一種組合式高功率半導體激光器側面泵浦源制造技術

本實用新型專利技術公開了一種組合式高功率半導體激光器側面泵浦源，以解決現有技術中的半導體激光器泵浦源的成品率低、合格率低，拆裝維護不便、壽命較短等技術問題。該側面泵浦源包括半導體激光器模塊組和散熱器，所述半導體激光器模塊組是由一個或多個半導體激光器模塊組成，其中每一個半導體激光器模塊均通過活動鏈接方式或焊接方式固定于散熱器上。本實用新型專利技術中半導體激光器模塊可預先進行測試、老化、篩選，可單獨封裝，測試，老化，可選擇不同的芯片進行組合、控制，實現多波長寬光譜輸出。泵浦源在使用過程中若某個模塊出現異常，可單獨更換，使得產品的成品率更高、壽命更長。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于激光光電子
，涉及半導體激光器，具體涉及一種組合式高功率半導體激光器側面泵浦源。
技術介紹
固體激光器最有效的泵浦源是半導體激光器，高功率半導體激光器泵浦的全固態激光器，是近幾年發展的一個熱點。半導體與閃光燈泵浦光源相比，半導體激光器有突出的優點⑴工作時間長；⑵低功耗；⑶體積小；⑷更重要的是其光譜與激光材料的吸收光譜匹配好，因此產生的熱效應小，有利于提高固體激光器的工作穩定性和光束質量。隨著全固態激光器在工業、醫療、軍事等領域展現越來越廣闊的應用前景，對作為核心部件的半導體激光器泵浦源提出了更高的要求。在固體激光棒的側泵應用中通常采用半導體激光器水平陣列的發光面為平面形發光結構，側面泵浦源的通常采用半導體激光器水平陣列呈正三角，正五角，正七角等。這種結構會導致固體激光棒對泵浦光的吸收不均勻，吸收效率低，導致固體激光器輸出光斑的均勻性較差，泵浦效率低。傳統的發光面為平面形發光結構的側泵見圖1。“一種半導體激光器側泵模塊”(CN101834402A)公開了一種半導體激光器側泵模塊，其是由一個或多個側泵模塊單元以及一個晶體棒組成，其側泵模塊的發光面為平面形發光結構，該側泵模塊利用大功率半導體激光器陣列作為泵浦源，經過擴束和勻化，使泵浦光束的均勻性和能量密度滿足使用要求。其增加了快軸準直鏡及擴束鏡，增加了結構的復雜程度，同時，各個側泵模塊之間相互獨立沒有集成。把半導體激光器陣列泵浦源的平面結構發光面設計成半圓形結構發光面，會使固體激光棒對泵浦光源的吸收均勻，提高泵浦效率，同時固體激光棒的輸出光斑均勻性得到改善，但是傳統的半圓形結構側泵(如圖2)存在以下缺點(1)成品率低。目前的半圓形結構側泵制備過程是將半導體激光器陣列整體焊接在散熱器上，多個巴條一起焊接在散熱器上，巴條損壞的可能性很高，導致半導體激光器泵浦源的成品率低。(2)無法檢驗和測試，也不便于老化。將半導體激光器陣列整體焊接在散熱器上制備成半導體激光器泵浦源，此種工藝會導致泵浦源無法進行檢驗和測試，也不便于老化。(3)成本高。在整體進行老化過程中，芯片損壞幾率較高，使得制成的半導體激光器泵浦源成本較高。(4)在進行老化時，須整體進行老化，老化過程中芯片可能損壞，導致半導體激光器泵浦源不合格。(5)維修困難。使用過程中，芯片不可替換，單個半導體激光器損壞后，芯片不可替換，維修困難，影響半導體激光器泵浦源的壽命，使其壽命降低。技術半圓柱面型發光面的半導體激光器陣列(專利號ZL01220203. 7)公開了一種半導體器件制作的固體激光器泵浦源，采用半圓形發光面的LD線列陣作為泵浦源，使棒狀激光介質對泵浦源的吸收均勻，從而提高泵浦效率，同時也改善了固體激光器輸出光斑的均勻性，據該專利文件介紹，半圓柱面發光面的LD線列陣效率比平面型LD線列陣提高一倍以上，但是此專利中是將半導激光器芯片直接焊接在熱沉上，無法進行檢驗和測試，不便于進行老化，會導致泵浦源的成品率低；老化過程中，芯片可能損壞、合格率低，導致泵浦源合格率低；此外，其在使用過程中若單個芯片壞掉后，芯片不可替換，維修困難，影響整個固體激光器泵浦源的壽命。技術半導體激光器側泵浦模塊(專利號ZL200420114915. 7)公開了一種采用同心泵浦、同心冷卻的緊包泵浦結構的拱形半導體激光器側泵浦模塊，本專利中對增益介質形狀的要求苛刻，適用于增益介質為棒狀的形式，其同樣是將半導激光器芯片直接焊接在熱沉上，無法進行檢驗和測試，不便于進行老化，會導致泵浦源的成品率低；老化過程中， 芯片可能損壞、合格率低，導致泵浦源合格率低；此外，其在使用過程中若單個芯片壞掉后， 芯片不可替換，維修困難，影響整個固體激光器泵浦源的壽命。
技術實現思路
本技術旨在提供一種組合式高功率半導體激光器側面泵浦源，以解決現有技術中的半導體激光器泵浦源的成品率低、合格率低，拆裝維護不便、壽命較短等技術問題。本技術的技術方案如下一種組合式高功率半導體激光器側面泵浦源，包括半導體激光器模塊組和散熱器，其特征在于所述半導體激光器模塊組是由一個或多個半導體激光器模塊組成(形成了半導體激光器陣列)，其中每一個半導體激光器模塊均通過活動鏈接方式或焊接方式固定于散熱器上。上述半導體激光器模塊由芯片和與芯片焊接的襯底組成，襯底通過活動鏈接方式或焊接方式固定于散熱器上。上述半導體激光器模塊組是由多個半導體激光器模塊串聯、并聯或者串并聯結合構成。上述半導體激光器模塊是經過測試、老化、篩選后的半導體激光器模塊。上述組合式高功率半導體激光器側面泵浦源的形狀與增益介質的形狀或需求匹配，可以是環形、多邊形、長方形、正方形、菱形等其他形狀。本技術的側面泵浦源與增益介質共同構成了固體激光器。上述組合式高功率半導體激光器側面泵浦源的形狀優選環形、多邊形、長方形、正方形或菱形。上述芯片是單管芯片、微型巴條、巴條或者由多個單管芯片、多個微型巴條、多個巴條芯片連接組成的芯片模塊。上述散熱器是高導熱率散熱基座(比如銅、金剛石或銀制散熱基座)、液冷散熱器或者半導體制冷散熱器。本技術還提供了一種組合式高功率半導體激光器側面泵浦源的制備方法，包括以下步驟(1)將單管芯片、微型巴條、巴條或者多個單管芯片組或者多個巴條芯片安裝在襯底上，組成一個或分別組成多個半導體激光器模塊；(2)將半導體激光器模塊進行測試、老化、篩選；(3)將篩選后合格的一個或多個半導體激光器模塊安裝在散熱器上，制成組合式高功率半導體激光器側面泵浦源。在步驟C3)之前，最好先根據增益介質的形狀或需求整體設計組合式高功率半導體激光器側面泵浦源的形狀。上述步驟(3)的安裝是指將襯底通過活動鏈接方式或焊接方式固定于散熱器上。本技術具有以下有益效果(1)本技術的組合式高功率半導體激光器側面泵浦源采用模塊化集成的方式，各個模塊之間相互獨立；( 每個半導體激光器模塊可預先進行測試、老化、篩選。測試、老化和篩選的過程中巴條的使用量較之傳統半圓形結構側泵制備過程中巴條的個數大大減少，將提高生產制備過程中的成品率，降低了使用過程中芯片不合格的幾率；(3)先將每個半導體激光器模塊單獨進行測試、老化后篩選出性能已知好的半導體激光器模塊，將其安裝在散熱器上，制成半導體激光器泵浦源，可保證半導體激光器泵浦源的性能已知良好，成品率高；(4)測試簡便，多個半導體半導體激光器模塊組合方式靈活，易檢驗、測試、老化；(5)維護簡易、可替換性好、壽命長，單個半導體激光器模塊損壞后，可替換，后繼維護方便簡易使半導體激光器泵浦源的壽命長；(6)可靠性高，適用于高溫等復雜多變的環境中使用，半導體激光器模塊可方便進行可靠性測試；(7)成本低，因每個半導體激光器模塊可預先進行測試、老化、篩選，提高了生產制備過程中的成品率，降低了使用過程中芯片不合格的幾率，同時制備好的組合式高功率半導體激光器側面泵浦源是選用性能已知好的半導體激光器模塊，成品率高，整個工藝過程使得成本降低；(8)本技術中的組合式高功率半導體激光器側面泵浦源的結構可使用無銦化技術，可使用硬焊料。附圖說明圖1傳統的發光面為平面形發光結構的側泵示意圖圖2傳統的半圓形結構側泵示意圖；圖3為本技術的原理示意圖；圖4為本技術實施例一結構示意圖；本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種組合式高功率半導體激光器側面泵浦源，包括半導體激光器模塊組和散熱器，其特征在于：所述半導體激光器模塊組是由一個或多個半導體激光器模塊組成，其中每一個半導體激光器模塊均通過活動鏈接方式或焊接方式固定于散熱器上。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉興勝，宗恒軍，王警衛，康利軍，張彥鑫，
申請(專利權)人：西安炬光科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：87