[发明专利]一种半导体激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光器技术、激光器驱动技术、光束整形技术以及封装技术领域，尤其涉及一种半导体激光器。

背景技术

大功率半导体激光器是科研、工业和军事领域的一种重要激光光源，常被用在导弹和炮弹的近炸引信中。这种激光器的特点是效率高、体积小、重量轻等。由于对精准度的限制，需要半导体激光器满足峰值功率大、脉冲宽度小的要求；同时为了达到军事上应用的标准，还要求半导体激光器具有体积小、抗冲击性强的特点。

通常情况下，用于激光近炸引信的半导体激光器包括半导体激光管、驱动电路、光束准直系统三个部分。各个功能部件分别制作、分别封装，再单独进行使用。

对于某些类型的导弹和炮弹来说，由于其本身体积就不大，不会留出太多空间安装近炸引信。如果激光近炸引信能够在保证功能参数的同时，大幅度减小体积，那么无疑将会对这种小口径武器的发展产生重大影响，使其在功能上更加多样化并且更具有应用前景。

目前，驱动模块主要采用PCB(印刷电路板)工艺进行加工制作。由于半导体激光器要求功率较大，因此驱动电路并不适于完全采用集成电路的形式制作，这就不可避免地使驱动模块的体积较大。这样不仅无法满足引信对体积上的要求，而且还使得驱动电路中各元器件之间的距离加大，从而引入了感抗、容抗和阻抗等寄生效应。寄生效应会破坏信号的完整性，最直接的影响是使得电路无法获得脉冲宽度足够窄、峰值电压足够高的信号。因此，如何减小驱动模块的体积，并缩短驱动模块与半导体激光器之间的距离，是大功率激光器面临的问题之一。

半导体激光器工作时，其出射激光有较大的发散角，在平行结方向大概有15°，而在垂直结方向大概是30°。在输出功率一定的情况下，发散角越大，单位面积上的光强就越弱，激光可以透射的距离就越短。因此，实际应用中要求激光器最终出射的激光的发散角越小越好。当发散角为零度时，出射激光为平行光。光束准直系统是用于压缩激光发散角的一种光学元件。目前，利用各种透镜，世界各地的学者已经设计出很多种光束准直系统。但这些光束准直系统一般都与半导体激光器分离，需要通过其他方式来放置和对准。

由于上面提到的半导体激光器各个功能部件是分开封装的，这样不仅体积较大，寄生效应较大，而且制作流程比较复杂，降低了系统的稳定性。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种半导体激光器。

根据本发明一方面，其提供的半导体激光器，至少包括半导体激光管、驱动模块、准直透镜、金属支架和封装材料；所述半导体激光器内各部件的布设使得从金属支架输入的电信号，经驱动模块的整形和放大后驱动半导体激光管，半导体激光管发射出的激光再经过准直透镜，准直透镜将激光准直成发散角非常小的光束射出；准直透镜是利用封装材料做成的，即在制作准直透镜的同时将半导体激光管、驱动模块、金属支架封装在一起，从而使上述各部件成为一个整体。

本发明提出的上述半导体激光器利用封装材料，将上面提到的金属支架、驱动模块和半导体激光管进行封装，同时制作出光束准直透镜，其整个系统体积可以小于Φ8mm×15mm，输出光脉冲宽度小于20ns，并且根据所使用的半导体激光管的类型，可以提供0-20V的驱动电压，0-36A的电流强度。

附图说明

图1是本发明中半导体激光器的总体结构示意图。

图2是本发明优选实施例中半导体激光管的贴装形式示意图。

图3是本发明优选实施例中驱动模块的电路结构示意图。

图4是本发明优选实施例中驱动模块的制作示意图。

图5是本发明中半导体激光器的制作和封装示意图。

图6是本发明优选实施例中设计光束准直透镜时所使用的坐标图。

图7示出了本发明中光束准直透镜的计算原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。