线阵激光器的一侧固定设置有绝缘陶瓷基板，在绝缘陶瓷基板朝向半导体巴条线阵激光器的一面设置有图案金属层，所述的图案金属层的图案形状与所述热沉的排列形状相适应。绝缘陶瓷基板图案金属层起到固定热沉和传递热量的作用。

根据本发明优选的，在绝缘陶瓷基板的另一面设置有金属层；在所述的金属层上固定设置有带有水道的热沉。所述半导体巴条线阵激光器工作产生的热量通过带有水道的热沉中的循环水冷却，以保证激光器的工作状态下不会因为高温而失效。