[发明专利]一种太赫兹量子级联激光器的封装装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体光电器件应用技术领域，涉及一种太赫兹量子级联激光器的封装装置 及方法。

背景技术

太赫兹(THz)波是指频率从300GHz-10THz，频率介于毫米波与红外光之间的电磁波。 由于其自身的特点，太赫兹波在高速通信、成像、频谱分析和遥感等方面，具有广阔的应用 前景。作为THz频段重要辐射源的太赫兹量子级联激光器(TerahertzQuantumCascadeLaser, THzQCL)得到了广泛而深入的研究，并取得了重要的进展。THzQCL具有能量转换效率高、 响应速度快、体积小、易集成以及使用寿命长等特点。到目前为止，连续模式下的THzQCL 的最高工作温度为117K，在最优的工作条件下器件的最高输出功率可达138mW。

目前对THzQCL的封装，主要是利用单芯铜导线与THzQCL上下电极相连接的插针焊 接，无法保证50Ω阻抗匹配，还会引入较大的噪声，其所能提供的带宽非常有限(几十MHz)， 不利于发射装置的高速化和实用化。对于传统的激光器的高速封装方法，一般采用TO管座 进行封装。但是THzQCL有其自身的特点，需要工作在液氦温度下，而TO管座封装内部容 量很小，只有四根引线，无法安装半导体制冷器，所以在THzQCL的高速封装方面，目前尚 没有有效的方案。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种太赫兹量子级联激光器的封 装装置及方法，用于解决现有技术中无法实现对液氦工作温度、阈值电压高、驱动电流高的 太赫兹量子级联激光器进行高速封装，无法确保在液氦温度下太赫兹量子级联激光器封装结 构的输出阻抗与同轴缆线的特征阻抗一致、太赫兹量子级联激光器具有的较宽的3dB带宽的 问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种太赫兹量子级联激光器的封装装置， 所述赫兹量子级联激光器的封装装置包括铜镀金热沉及安装于所述铜镀金热沉上的太赫兹量 子级联激光器、微带线、绝缘子及同轴连接器；其中：

所述太赫兹量子级联激光器包括上电极及下电极，所述下电极与所述铜镀金热沉连接， 所述上电极与所述微带线的一端连接；

所述绝缘子上设有第一探针及第二探针，所述第一探针与所述微带线的另一端连接，所 述第二探针与所述同轴连接器连接。

可选地，所述太赫兹量子级联激光器工作在连续模式，激射频率范围是1-5THz，阈值电 压大于5V，阈值电流大于0.6A。

可选地，测试时，通过同轴缆线将带宽测试设备与所述同轴连接器相连。

可选地，所述同轴连接器、绝缘子及微带线的阻抗均与所述同轴缆线的特征阻抗一致。

可选地，所述同轴缆线的特征阻抗为50Ω，带宽为40GHz。

可选地，所述太赫兹量子级联激光器的封装装置还包括与所述铜镀金热沉相连接的液氦 制冷器。

可选地，所述太赫兹量子级联激光器通过铟片粘贴于所述铜镀金热沉的平台上。

可选地，所述下电极通过金线与所述铜镀金热沉连接，所述上电极通过金线与所述微带 线的一端连接。

可选地，所述微带线通过导电银胶粘贴于所述铜镀金热沉的平台上。

可选地，所述铜镀金热沉上设有凹槽，所述绝缘子通过导电银胶固定于所述凹槽内。

可选地，所述铜镀金热沉上设有螺纹孔，所述同轴连接器安装于所述螺纹孔内。

可选地，所述绝缘子为玻璃绝缘子。

本发明还提供一种太赫兹量子级联激光器的封装方法，包括如下步骤：

提供一铜镀金热沉，将太赫兹量子级联激光器、微带线、绝缘子及同轴连接器分别安装 于所述铜镀金热沉上；所述太赫兹量子级联激光器包括上电极及下电极；所述绝缘子上设有 第一探针及第二探针；

将所述下电极与所述铜镀金热沉连接，将所述上电极与所述微带线的一端连接；

将所述第一探针与所述微带线的另一端连接，将所述第二探针与所述同轴连接器连接。

可选地，所述封装方法还包括将带宽测试设备通过同轴缆线与所述同轴连接器相连以进 行测试的步骤。

可选地，所述同轴连接器、绝缘子及微带线的阻抗均与所述同轴缆线的特征阻抗一致。

可选地，还包括将液氦制冷器与所述铜镀金热沉相连接的步骤。