專利名稱：垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源及其制作方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光器可以分為邊發(fā)射和面發(fā)射兩種。其中，邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器目前已發(fā)展的比較成熟，然而，由于其光束是橢圓形的，在相互垂直的兩個(gè)軸上發(fā)散角相差比較大，光束質(zhì)量比較差，因此，在使用時(shí)需使用復(fù)雜昂貴的光束整形系統(tǒng)。垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)是一種垂直表面出光的新型激光器。與傳統(tǒng)邊發(fā)射激光器不同的結(jié)構(gòu)帶來(lái)了許多優(yōu)勢(shì)小的發(fā)散角和圓形對(duì)稱的遠(yuǎn)、近場(chǎng)分布使其與光纖的 耦合效率大大提高，而不需要復(fù)雜昂貴的光束整形系統(tǒng)，現(xiàn)已證實(shí)與多模光纖的耦合效率竟能大于90% ;光腔長(zhǎng)度極短，導(dǎo)致其縱模間距拉大，可在較寬的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)單縱模工作，動(dòng)態(tài)調(diào)制頻率高；腔體積減小使得其自發(fā)輻射因子較普通端面發(fā)射激光器高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，這導(dǎo)致許多物理特性大為改善。隨著垂直腔面發(fā)射激光器制備工藝的發(fā)展，功率逐漸提高，用于背面泵浦成為可能，而且由于垂直腔面發(fā)射激光器具有成本低廉、光譜特性和光束質(zhì)量好以及可靠行穩(wěn)定的特性，使其成為未來(lái)側(cè)面泵浦的一個(gè)重要方向。提高激光器側(cè)面泵浦源輸出功率的一個(gè)重要方法是增加其出光單元。但鑒于一方面，邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器集成度低，光束質(zhì)量差，溫度可靠性不好；另一方面，側(cè)面泵浦源有體積的限制，而且增加發(fā)光單元也會(huì)增大驅(qū)動(dòng)電源；導(dǎo)致現(xiàn)有的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器不適合用于側(cè)面泵浦源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器不適合用于側(cè)面泵浦源的缺點(diǎn)，提出一種垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源及其制作方法。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案如下—種垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源，包括內(nèi)有制冷液體的大通道熱沉，所述大通道熱沉的上端設(shè)有水平安裝面，絕緣熱沉，以及垂直腔面發(fā)射激光器列陣；在所述絕緣熱沉內(nèi)鍍制有金屬薄膜；所述垂直腔面發(fā)射激光器列陣與所述金屬薄膜通過(guò)金絲引線連接。在上述技術(shù)方案中，所述的垂直腔面發(fā)射激光器列陣為正四面形或者正六角形的單管排列結(jié)構(gòu)。在上述技術(shù)方案中，多個(gè)所述金屬薄膜中間設(shè)有間隔，所述金絲引線可在所述金屬薄膜的三個(gè)邊將相鄰的所述金屬薄膜連接。在上述技術(shù)方案中，所述大通道熱沉的長(zhǎng)X寬X高為30mmX6. 8mmX 10mm。在上述技術(shù)方案中，每個(gè)垂直腔面發(fā)射激光器列陣包括多個(gè)發(fā)光單元，每個(gè)所述發(fā)光單元由下至上依次包括下電極；襯底；下布拉格反射鏡；有源層；側(cè)氧化層；上布拉格反射鏡；上電極。在上述技術(shù)方案中，所述下布拉格反射鏡和所述上布拉格反射鏡可以分別替換為介質(zhì)反射鏡。一種垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源的制作方法，包括以下步驟首先，在大通道熱沉的上端水平安裝面上，使用導(dǎo)電性好的材料與絕緣熱沉緊密結(jié)合；然后，在絕緣熱沉的上表面區(qū)域，使用蒸鍍技術(shù)制備金屬薄膜，用于傳導(dǎo)電流；再然后，在每個(gè)固定的區(qū)域內(nèi)蒸鍍焊料，將垂直腔面發(fā)射激光器列陣與所述金屬薄膜焊接；最后，在所述金屬薄膜三個(gè)邊打上金絲引線，連接相鄰的所述金屬薄膜。 在上述技術(shù)方案中，在將垂直腔面發(fā)射激光器列陣與所述金屬薄膜焊接的步驟中，所述焊料可以是In或AuSn。本發(fā)明的有益效果是在不提高驅(qū)動(dòng)電流的情況下，增加出光單元數(shù)量，增大出光功率。由于每個(gè)列陣都有三邊金絲引線，提高了可輸入電流上線。使用新結(jié)構(gòu)使結(jié)構(gòu)緊湊，光束質(zhì)量明顯改善。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖I為本發(fā)明的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源的正視圖；圖3為本發(fā)明的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源的俯視圖；圖4為本發(fā)明的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源的右視圖；圖5為本發(fā)明的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源中，垂直腔面發(fā)射激光器列陣的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源中，絕緣陶瓷片結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源中，絕緣陶瓷片結(jié)構(gòu)右視圖；圖8為本發(fā)明的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源中，大通道熱沉結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源中，一個(gè)發(fā)光單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中的附圖標(biāo)記表示為I、大通道熱沉；2、絕緣熱沉；3、熱沉表面的金屬薄膜；4、垂直腔面發(fā)射激光器列陣；5、金絲引線；6、水平安裝面；7、襯底；8、下布拉格反射鏡；9、有源層；10、側(cè)氧化層；11、上布拉格反射鏡；12、上電極；13、下電極。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的發(fā)明思想為提出一種一維串接結(jié)構(gòu)，在增大出光單元的同時(shí)，不顯著提高驅(qū)動(dòng)電流，可以在垂直腔面發(fā)射激光器三個(gè)邊進(jìn)行金絲連接，提高電流上限，而且集成度高，易實(shí)現(xiàn)光束的均勻泵浦，使輸出光束質(zhì)量提高。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做以詳細(xì)說(shuō)明。如圖1-9所示，本發(fā)明的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源，包括內(nèi)有制冷液體的大通道熱沉1，所述大通道熱沉I的上端設(shè)有水平安裝面6，絕緣熱沉2，以及垂直腔面發(fā)射激光器列陣4 ;在所述絕緣熱沉2內(nèi)鍍制有金屬薄膜3 ;所述垂直腔面發(fā)射激光器列陣4與所述金屬薄膜3通過(guò)金絲引線5連接。多個(gè)所述金屬薄膜3中間設(shè)有間隔，所述金絲引線5可在所述金屬薄膜3的三個(gè)邊將相鄰的所述金屬薄膜3連接。本發(fā)明的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源中，所述垂直腔面發(fā)射激光器列陣4為正四面形或者正六角形的單管排列結(jié)構(gòu)。每個(gè)垂直腔面發(fā)射激光器列陣4包括多個(gè)發(fā)光單元，如圖9所示，每個(gè)所述發(fā)光單元由下至上依次包括下電極13、襯底7、下布拉格反射 鏡8、有源層9、側(cè)氧化層10、上布拉格反射鏡11、以及上電極12。本發(fā)明的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源，選擇導(dǎo)熱性較高的紫銅作為大通道熱沉I的材料，其長(zhǎng)X寬X高為30mmX 6. 8mmX 10mm,在大通道熱沉I的兩端有水管進(jìn)口和出口，夕卜徑為6mm,內(nèi)徑為4mm,其中心距下表面3. 4mm，處于左右兩面的中心。當(dāng)然，在其他的具體實(shí)施方式
中，所述下布拉格反射鏡8和所述上布拉格反射鏡11可以分別替換為介質(zhì)反射鏡。本發(fā)明的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源的制作方法為首先，在大通道熱沉I的上端水平安裝面6上，使用導(dǎo)電性好的材料與絕緣熱沉2緊密結(jié)合；然后，在絕緣熱沉2的上表面區(qū)域，使用蒸鍍技術(shù)制備金屬薄膜3，用于傳導(dǎo)電流；再然后，在每個(gè)固定的區(qū)域內(nèi)再蒸鍍焊料，在回流焊接爐中，將垂直腔面發(fā)射激光器列陣4與所述金屬薄膜3焊接；焊料可以是In也可以是AuSn ；最后，用金絲球焊機(jī)在如圖I所示的三個(gè)邊打上金絲引線5，連接相鄰的金屬薄膜3。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源，其特征在于，包括 內(nèi)有制冷液體的大通道熱沉(1)，所述大通道熱沉(I)的上端設(shè)有水平安裝面(6)，絕緣熱沉(2)，以及垂直腔面發(fā)射激光器列陣(4)； 在所述絕緣熱沉(2)內(nèi)鍍制有金屬薄膜(3);所述垂直腔面發(fā)射激光器列陣(4)與所述金屬薄膜(3 )通過(guò)金絲引線(5 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源，其特征在于，所述的垂直腔面發(fā)射激光器列陣(4)為正四面形或者正六角形的單管排列結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源，其特征在于，多個(gè)所述金屬薄膜(3 )中間設(shè)有間隔，所述金絲引線(5 )可在所述金屬薄膜(3 )的三個(gè)邊將相鄰的所述金屬薄膜(3)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源，其特征在于，所述大通道熱沉(I)的長(zhǎng)X寬X高為3CtamX 6. 8謹(jǐn)X ICtam。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源，其特征在于，每個(gè)垂直腔面發(fā)射激光器列陣(4)包括多個(gè)發(fā)光單元，每個(gè)所述發(fā)光單元由下至上依次包括 下電極(13)； 襯底(7)； 下布拉格反射鏡(8)； 有源層(9)； 側(cè)氧化層(10)； 上布拉格反射鏡(11)； 上電極(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源，其特征在于， 所述下布拉格反射鏡(8)和所述上布拉格反射鏡(11)可以分別替換為介質(zhì)反射鏡。
7.權(quán)利要求I所述的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源的制作方法，其特征在于，包括以下步驟 首先，在大通道熱沉(I)的上端水平安裝面(6)上，使用導(dǎo)電性好的材料與絕緣熱沉(2)緊密結(jié)合； 然后，在絕緣熱沉(2)的上表面區(qū)域，使用蒸鍍技術(shù)制備金屬薄膜(3)，用于傳導(dǎo)電流；再然后，在每個(gè)固定的區(qū)域內(nèi)蒸鍍焊料，將垂直腔面發(fā)射激光器列陣(4)與所述金屬薄膜(3)焊接； 最后，在所述金屬薄膜(3)三個(gè)邊打上金絲引線(5)，連接相鄰的所述金屬薄膜(3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于，在將垂直腔面發(fā)射激光器列陣(4)與所述金屬薄膜(3)焊接的步驟中，所述焊料可以是In或AuSn。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源及其制作方法，涉及半導(dǎo)體光電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源，包括內(nèi)有制冷液體的大通道熱沉，熱沉的上端有水平安裝面，絕緣的串接結(jié)構(gòu)熱沉，熱沉表面的金屬薄膜，金絲引線，以及垂直腔面發(fā)射激光器面陣。本發(fā)明的垂直腔面發(fā)射激光器側(cè)面泵浦源，在不提高電流的情況下增加出光面積，提高了功率，且集成度高，光束質(zhì)量好。
文檔編號(hào)H01S5/024GK102856790SQ20121031249
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者寧永強(qiáng), 張金勝, 張金龍, 劉云, 王立軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所