[实用新型]一种针对面发射激光芯片的高功率模块

说明书

本实用新型涉及一种针对面发射激光芯片的高功率模块，包括多条冷板，每条冷板封装有若干个面发射激光芯片，多条冷板堆叠形成具有堆栈式散热结构的高功率半导体激光器模组。本实用新型的高功率模块是针对面发射激光芯片高热密度集成的一种新的尝试，相较传统的堆栈式激光器，同样能实现大功率高热密度的解热，因为面发射激光芯片在使用环境上的要求相对边发射激光芯片要低，让大功率激光器可以应用到一些严苛的使用环境中去。

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，尤其是一种针对面发射激光芯片的高功率模块。

背景技术

过去，高功率半导体激光器领域，基于GaAs材料的边发射半导体激光器一直占据统治地位，并广泛应用于工业，医疗，科研等领域，然而，边发射半导体激光器却存在其致命的缺陷，虽然预期寿命长达数万小时，但是在脉冲状态下，光学灾变性损坏几率极大，对寿命影响严重，其实际使用寿命远远达不到理想的预期，同时随着功率增加，边发射模块二维叠阵的增加，实际效果会持续下降。因此，需要开发新的可用于工业领域的半导体激光器。

1980年以来，科学界大量涌现出半导体物理研究的新成果，如晶体外延生长技术（例如金属有机化学气相淀积（MOCVD)，分子束外延（MBE)和化学束外延（CBE）等，使得半导体激光器成功应用了量子阱和应变量子阱新结构，同时半导体激光芯片封装工艺，光束整形技术都得到了长足发展，取得了重大突破，让半导体激光器的种类和波长有了大幅度的拓展，目前根据发光方向与激光芯片所在外延片平面的关系，激光器可划分为边发射半导体激光器（EEL-Edge Emitting Laser Diode），垂直腔面发射激光器（VCSEL-VerticalCacity Surface Emitting Laser）以及最新的水平腔面发射激光器（HCSEL-HorizontalCacity Surface Emitting Laser），其中VCSEL和HCSEL的发光方向垂直于外延片方向，从反应区顶面射出，而边发射半导体激光器的发光方向平行于外延片方向，从反应区的边缘射出。两种面发射激光芯片由于结构原因，具有表面高反射率，预期寿命较长，而且故障率低，能承受较高的工作温度以及本体发热均匀等优点。同时其封装简单，类似于LED封装工艺。随着技术的发展面发射型激光器单体功率也越来越趋近于巴条，所以在高功率领域也越来越抢眼。

而如今高功率半导体激光器以其广阔的应用前景加上巨大的潜在市场，已然成为各国竞相追逐的热点，但是，其可靠性和稳定性，一致性等问题，又很大程度上限制了这一块的实际应用，其中之一高功率半导体激光器所面临的问题就是激光器的性能。即激光器的输出光电转换效率（即输出光功率/输入电功率----比值）。

而这些问题除了跟激光器外延材料和封装有关外，很大程度上都受整体发热密度和散热效率影响---发热会影响芯片损耗增益比，影响芯片发光效率，同时还对输出波长存在一定影响。传统堆栈式激光器只适用于边发射激光芯片巴条的高热密度集成，边发射激光芯片狭小发光面积对使用环境的严苛要求，由于发光区狭小，容易因为环境干扰而损坏,边发射集成模块的光路整形是工装一些微透镜在模块上，需要较多的微加工，后续组装也需要大量的精密的工装操作，这将使得不良率较高。

目前市面激光器的散热器，内部设置微通道散热，然而，内部流道水压调试比较麻烦，部品工艺比较复杂，目前可以实现的厂家并不多。由于微通道内部是微流道，在流体不净的情况下，十分容易堵塞，而且只能更替堵塞板，相对维护成本也偏高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种针对面发射激光芯片的高功率模块，解决现有高功率模块缺乏可靠性、稳定性、一致性等问题，使用环境的严苛要求等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种针对面发射激光芯片的高功率模块，包括多条冷板，每条冷板封装有若干个面发射激光芯片，多条冷板堆叠形成具有堆栈式散热结构的高功率半导体激光器模组。