[发明专利]一种半导体激光器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，具体涉及一种半导体激光器。

背景技术

半导体激光器又称为激光二极管(Laser Diode，简称为LD)，是采用半导体材料作为工作物质而产生受激发射的一类激光器，被誉为二十世纪人类最伟大的发明之一。由于半导体激光器的体积小、结构简单、输入能量低、寿命较长、易于调制及价格低廉等众多优点，使得它目前在众多领域中得到非常广泛地应用，它作为一种很有潜力的光源，已受到各国的高度重视。

半导体激光器从最初的低温(77K)下运转发展到可在室温下连续工作，由小功率型向高功率型转变，输出功率由几毫瓦提高到几千瓦级(阵列器件)。半导体激光器以激光条为最小单位，其输出功率大，工作电流大，损耗热大，一直是制约和影响着激光器向小型化，低功耗，高性能方向发展的瓶颈问题。对于传统的单模激光器而言，尤其是大功率的，其正常工作需要配备单独的制冷器来为激光器降温散热。而散热器目前最常用的有三类：循环冷却水降温，风冷降温和半导体制冷器降温。其中采用半导体制冷器降温时，是在封装完成的激光器上再封装半导体制冷器，达到降温的目的。采用这种方式制成的激光器体积巨大，在很多场合都无法很好的发挥和体现半导体激光器的性能和特点。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种半导体激光器的散热封装结构，以解决现有技术中需要单独为半导体激光器配备半导体制冷器，导致半导体激光器体积较大的问题。

本发明提供了一种半导体激光器，包括半导体制冷器以及金属层；其中，金属层设置在半导体制冷器与半导体激光器之间，半导体制冷器与半导体激光器通过金属层整体封装于一颗芯片中。

可选地，半导体激光器堆叠在半导体制冷器上方的金属层上。

可选地，半导体激光器的电极通过金属层引出，连接至电源。

可选地，半导体制冷器包括硅衬底、金属电极、半导体热电材料、P-N结构；其中，金属电极蒸镀于硅衬底上，半导体热电材料沉积于金属电极上，P-N结构刻蚀于半导体热电材料上。

可选地，每组P-N结构包括一个P型电极和一个N型电极；P-N结构中的P型电极和N型电极交替设置。

可选地，相邻的P-N结构之间通过顶部或者底部金属材料相互连接。

可选地，P-N结构最外层的P型电极或者N型电极通过金属引线向外延伸，作为接触电极。

可选地，半导体激光器与半导体制冷器通过导热材料进行贴合。

本发明的技术方案，具有如下优点：

1、本发明实施例提供一种半导体激光器，包括半导体制冷器以及金属层；其中，金属层设置在半导体制冷器与半导体激光器之间，半导体制冷器与半导体激光器通过金属层整体封装于一颗芯片中。在封装半导体激光器的过程中，把半导体制冷器一并封装一体，半导体激光器产生的热量通过金属层传递到半导体制冷器向外界吸热的冷端，相较于现有技术中单独为半导体激光器配备半导体制冷器，最终使封装的半导体激光器体积减小,提高激光器的性能。

2、本发明实施例提供一种半导体激光器，半导体激光器堆叠在半导体制冷器上方的金属层上。半导体激光器封装在半导体制冷器的上方，相较于在半导体激光器上方或下方再制作半导体制冷器继而封装，工艺难度小。

3、本发明实施例提供一种半导体激光器，半导体激光器的电极通过金属层引出，连接至电源。半导体激光器的电极引脚由金属层引出，外接电源，电源供电时产生的热量也由金属层传递至半导体制冷器。

4、本发明实施例提供一种半导体激光器，半导体制冷器包括硅衬底、金属电极、半导体热电材料、P-N结构；其中，金属电极蒸镀于硅衬底上，半导体热电材料沉积于金属电极上，P-N结构刻蚀于半导体热电材料上。在封装半导体激光器的过程中加入半导体制冷器的制作，来主动实现对半导体激光器的冷却散热功能。

5、本发明实施例提供一种半导体激光器，每组P-N结构包括一个P型电极和一个N型电极；P-N结构中的P型电极和N型电极交替设置。掺杂五价杂质元素和三价杂质元素形成P型电极和N型电极，形成具有珀耳帖效应的半导体结构。

6、本发明实施例提供一种半导体激光器，相邻的P-N结构之间通过顶部或者底部金属材料相互连接。P-N结构中P型电极和N型电极彼此间形成交互形式的连接结构，确保整个P-N结构中直流电通入的方向相同，使P-N结构的顶部结点处都产生吸热现象，底部结点处产生放热现象。