[发明专利]一种半导体激光器阶梯结构热沉

说明书

本发明提供一种半导体激光器阶梯结构热沉，包含：阶梯热沉；所述阶梯热沉设置有多个阶梯平面，且各相邻阶梯平面间高度差值从中间向两边呈递增趋势；阶梯热沉上中间位置阶梯平面与底面呈平行平面结构；所述激光芯片输出激光经快轴准直镜、慢轴准直镜实现光斑整形，最后经反射镜实现光斑的重新排列；本发明通过阶梯平面高度差的控制，有效避免反射镜对高阶平面上反射光束的遮挡，提高光束的传输效率；阶梯面的角度控制对多束激光的光斑进行重新排列，提高光斑中心区域的激光功率密度，减小聚焦透镜的球差，有效提高多芯片激光聚焦的耦合效率。

技术领域

本申请属于激光技术领域，具体地说，涉及半导体激光封装技术。

背景技术

半导体激光器具有体积小、重量轻、寿命长、波长覆盖范围广等优点，但由于芯片尺寸的限制使输出激光光斑具有很大的发散性，半导体激光器尾纤输出技术有效改善其输出光斑特性，使半导体激光器广泛应用于军事、医疗、通信等领域。

随着工艺技术水平的提高单激光芯片输出功率已经实现20W功率输出，但其功率水平仍无法满足工业应用需求。为实现高功率半导体激光输出，常采用两种工艺方法进行实现：一种是采用巴条结构的激光芯片进行光束整形、重排耦合，其输出功率常达到KW功率量级，但其激光能量及功率密度较低；另一种方法是对多个激光芯片输出的光进行空间结构整形耦合到光纤中传输，该方式通过对多个激光芯片的空间位置进行排列，实现输出激光光束在聚焦透镜前的光束紧密排列，降低光斑的尺寸实现高效率耦合。采用多激光芯片合束的方式目前已经实现了300W激光功率输出，各激光芯片常采用阶梯热沉结构作为焊接热沉实现激光芯片的阶梯状空间排布，并在各阶梯处设置反射镜实现各激光芯片的光束偏转。阶梯热沉的高度差的设置过大会使最终重排的光斑形状过大在透镜聚焦过程中引入的像差也较大；高度差设置过小，设置的反射镜又会对高阶激光光束造成拦截导致一部分激光无法通过聚焦透镜耦合到光纤，两种情况都会直接降低激光的耦合效率。

发明内容

针对上述问题，本申请所要解决的技术问题是提供一种新型的阶梯结构热沉。

本申请解决上述技术问题采取的技术方案是：一种半导体激光阶梯结构热沉，包含：阶梯热沉；阶梯热沉上设置有多个台阶；激光芯片分别焊接在所述台阶上，实现激光芯片在垂直方向的空间分布；所述激光芯片输出激光经快轴准直镜、慢轴准直镜实现光斑整形，最后经反射镜实现光斑的重新排列。

根据本发明的一实施方式，其中上述阶梯结构热沉各阶梯面上芯片焊接端略高于另一端，便于透镜的固定。

根据本发明的一实施方式，其中上述阶梯结构热沉各阶梯面的高度差值从中间向两边呈递增趋势。其中中间位置的定义为：当阶梯数为奇数时，中间阶梯位置即为中间位置；当阶梯数为偶数时候，中间两个平面为中间位置，高度差值变化从这两哥阶梯往两侧开始变化。

根据本发明的一实施方式，其中上述阶梯结构热沉中间位置阶梯面与底面呈平行结构。

根据本发明的一实施方式，其中上述阶梯结构热沉除中间位置阶梯面外，其余两侧的阶梯面均与底面呈一定角度的结构。当阶梯数为偶数时候，中间两个平面设置成平行平面。

根据本发明的一实施方式，其中上述阶梯结构热沉中间位置阶梯面以上阶梯面与底面呈的角度为负值，中间位置阶梯面以下阶梯面与底面呈的角度为正值。

与现有技术相比，本申请可以获得以下技术效果：

1）本发明采用阶梯结构热沉各阶梯面高度差呈递增趋势，能够有效避免阶梯面上固定的反射镜对其相邻激光光束的遮挡，能提高传输到聚焦透镜前激光功率水平。