[发明专利]具有谐振腔半导体激光器的散热封装结构及其封装方法

说明书

本发明提供了一种具有谐振腔半导体激光器的散热封装结构及其封装方法，封装结构包括热沉、设于热沉顶部的导电层及设于导电层上的过渡电极和半导体激光器，所述热沉包括DBC结构层和设于DBC结构层上的DPC结构层，所述半导体激光器及过渡电极均与导电层电性连接，所述半导体激光器包括基板、设于基板上的金属层、填充于相邻金属之间的硅氧化合物、依次设于金属层及填充硅氧化合物形成的结构层上的ALD膜层、绝缘介质层、PMMA层和有源层，所述半导体激光器内形成有贯穿ALD膜层、绝缘介质层及PMMA层的环形孔腔，所述环形孔腔内设有反射膜层。本发明极大提高了散热效果，并且提高激光器的性能。

技术领域

本发明涉及半导体光电技术领域，尤其涉及一种具有谐振腔半导体激光器的散热封装结构及其封装方法。

背景技术

半导体激光器具有效率高、体积小、重量轻、寿命长、制作简单、成本低等特点；其在激光打印、激光测距、激光雷达、光纤通信、红外照明、大气监视和化学光谱等方面获得了广泛的应用。早期，半导体激光器通常采用光子晶体微腔或在有源层两端镀上多层高反介质膜形成的介质腔作为光学谐振腔。2007年，A.V.Mas lov和C.Z.Ning的理论研究结果表明金属腔比介质腔对电磁波模式的局域能力更强，因此他们认为在半导体纳米线上包覆一层金属膜可以减小纳米线激光器的尺寸。另外，金属反射镜所占的体积比多层高反介质膜和光子晶体反射镜所占的体积更小，也有利于半导体激光器尺寸的减小。因此，基于金属微腔的半导体激光器成为了近年来的研究热点。

目前在半导体材料上制作金属腔的最简单的方法是在半导体材料表面覆盖一层金属膜，从而形成金属反射镜。金属反射镜和半导体材料表面上的金属膜共同组成了金属腔，作为激光器的光学谐振腔。这种制作方法虽然简单，但是金属反射镜的高度受限于半导体材料的厚度，导致金属腔的损耗较大，使得激光器的振荡阈值较高。

再者，由于光从各个角度发出，光线会扩散，从而导致混光、发光不均、亮度低等影响效果的现象发生。

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。现有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，本发明的目的在于提出一种具有谐振腔半导体激光器的散热封装结构及其封装方法，目的是便于对防混光的半导体激光器进行封装，且便于散热及降低激光的振荡阈值。

基于上述目的，本发明提供了一种具有谐振腔半导体激光器的散热封装结构，包括热沉、设于热沉顶部的导电层及设于导电层上的过渡电极和半导体激光器，所述热沉包括DBC结构层和设于DBC结构层上的DPC结构层，所述半导体激光器及过渡电极均与导电层电性连接，所述半导体激光器包括基板、设于基板上的金属层、填充于相邻金属之间的硅氧化合物、依次设于金属层及填充硅氧化合物形成的结构层上的ALD膜层、绝缘介质层、PMMA层和有源层，所述半导体激光器内形成有贯穿ALD膜层、绝缘介质层及PMMA层的环形孔腔，所述环形孔腔内设有反射膜层。

所述DBC结构层和DPC结构层内设有通风结构或通水结构。

所述通水结构为蛇形水冷通道，且DBC结构层和DPC结构层内的蛇形水冷通道相连通。

所述封装结构还包括设于热沉底部的风扇。

所述热沉与风扇之间设有翅片组。

所述过渡电极上设有与过渡电极电连接的过流保护装置。

所过流保护装置为保险丝。

所述绝缘介质层为二氟化镁、三氧化二铝、二氧化硅或氟化锂，绝缘介质层的厚度为5-100nm。

所述封装结构还包括外壳，所述半导体激光器设置于所述外壳的内部，所述外壳上开设有与半导体激光器对应的发射窗口。