高功率薄型激光模组封装结构及高功率激光器封装制造技术

本实用新型专利技术专利公开了一种高功率薄型激光模组封装结构及高功率激光器封装，该高功率薄型激光模组的结构包括由激光晶体、非线性倍频晶体、导热基板组成。以此为基础，构建的高功率激光器的结构包括LD泵浦光源、薄型激光模组、腔镜、输出滤波片。其特点是，上述元件以导热性优良的金属管壳作为承载平台并固定在其上，且所述组件封装在激光器保护管壳内，薄型激光模组安装在金属管壳上，与光传播方向平行，腔镜垂直于金属管壳，且中心轴与光传播方向平行，输出滤波片垂直于金属管壳放置于另一端，形成高功率激光器结构。该高功率激光器相比于现有技术具有成本低、体积小、结构简单、光斑好，调节和维修方便等特点。利用该高功率薄型激光模组和高功率激光器可以大大提高生产效率、因此适合大批量自动化生产。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术专利公开了一种高功率薄型激光模组封装结构及高功率激光器封装，该高功率薄型激光模组的结构包括由激光晶体、非线性倍频晶体、导热基板组成。以此为基础，构建的高功率激光器的结构包括LD泵浦光源、薄型激光模组、腔镜、输出滤波片。其特点是，上述元件以导热性优良的金属管壳作为承载平台并固定在其上，且所述组件封装在激光器保护管壳内，薄型激光模组安装在金属管壳上，与光传播方向平行，腔镜垂直于金属管壳，且中心轴与光传播方向平行，输出滤波片垂直于金属管壳放置于另一端，形成高功率激光器结构。该高功率激光器相比于现有技术具有成本低、体积小、结构简单、光斑好，调节和维修方便等特点。利用该高功率薄型激光模组和高功率激光器可以大大提高生产效率、因此适合大批量自动化生产。【专利说明】高功率薄型激光模组封装结构及高功率激光器封装
本技术涉及激光
，尤其涉及一种能够封装简易的高功率薄型激光模组和激光器的结构。
技术介绍
近年来，基于激光技术的投影显示市场由于需求的急剧增长而吸引了大量的关注。因此激光投影产业迫切需要较高功率的红，绿，蓝三基色激光器。其中红色和蓝色半导体二极管激光器已经成熟并且在显示设备中得到了广泛的应用。然而，尽管绿色半导体激光器已经取得了一定的进展，但已报道的研究结果还远远不能满足激光显示的要求。绿色半导体激光器距离批量商业化生产还有一段较长的距离。因此，低成本紧凑型绿光光源成为目前激光显示产业发展的技术瓶颈。为推动激光显示产业的发展，各国的研究人员正全力进行绿光激光器的研究。从目前的研究成果来看，通过激光二极管泵浦固体激光器倍频产生绿光的紧凑型绿光激光器是目前解决激光显示绿光技术瓶颈的最佳方案。在倍频绿光固体激光器中，通常包含用来产生1064 nm红外激光的激光晶体和用来产生绿光的非线性光学晶体。对于激光晶体来说，掺钕钒酸钇(Nd:YV04)由于其具有增益高，偏振输出，并且在808 nm抽运波长上具有很高的吸收系数等优点，被认为是最佳增益介质。对于非线性晶体来说，目前国内外商用的DPSS绿光激光器主要采用的是KTP或LBO这两种非线性晶体。其中KTP晶体由于非线性系数较大、价格低廉而在市场上有广泛的应用。但使用KTP晶体的DPSS绿光技术存在两种缺陷:一是灰迹效应导致高功率下使用寿命的不稳定性从而只能应用在低功率绿光激光器上，抗灰迹的KTP尽管已有商品化的产品，但价格高昂，二是其绿光输出的偏振态会随着温度的变化而变化，对于含有某些偏振敏感器件的显示系统，这种变化会引起严重的功率变化问题。LBO晶体的抗损伤阈值闻，可以用于广生闻功率的绿光，但是由于LBO晶体非线性系数小，因此即使在激光显示所需要的中小功率的绿光激光器中，所采用的晶体长度往往也要大于10 mm，这使得基于LBO技术的激光器体积太大而不能够应用于激光显示行业。另外，基于LBO和KTP晶体的绿光激光器的价格比激光显示行业所能够接受的价格高出几十倍。因此激光显示产业迫切需求紧凑、低成本、高效率、高输出功率的绿光激光器。近年来，由于周期性极化技术的不断发展，基于准相位匹配(QPM)的各种周期性极化晶体被广泛用于倍频或其他波长变换领域。其中掺氧化镁周期性极化反转铌酸锂(MgO:PPLN)由于具有抗损伤阈值高、非线性系数大、成本低并且适合大规模工业化生产等优点而被认为是激光显示产业需要的、紧凑高效的绿光激光器的最佳选择。但基于外加电场的周期性极化技术制作的MgO:PPLN晶体通常较薄(0.5 mm?Imm),而传统的LBO和KTP晶体通常厚度都在3 mm左右。因此在传统的分离型腔内倍频固体激光器结构中，由于有最少4个光学元件(泵浦激光器，激光晶体，非线性倍频晶体，耦合输出镜)，使用这种薄型晶体会带来更大的调节难度，不易批量生产。为了解决这一问题，专利201110446152.0和专利ZL201120417436.2专利技术了一种创新的一体化紧凑绿光芯片，将腔内倍频固体激光器的结构简化至2个光学元件，使得基于MgO:PPLN晶体的绿光固体激光器能够达到低成本，大批量的生产，解决了激光显示产业当前面临的绿光激光器方面的技术瓶颈。但该一体化紧凑绿光芯片为基于平平腔结构，该结构的优势在于结构简单，但是容易受到热效应的影响导致光斑质量不佳，功率波动。为了拓展该一体化紧凑绿光芯片的应用范围，本专利提出了一种新的解决方案，通过改变晶体镀膜设计和增加输出透镜，将原来的平平腔结构改变为光板质量更好的平凹腔结构，同时还保持了体积小、结构简单、稳定性好等特点。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本技术提供一种体积小、结构简单、稳定性好，光束质量高、调节和维修方便的高功率薄型激光模组的封装结构和以此为基础的高功率激光器。本技术采用的技术方案是:本技术提出一种高功率薄型激光模组封装结构，包括激光晶体(如Nd:YV04)、非线性倍频晶体(如PPLN)、和导热基板(如Si)。在芯片通光方向上两晶体之间具有一定距离。导热基板与晶体之间通过夹料粘和。其中激光晶体和非线性倍频晶体上镀有特殊镀膜，激光晶体和非线性倍频晶体的通光面保持平行。上述技术方案中，激光晶体的入射面镀808nm增透膜(AR@808nm)、1064nm高反膜(HRil064nm)，出射面镀 1064nm增透膜(AR@1064nm)、532nm 高反膜(HR@532nm)，在非线性倍频晶体的入射面和出射面镀膜相同，均为532nm和1064nm增透膜(AR@532nm、1064nm)。上述技术方案中，两晶体通光方向上相对的光学面之间隔出一定距离，所述的距离可以是O到20mm不同的长度取值范围。 上述技术方案中，夹料可以是可以是导热胶或银胶等。以此为基础，本技术还提出一种高功率激光器封装，包括LD泵浦光源、腔镜、输出滤波片、以及薄型激光模组，其特点是，上述元件均以金属管壳作为承载并固定在其上，且所有组件均封装在激光器保护管壳内，LD泵浦光源固定在竖直的金属管壳上，所述LD泵浦光源发出的泵浦光照射在所述激光模块上，所述腔镜垂直于金属管壳放置在薄型激光模组输出面位置，输出滤波片垂直于金属管壳放置于腔镜，形成高功率激光器结构。激光晶体、非线性倍频晶体、腔镜共同形成光学谐振腔。上述技术方案中，腔镜的一面镀532nm增透膜、1064nm高反膜，腔镜的另一面镀1064nm和532nm的增透膜。上述技术方案中，平凹镜垂直于金属管壳，且中心轴与光传播方向平行。平凹镜的凹面面向激光芯片。上述技术方案中，平镜垂直于金属管壳，且中心轴与光传播方向平行。上述技术方案中，高功率激光器的金属管壳上有I处刻有定位线，所述定位线定位所述激光模块到LD泵浦光源的最佳距离。上述技术方案中，高功率激光器的金属管壳上有I处刻有定位线，所述定位线定位所述腔镜到激光模块的最佳距离。【专利附图】【附图说明】图1a是本技术的高功率薄型激光模组的结构框图。图1b是本技术的高功率薄型激光模组的结构俯视框图。图2a是本技术的高功率平凹腔型激光器的结构框图。图2b是本技术的高功率平凹腔型激光器的结构俯视框图。图3a是本技术的高功率平平腔型激光器的结构框图。图3b是本技术的高功率平平腔型激光器的结构俯本文档来自技高网...

【技术保护点】
高功率薄型激光模组封装结构及高功率激光器封装，其特征是，包括激光晶体、非线性倍频晶体、和导热基板，在芯片通光方向上两晶体具有一定距离，并通过夹料与导热基板结合，其中激光晶体和非线性倍频晶体通光面上镀有特殊镀膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：甘毅，林绍杰，苏红平，李向阳，徐长青，路洋，
申请(专利权)人：南京长青激光科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32