阅读说明：本技术 一种多单管半导体激光器双面冷却封装结构 (Double-sided cooling packaging structure of multi-single-tube semiconductor laser ) 是由 石琳琳 王娇娇 马晓辉 邹永刚 徐莉 李岩 金亮 张贺 李卫岩 于 2020-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明属于激光器技术领域,特别涉及一种多单管半导体激光器双面冷却封装结构,解决了多单管半导体激光器封装中的散热问题。一种多单管半导体激光器双面冷却封装结构,包括基础热沉,基础热沉上设置有绝缘热沉,绝缘热沉上设置有次级热沉,次级热沉之间为半导体激光器。通过在单管半导体激光器的N面和P面焊接次级热沉材料,使得半导体激光器产生的热量由传统的P面单向传导或N面单向传导改为P面和N面双向传导,增加了散热通道,提高了散热效率,高效地降低了有源区的结温,提高了激光器的输出功率和光束质量,通过将单管半导体激光器竖直放置,缩小了单管与单管之间的间距,节省了空间,使得器件更加小型化。(The invention belongs to the technical field of lasers, and particularly relates to a double-sided cooling packaging structure of a multi-single-tube semiconductor laser, which solves the heat dissipation problem in packaging of the multi-single-tube semiconductor laser. The utility model provides a two-sided cooling packaging structure of many single tube semiconductor laser, includes basic heat sink, is provided with insulating heat sink on the basic heat sink, is provided with secondary heat sink on the insulating heat sink, is the semiconductor laser between the secondary heat sink. The secondary heat sink materials are welded on the N surface and the P surface of the single-tube semiconductor laser, so that heat generated by the semiconductor laser is changed into P surface and N surface bidirectional conduction from traditional P surface unidirectional conduction or N surface unidirectional conduction, a heat dissipation channel is increased, the heat dissipation efficiency is improved, the junction temperature of an active area is efficiently reduced, the output power and the beam quality of the laser are improved, the single-tube semiconductor laser is vertically placed, the distance between a single tube and a single tube is reduced, the space is saved, and the device is more miniaturized.)

一种多单管半导体激光器双面冷却封装结构

技术领域

本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种多单管半导体激光器双面冷却封装结构。

背景技术

半导体激光器因其具有高电光转换效率，高可靠性，使用寿命长等优点，被广泛应用于激光测距、激光通讯和激光加工等领域。为了获得高输出功率高亮度的半导体激光器以适用于各种应用领域，光源选择一般为单管半导体激光器，巴条半导体激光器以及叠阵半导体激光器三种方式。巴条/叠阵激光器由于发光单元之间的热串扰，造成中间发光单元温度高于边缘发光单元温度的现象，产生“smile”效应，且由于巴条/叠阵激光器输出的光束质量不理想，光束整形系统比较复杂，在整形中也会降低耦合效率，从而影响了激光器的输出功率和可靠性。另一方面，巴条/叠阵激光器由于高热阻需要使用微通道热沉进行散热，微通道一般工作在特殊液体中，易堵塞，不易维护。

相较于巴条/叠阵激光器，单管半导体激光器由于其具有独立的发光单元，不会受到热串扰的影响，且单元失效特性独立，各发光单元之间不会相互影响，具有可替换性。采用多个单管半导体激光器进行合束获得的输出功率是单个激光器的数十倍。由于多单管半导体激光器具有驱动电流低，光束质量好，散热性好，光纤耦合效率高，亮度高等优点，可以作为半导体激光器光源的选择。目前多单管半导体激光器多使用阶梯式热沉进行散热，由于单管与单管之间间距过大，，使得后期光纤耦合设计中透镜尺寸变大，造成整个系统体积过大，且其散热路径比较单一，随着其输出功率的增加，简单的封装形式已经不能满足需求。所以解决多单管激光器的散热和空间体积问题至关重要。

发明内容

为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出一种多单管半导体激光器双面冷却封装结构，其解决了多单管半导体激光器在封装中的散热和空间体积问题。

本发明实现上述功能的技术方案是：一种多单管半导体激光器双面冷却封装结构，其特殊之处在于：

包括基础热沉、绝缘热沉，所述绝缘热沉设置在基础热沉上，所述绝缘热沉上设置有至少两个次级热沉；

所述相邻两个次级热沉之间设置一个半导体激光器。

进一步地，上述绝缘热沉焊接在基础热沉上。

进一步地，上述次级热沉焊接在绝缘热沉上。

进一步地，上述基础热沉为无氧铜材料。

进一步地，上述绝缘热沉为ALN材质。

进一步地，上述次级热沉为铜钨材料，也可为金刚石或铜基金刚石材料。

进一步地，上述半导体激光器为边发射式单管半导体激光器。

进一步地，上述边发射式半导体激光器采用COS封装结构。

进一步地，上述次级热沉包括第一次级热沉、第二次级热沉、第三次级热沉、第四次级热沉。

进一步地，上述半导体激光器包括第一半导体激光器、第二半导体激光器、第三半导体激光器；

第三半导体激光器的P面与第一次级热沉焊接，N面与第二次级热沉焊接；半导体激光器的P面与第二次级热沉焊接，N面与第三次级热沉焊接；半导体激光器的P面与第三次级热沉焊接，N面与第四次级热沉焊接。

本发明的优点：

本发明提供了一种多单管半导体激光器双面冷却封装结构，通过在单管半导体激光器的N面和P面焊接次级热沉材料，使得半导体激光器产生的热量可以双向传导，增加了散热通道，提高了器件散热能力。该散热结构简单，光束整形需要的光学元件少，有效地降低了封装工艺难度。且与传统多单管封装相比，通过将单管半导体激光器竖直放置，缩小了单管与单管之间的间距，节省了空间，使得器件更加小型化。

附图说明

图1是本发明的一种多单管半导体激光器双面冷却封装结构示意图。

图中标号说明：1-第一半导体激光器、2-第二半导体激光器、3-第三半导体激光器、4-绝缘热沉、5-第一次级热沉、6-第二次级热沉、7-第三次级热沉、8-第四次级热沉、9-基础热沉。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

参见图1，一种多单管半导体激光器双面冷却封装结构，包括基础热沉9，所述基础热沉9上设置有绝缘热沉4，绝缘热沉4与基础热沉9焊接。所述绝缘热沉4上设置有次级热沉，包括第一次级热沉5、第二次级热沉6、第三次级热沉7、第四次级热沉8。所述绝缘热沉4分别与第一次级热沉5、第二次级热沉6、第三次级热沉7、第四次级热沉8焊接。

所述第一次级热沉5与第二次级热沉6之间设置有第三半导体激光器3，第三半导体激光器3的P面与第一次级热沉5焊接，第三半导体激光器3的N面与第二次级热沉6焊接。第二次级热沉6与第三次级热沉7之间设置有第二半导体激光器2，第二半导体激光器2的P面与第二次级热沉6焊接，第二半导体激光器2的N面与第三次级热沉7焊接。第三次级热沉7与第四次级热沉8之间设置有第一半导体激光器1，第一半导体激光器1的P面与第三次级热沉7焊接，第一半导体激光器1的N面与第四次级热沉8焊接。

基础热沉9为无氧铜，所述第一次级热沉5、第二次级热沉6、第三次级热沉7、第四次级热沉8为铜钨材料也可为金刚石或铜基金刚石材料。绝缘热沉4为ALN材质，所述半导体激光器为边发射式单管半导体激光器，所述边发射式半导体激光器采用COS封装结构。

通过在单管半导体激光器的N面和P面焊接次级热沉材料，使得半导体激光器产生的热量由常规的P面单向传导或N面单向传导改为双向传导，增加了散热通道，提高了散热效率，高效地降低了有源区的结温。该散热结构简单，光束整形需要的光学元件少，有效地降低了封装工艺难度且比传统多个热沉单管合束更节省空间，体积更小。

以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。