[发明专利]一种短波红外集成医疗光源及应用

权利要求书

1.一种短波红外集成医疗光源，其特征是，所述医疗光源包括以下部件：封装基板、垂直腔面发射激光器芯片、基板电极、基板定位孔；所述的封装基板，其主体材质为高导热陶瓷材料、铝板或铜板；基板上覆盖有高强度导热绝缘薄膜材料，在导热绝缘薄膜上制备有芯片电气连接电路，电路上覆盖有高强度绝缘薄膜；在基板上部覆盖的绝缘薄膜上预留连接电路的正负电极区域；基板的中心区域为垂直腔面发射激光器芯片的放置区域；

所述垂直腔面发射激光器芯片，包括如下三部分：上分布布拉格反射镜(P-DBR)、有源区和下分布布拉格反射镜(N-DBR)；有源区材料体系为GaInAs/GaAs材料；垂直腔面发射激光器阵列的出光方式采用顶出射方式，出射的激光束呈圆形光斑，其光束外沿与芯片的中垂线成约12±3^o角，芯片所发出光线的中心波长约940 nm；单颗垂直腔面发射激光器芯片的光功率范围为0.1-1W；

激光器芯片为包含多颗垂直腔面发射激光器芯片的阵列，是一种集成激光器芯片；多颗垂直腔面发射激光器芯片在基板的芯片封装区域排成正方形轮廓、长方形轮廓或类圆形轮廓；芯片阵列出射光的照射区域或光斑与基板上封装的外形轮廓一致；光斑的尺寸与照射区域离芯片的垂直距离有关，距离越远，光斑越大；

垂直腔面发射激光器芯片阵列放置波长为红光的激光器芯片；红光激光器芯片放置在正方形或长方形阵列的四角、或中心或圆形阵列的两个互相垂直的直径的端部；

垂直腔面发射激光器芯片阵列中芯片之间的连接方式为每行或每列3-8个芯片间串联，3-8个串联的芯片行或芯片列间再并联，形成n串m并的电路即混联电路，之后混联电路的正负极分别与基板上预留的正负极连接；单颗垂直腔面发射激光器芯片与基板间设置有金垫片，金垫片用于与芯片底电极接触，并引出底电极，每个串联的芯片行或列的两端电极引线与基板电极间的连接采用硅片平台过渡连接方式。

2.根据权利要求1所述的短波红外集成医疗光源，其特征在于，封装采用如下步骤：

1)固晶，将垂直腔面发射激光器芯片按设计的阵列图形固定在基板中央的芯片安置区域；垂直腔面发射激光器芯片阵列排成正方形、长方形或类圆形；垂直腔面发射激光器芯片与基板间设置具有良好导热及导电性的金属垫片作为中间接触，并借此引出底电极；金属垫片为金片或铝片；

2）焊线，垂直腔面发射激光器芯片之间以串联、并联或混联的方式实现电气连接；芯片与芯片之间、芯片与基板电路之间的电极引线为金线或铝线；在基板上芯片安置区域空白的地方放置额外的硅片，将硅片作为电极引线的焊接过渡平台；

3）注胶，往基板上垂直腔面发射激光器芯片安置区域注入胶水；胶水具有高的透光率；

4）固化，将注过胶的上述基板干燥固化。

3.一种根据权利要求1-2任一所述的短波红外集成医疗光源用于康复医疗设备的短波红外集成医疗光源系统，其特征在于，包含散热器、短波红外集成医疗光源、冷却风扇、组合镜头；散热器的材质为金属铝、铜或高导热陶瓷；组合镜头为略有扩束的平行光镜头，将短波红外集成医疗光源中垂直腔面发射激光器芯片阵列的像成在光源系统前方；光源系统中垂直腔面发射激光器芯片阵列的物理尺度、单颗芯片的光功率、单颗激光芯片之间的间隔、组合镜头组的焦距、组合光学镜头的材质及透光率之间具有协同效应，确保在离光源系统出光口前方15 cm处的光功率密度小于200 mW/cm²。

4.一种根据权利要求1-2任一所述的短波红外集成医疗光源用于康复医疗设备的短波红外集成医疗光源系统，其特征在于，包含散热器、短波红外集成医疗光源、冷却风扇、出光筒；散热器的材质为金属铝、铜或高导热陶瓷；出光筒将短波红外集成医疗光源中垂直腔面发射激光器芯片阵列发出的短波红外光导引到光源系统前方；出光筒顶部出光口设有透明窗口片，窗口片材质为亚克力、玻璃或石英，其厚度为0.5-3 mm；在透明窗口片内表面覆盖一层半透明的PET膜，厚度为 20-100ｕm；光源系统中垂直腔面发射激光器芯片阵列的物理尺度、单颗芯片的光功率、单颗芯片之间的间隔、出光筒的透明窗口片及PET膜的透光率之间具有协同效应，确保在光源系统出光口处的光功率密度小于200 mW/cm²。

5.根据权利要求3-4任一所述的短波红外集成医疗光源用于康复医疗设备的短波红外集成医疗光源系统，其特征在于，单颗940 nm垂直腔面发射激光器芯片的额定工作电压为1.9V，额定电流为200 mA，发光功率为355 mW。