激光二极管的准直封装结构制造技术

一种激光二极管的准直封装结构，其特征在于，包括：一第一热沉，该第一热沉为矩形，该第一热沉的中间开有一横向通孔；一第二热沉，该第二热沉为矩形，该第二热沉的中间开有一横向通孔；一ＴＯ－３管壳，该ＴＯ－３管壳位于第一热沉的一侧，该第二热沉与第一热沉通过横向通孔用螺丝与ＴＯ－３管壳固定；一陶瓷座，该陶瓷座的上面有一凹槽，该陶瓷座位于第二热沉的上面；一自聚焦透镜，该自聚焦透镜位于陶瓷座上的凹槽内；一管芯，该管芯固定在第一热沉的上面，该管芯的中心线与自聚焦透镜的中心线在同一直线上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种针对激光二极管(LD)的准直封装结构，能够提高激光二极管输 出光束的光束质量，提高远场光亮度，提高耦合，聚焦性能。
技术介绍
上世纪80年代以来，随着半导体材料生长技术、激光器封装和制冷技术的进步， 大功率、长寿命、高封装密度的大功率半导体激光器逐渐成熟。近年来，具有输出功率高、体 积小、寿命长等优点的半导体激光器迅速地发展起来，在工业、科研、医药等诸多领域，诸如 工业激光加工、焊接、泵浦固体激光器、激光手术等许多方面得到越来越广泛的应用。但是 半导体激光器固有的光束质量差，光亮度低，利用光束整形技术以提高其输出功率密度就 是一个热点的研究方向。光束整形不仅可以改善半导体激光器的光束质量，提高半导体激 光器光亮度，而且可以极大降低光纤耦合输出的难度，可以实现较小尺寸光纤的耦合输出。 半导体激光器发出的光在垂直于PN结方向(快轴方向)和平行于PN结方向(慢 轴方向)的光束质量相差很大。快轴方向发散角约为40。，发光区约为lym，为衍射极限 高斯光束，M2因子约等于1，而慢轴方向发散角约为6. 5° ，发光区约为150 ii m，为多模高斯 光束，M2因子约等于30.由于快轴发散角太大，导致发出的光束在传播方向上迅速的发散， 在许多需要高功率密度的场合以及需要在稍远的距离上使用的情况下都无法直接使用。现 在一般使用的小芯径的光纤进行快轴准直，但是光纤压縮很难同时获得较小的快轴发散角 和慢轴发散角。我们使用的自聚焦透镜15，通过精确调节其端面与激光二极管之间的距离， 在出射端同时获得较小的快轴和慢轴发散角。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简单易行，成本低廉的获得准直输出的激光二极管的 准直封装结构。本专利技术提供一种激光二极管的准直封装结构，其特征在于，包括 —第一热沉，该第一热沉为矩形，该第一热沉的中间开有一横向通孔； —第二热沉，该第二热沉为矩形，该第二热沉的中间开有一横向通孔； — T0-3管壳，该T0-3管壳位于第一热沉的一侧，该第二热沉与第一热沉通过横向通孔用螺丝与T0-3管壳固定； —陶瓷座，该陶瓷座的上面有一凹槽，该陶瓷座位于第二热沉的上面； —自聚焦透镜，该自聚焦透镜位于陶瓷座上的凹槽内； —管芯，该管芯固定在第一热沉的上面，该管芯的中心线与自聚焦透镜的中心线 在同一直线上。 其所述的陶瓷座上的凹槽为矩形或半圆形或V形，使自聚焦透镜固定于其上时，以保持自聚焦透镜与陶瓷座的侧边及底边平行。 其所述的第二热沉的高度小于第一热沉的高度。 其所述的第一、第二热沉之间以及第一热沉和T0-3管壳之间衬有铟箔。 附图说明 为进一步说明本专利技术的具体
技术实现思路
，以下结合实施例及附图详细说明如后，其 中 图1是两端平面的自聚焦透镜15与管芯16位置的示意图； 图2是一端球面的自聚焦透镜15与管芯16位置的示意图； 图3是本专利技术的结构立体示意图； 图4是本专利技术的位置结构示意图； 图5是陶瓷座的原理示意图具体实施例方式请参阅图3和图4所示，并结合参阅图1、图2和图5，本专利技术一种激光二极管的准 直封装结构，包括 —第一热沉ll，该第一热沉11为矩形，该第一热沉11的中间开有一横向通孔111 ; —第二热沉12，该第二热沉12为矩形，该第二热沉12的中间开有一横向通孔 121 ;所述的第二热沉12的高度小于第一热沉11的高度，以使其上的自聚焦透镜15能与管 芯16中心线处于同一直线上； — T0-3管壳13，该T0-3管壳13位于第一热沉11的一侧，该第二热沉12与第一 热沉11通过横向通孔111、 121用螺丝与T0-3管壳13固定； —陶瓷座14，该陶瓷座14的上面有一凹槽141，该陶瓷座14位于第二热沉12的 上面；所述的陶瓷座14上的凹槽141为矩形或半圆形，使自聚焦透镜15固定于其上时，以 保持自聚焦透镜15与陶瓷座14的侧边及底边平行； —自聚焦透镜15，该自聚焦透镜15位于陶瓷座14上的凹槽141内； —管芯16，该管芯16固定在第一热沉11的上面，该管芯16的中心线与自聚焦透镜15的中心线在一条直线上。 所述的第一、第二热沉11、12之间以及第一热沉11和T0-3管壳13之间衬有铟箔， 以消除铜块间因表面不平整而造成的空气缝隙。 本专利技术是这样实现的。由于借助与陶瓷划片等高精度加工系统可以加工出非常精 密的陶瓷器件，本专利技术利用了陶瓷的这一特性。为了消除第一热沉11与T0-3管壳13之间 螺丝固定时可能产生的旋转误差，使第一热沉11能保持精确放置，在第一热沉11与T0-3 管壳13接触的上边沿固定有一矩形陶瓷。自聚焦透镜固定陶瓷座14，其特征在于如图5所示，陶瓷座14厚t，槽宽为2al ，槽深dl，自聚焦透镜15直径为rl，满足关系a, = ，按此种方式固定的自聚焦透镜15能与陶瓷座12底面保持水平，同时保证透镜与陶瓷座 14的槽保持平行，方便自聚焦透镜15与调试与装配。实用中根据不同的自聚焦透镜15直 径rl，以及所需的槽深dl，计算出所需的槽宽2a1.本专利技术制作模块时选取的槽深dl为 0. 7mm。第二热沉12的高度略小于由此式决定h = t+rl-dl (mm)，留有空隙使用紫外胶，将 第二热沉12与第一热沉11叠在一起用螺丝固定在T0-3管壳上。 LD与自聚焦之间的距离d确定方式如下 自聚焦透镜的折射率分布一般可以表述为 n2(r) = n02(l-ar2) (1) n。为透镜轴线的折射率，V^为聚焦常数，z为自聚焦透镜的长度，r为自聚焦透 镜轴向坐标，R为带球面自聚焦透镜球面的曲率半径。对于两端都是平面的自聚焦透镜的 ABCD矩阵在近轴近似下，可以表述为<formula>formula see original document page 5</formula> 其中z为自聚焦透镜的长度。对于一端有球面的自聚焦透镜，其光路可参见图 (2)，其传输矩阵可以表示为<formula>formula see original document page 5</formula> M2 = 入 W经过一段距离d的矩阵可以表示为 1 d、<formula>formula see original document page 5</formula> 所以经过一端距离d的光束，经过普通自聚焦透镜，其光路可参见图l，传输矩阵 可以表示为<formula>formula see original document page 5</formula> <formula>formula see original document page 5</formula>而经过一端距离d的光束，然后进入头部有球面的自聚焦传输的矩阵可以表示为COSIC_、 ， sin(V^)x(l-M。) 麵每,,厂、sin(A/Gz)x(l-M0)w sin(V^z)—。n(V^)+咖(^咖(。)(-。(7^) +咖(^)x(1—。))x^^ ,厂、,厂、sin(V^z)x(l-o)(7)cos(, ,厂、sin(V^z)x(1 —。)、j sin(V^z) (cos(V。z) + ~、厂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光二极管的准直封装结构，其特征在于，包括：一第一热沉，该第一热沉为矩形，该第一热沉的中间开有一横向通孔；一第二热沉，该第二热沉为矩形，该第二热沉的中间开有一横向通孔；一ＴＯ－３管壳，该ＴＯ－３管壳位于第一热沉的一侧，该第二热沉与第一热沉通过横向通孔用螺丝与ＴＯ－３管壳固定；一陶瓷座，该陶瓷座的上面有一凹槽，该陶瓷座位于第二热沉的上面；一自聚焦透镜，该自聚焦透镜位于陶瓷座上的凹槽内；一管芯，该管芯固定在第一热沉的上面，该管芯的中心线与自聚焦透镜的中心线在同一直线上。

【技术特征摘要】
一种激光二极管的准直封装结构，其特征在于，包括一第一热沉，该第一热沉为矩形，该第一热沉的中间开有一横向通孔；一第二热沉，该第二热沉为矩形，该第二热沉的中间开有一横向通孔；一TO-3管壳，该TO-3管壳位于第一热沉的一侧，该第二热沉与第一热沉通过横向通孔用螺丝与TO-3管壳固定；一陶瓷座，该陶瓷座的上面有一凹槽，该陶瓷座位于第二热沉的上面；一自聚焦透镜，该自聚焦透镜位于陶瓷座上的凹槽内；一管芯，该管芯固定在第一热沉的上面，该管芯的中心线与自聚焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴芃，王翠鸾，韩淋，刘媛媛，马骁宇，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]