[实用新型]微调激光器温度的结构

说明书

在半导体激光器芯片的散热通道中制作槽或洞的结构，通过对槽或洞的填充，达到在一定范围内调节激光器芯片的散热条件，以改变激光器工作温度，从而改变激光器的工作波长，使激光器的工作波长，尤其是多管芯的激光器的波长一致性更好。尤其对波长锁定半导体激光器，可以获得更一致的波长锁定效果。同时，在筛选激光器芯片的时候，也可以放宽波长准确度的要求，降低成本。

技术领域

通过可调节的散热结构达到调节半导体激光器温度进而调节其波长，本发明属于激光和激光应用领域。

背景技术

使用普通的FP腔半导体激光器芯片，通过外腔光栅稳定波长的半导体激光器模块，需要激光芯片的增益谱覆盖被锁定的波长。为了获得更好的锁定效果，锁定波长应尽量靠近增益谱峰。在实际应用当中，需要在一定温度范围内，或一定工作电流区间内实现稳定的锁波长特性。温度、工作电流的变化都会使增益谱发生移动，因此无法保证增益谱峰和锁定波长重合。在这种情况下，需要按照发射波长对芯片进行筛选，并且对芯片的封装一致性提出很高的要求。这种筛选和要求必然带来成本的提高。尤其在多芯片的半导体激光器封装当中，需要所有的芯片都尽量能够达成相同的波长锁定效果。因此如何保证芯片的增益谱或发射光谱的一致就是一个很重要的问题。在实际的多支激光器芯片合束产生高功率的锁波长输出的模块的生产过程中，由于测量误差、安装误差、透镜或光纤的残余反射等因素影响，往往会在芯片和透镜安装到位，开始调试光栅时，发现个别芯片的增益谱或发射谱偏离了设定值，或者与其他芯片有了差异，从而导致无法达到一致的锁定效果，造成激光器的波长锁定工作区间变小，或无法达到性能要求。这时需要更换芯片，或者返工，造成的时间、人工的损失将会非常高。因此，需要在筛选的基础上再采取有效的方法，减少这种问题的发生，降低成本。

发明内容

在通过外腔光栅的效应制作锁波长半导体激光模块时，大多数情况下需要挑选合适波长的FP腔激光器芯片，而且芯片的波长范围选择比较窄，例如在锁定波长上下1nm的范围内。这样将会筛掉相当数量的芯片，增加了成本。如果在芯片安装到模块中后，有调节其波长（增益谱）的机制，那么在筛选芯片的时候就能放宽波长区间，例如放宽1nm，这样在挑选芯片的时候就已经能够大大提高选出率了。即使经过这种筛选，在将激光器芯片安装到位以后，因为测量误差、散热条件的差异、残余反射等因素，其实际波长的离散性还会加大，这更需要一种能够原位调节芯片波长的机制。

本专利提出的结构专门用于波长锁定半导体激光器的芯片增益谱或波长的微调。该结构在半导体激光器芯片安装到位之后，允许在一定范围内调节激光器芯片的散热条件，也就是散热热阻，以达到改变激光器工作结温，从而改变其增益谱的目的，使激光器，尤其是多芯片的激光器的波长锁定效果更好、更一致。同时，在筛选激光器芯片的时候，也可以放宽波长准确度的要求，降低成本。

具体的封装结构，半导体激光器芯片（1）贴装在热沉（2）上。热沉安装在散热底板（4）上，如图1（a）所示；或者热沉（2）先安装到一个过渡热沉（3）上，再将过渡热沉（3）安装到散热底板（4）上，如图1（b）所示。散热底板和过渡热沉为金属、陶瓷等高导热材料制成。封装结构中可以有一只或多只激光器芯片。通常散热底板（4）会安装在外部散热结构上，例如散热片或水冷板。在过渡热沉（2）或散热底板（4）上临近激光器的位置，制作出槽（5）或者洞（6）的结构（图2的a、b，以下简称结构）。由于它们的存在，激光器的散热受到影响，热阻发生变化，在工作时，温度会有所上升。不同的结构位置和大小，所产生的热阻变化也不一样。通过在结构内填充附加的导热物质（7），可以改变热阻，从而调节激光器的温度，使其增益谱移动，达到所需的波长锁定效果。

在结构内填充的物质（7）可以是金属、陶瓷，也可以将有一定导热率的胶灌入槽或洞的机构并固化。所有的填充物质与槽或洞结构的壁有良好的热接触。