一种可工作在环境温度高达制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可工作在环境温度高达

【技术实现步骤摘要】
一种可工作在环境温度高达105
℃
的BOX封装半导体激光器


[0001]本技术涉及半导体激光
，尤其涉及一种可工作在环境温度高达
105℃
的
BOX
封装半导体激光器
。

技术介绍

[0002]为了保证半导体激光器的性能，需要半导体激光芯片工作在稳定的温度下
。
像
DFB
半导体激光芯片，其波长会随温度漂移，温漂系数为
0.1nm/℃
，另外半导体激光芯片阈值电流
、
在一定的注入电流下的光输出功率等也会随温度而变化
。
而在半导体激光器的大多数应用中都要求把半导体激光的输出波长等参数严格地控制在一定的数值，但半导体激光器所处环境的温度变化很大
。
[0003]为达到应用的要求在使用半导体激光器时往往必需对半导体激光的芯片进行控温
。
半导体激光器的使用工作环境温度范围依其应用而异
。
这些工作环境温度范围一般分为如下几类：商业级：
0℃
～
+70℃
，工业级：
‑
40℃
～
+85℃
，汽车级：
‑
40℃
～
125℃
和军品级：
‑
55℃
～
+125℃。
以往半导体激光器大多应用在光纤通信领域，在该领域所适用的半导体激光器的工作环境温度范围只限于商业级和工业级，也就是说其工作环境温度最高也就是
85℃。
但近年来半导体激光器的应用已扩展到激光传感器
、
激光雷达等领域，这样一来由于应用的需要对半导体激光器的工作环境温度要求也就不仅限于商业级和工业级
。
其中车载激光雷就是一个有代表性的例子
。
[0004]车载激光雷达是使用激光作为探测手段，通过发射光束来探测目标的位置
、
速度等特征量的雷达系统
。
激光雷达相当于汽车的“眼睛”，具有强大而复杂的信息感知和处理能力，可以帮助汽车感知道路环境，规划自己的行驶路线，控制车辆达到预定的目标
。
车载激光雷达的核心部件是激光器，半导体激光器是车载激光雷达用的最多的激光器
。
车载激光雷达要求其所使用的半导体激光器对输出波长
、
线宽和功率有精准的控制，也就是说要求对其所使用的半导体激光器芯片的温度有精准的控制
。
[0005]对于车载激光雷达尽管现今车规要求的工作环境为
‑
40℃
～
85℃
，但在激光雷达的密闭机壳里面，
85℃
的环境温度下激光雷达机壳内的温度至少上升
20℃
，所以车载激光雷达使用的半导体激光器的实际外壳温度会达到
105℃。
而当前，尚未存在能工作在环境温度高达
105℃
的半导体激光器
。
[0006]另外由于温室效应不断的积累导致了全球变暖引起地表了温度的居高不下
。
如
2022
年高温来袭时科威特的气温甚至高达
70℃。
半导体激光器在航天
、
油田勘探开发等应用中工作环境的温度也超出工业级的
‑
40℃
～
85℃
的范围
。
所以半导体激光器要应用于上述的工作环境也必需能扛得住
105℃
或更高的高温
。

技术实现思路

[0007]技术目的：为解决现有半导体激光器无法工作在环境温度为
105℃
或更高的场景下的问题，本技术提出了一种可工作在环境温度高达
105℃
的
BOX
封装半导体激光
器
。
[0008]技术方案：一种可工作在环境温度高达
105℃
的
BOX
封装半导体激光器，包括：激光器封装外壳以及设置在所述激光器封装外壳内的半导体制冷器
、
半导体激光芯片
、
热沉
、
热敏电阻
、
背光二极管
、
基座
、
耦合透镜
、
光隔离器和光纤组件；
[0009]所述基座设置在半导体制冷器上；所述热沉
、
耦合透镜和光隔离器均设置在基座上；所述半导体激光芯片
、
热敏电阻和背光二极管均设置在热沉上；
[0010]所述光纤组件包括光纤基座
、
头部可伐毛细管和裸光纤；所述光纤基座设置在半导体制冷器的一侧，所述头部可伐毛细管套在裸光纤的头部，并该头部可伐毛细管设置在光纤基座上，裸光纤的尾部向外延伸出激光器封装外壳
。
[0011]进一步的，所述半导体制冷器为二级半导体制冷器
。
[0012]进一步的，所述二级半导体制冷器包括冷面
、
热面
、
中间面和多个热电对，所述中间面设置在冷面与热面之间，多个所述热电对设置在冷面与中间面之间，以及设置在热面与中间面之间
。
[0013]进一步的，在冷面与中间面之间设有
18
个热电对，在热面与中间面之间设置有
24
个热电对；每个热电对的柱子高度为
0.41mm。
[0014]进一步的，所述激光器封装外壳为
BOX
封装外壳，所述
BOX
封装外壳包括底板和设置在底板上部的框体，在所述框体上设置有套管，所述光纤组件穿过套管设置在激光器封装外壳内，所述底板厚度大于等于
3mm
，该底板通过定位螺纹孔与外界散热板固定，所述定位螺纹孔位于底板的中部
。
[0015]进一步的，所述裸光纤的尾部通过尾部可伐毛细管与激光器封装外壳密封连接，实现裸光纤的尾部向外延伸出激光器封装外壳，裸光纤的尾部采用低熔点玻璃材料把尾部可伐毛细管密封地融焊到裸光纤上
。
[0016]本技术公开了一种可工作在环境温度高达
105℃
的
BOX
封装半导体激光器，包括：激光器封装外壳以及设置在所述激光器封装外壳内的半导体制冷器
、
半导体激光芯片
、
热沉
、
热敏电阻
、
背光二极管
、
基座
、
耦合透镜
、
光隔离器和光纤组件；
[0017]所述基座设置在半导体制冷器上；所述热沉
、
耦合透镜和光隔离器均设置在基座上；所述半导体激光芯片
、
热敏电阻和背光二极管均设置在热沉上；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种可工作在环境温度高达
105℃
的
BOX
封装半导体激光器，其特征在于：包括：激光器封装外壳以及设置在所述激光器封装外壳内的半导体制冷器
、
半导体激光芯片
、
热沉
、
热敏电阻
、
背光二极管
、
基座
、
耦合透镜
、
光隔离器和光纤组件；所述基座设置在半导体制冷器上；所述热沉
、
耦合透镜和光隔离器均设置在基座上；所述半导体激光芯片
、
热敏电阻和背光二极管均设置在热沉上；所述光纤组件包括光纤基座
、
头部可伐毛细管和裸光纤；所述光纤基座设置在半导体制冷器的一侧，所述头部可伐毛细管套在裸光纤的头部，并该头部可伐毛细管设置在光纤基座上，裸光纤的尾部向外延伸出激光器封装外壳
。2.
根据权利要求1所述的一种可工作在环境温度高达
105℃
的
BOX
封装半导体激光器，其特征在于：所述半导体制冷器为二级半导体制冷器
。3.
根据权利要求2所述的一种可工作在环境温度高达
105℃
的
BOX
封装半导体激光器，其特征在于：所述二级半导体制冷器包括冷面
、
热面
、
中间面和多个热电对，所述中间面设置在冷面与热面之间，多个所述热电对设置在冷面与中间面之间，以及设置在热面与中间面之间
。4.
根据权利要求3所述的一种可工作在环境温度高达
105℃
的
BOX
封装半导体激光器，其特征在于：在冷面与中间面之间设有
18
个热电对，在热面与中间面之间设置有
24
个热电对；每个热电对的柱子高度为
0.41mm。5.
根据权利要求1所述的一种可工作在环境温度高达
105℃
的
BOX
封装半导体激光器，其特征在于：所述激光器封装外壳为
BOX
封装外壳，所述
BOX
封装外壳包括底板和设置在底板上部的框体，在所述框体上设置有套管，所述光纤组件穿过套管设置在激光器封装外壳内，所述底板厚度大于等于
3mm
，该底板通过定位螺纹孔与外界散热板固定，所述定位螺纹孔位于底板的中部
。6.
根据权利要求1所述的一种可工作在环境温度高达
105℃
的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耐，
申请(专利权)人：南京光通光电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：