[发明专利]激光二极管装置及其制造方法

说明书

本发明涉及按权利要求1前序部分的一种激光二极管装置。它此外涉及制造这样激光二极管装置的一种方法。

从EG&G光电子的文献：脉冲激光二极管-PGEW系列，因特网-文献中公开了这样的装置。一个激光二极管芯片达到15W的输出功率，并且是装入塑料外壳中的。激光二极管元件的脉冲持续时间为30ns。激光二极管芯片的构造基本上相当于一种多重量子阱结构。

将具有简单激活区的，大多具有量子阱结构的，甚至LOC(大光腔)技术中这样通常的激光芯片采用于1至15W的和脉冲持续时间为5至100ns的，或在具有较低功率的直至几微秒脉冲持续时间下的激光功率范围。出于成本原因将激光芯片装入光发射二极管的普通LED外壳中。然后例如用树脂灌封芯片。

对于超过15W至约50W的所需输出功率，前述文献考虑在同一外壳中并列安装多个激光二极管芯片。对于许多用途需要来自短脉冲段中激光二极管的如此高的光输出功率。典型的用途是入室盗窃报警系统和避免碰撞系统，激光雷达，光学距离测量，自由空间传输等等。

上述多芯片激光二极管装置对于许多用途是不利的和除此之外是费事的，并且所以是昂贵的。一方面在为LED批量生产所考虑的LED生产线上在一个LED外壳中如此安装多个芯片是不普遍的，并且在这些线上是只能困难地实施的，另一方面由于所需的大的芯片面积这种解决办法是昂贵的。在输出功率加大三倍时例如三个激光二极管元件是必要的。最后在并行布置在外壳中的芯片上将向外起作用的射束源分布到多个互相远离的发射极上，这导致成像性能的恶化。 

另一方面对于高的激光器输出功率公开了，采用由二极管激光条组成的堆。由此将二极管激光器的功率联接。为了在高的光输出功率时能够控制与此相连的热功率，常常将激光二极管条安装在冷却器上，并且以组合方式采用元件。这在技术上是很费事的，通过各个射束发射极的大间距，同样如通过较大的发射极面积那样使激光光线的可聚焦性恶化。通过所装配条的尺寸产生在相叠地组合多个射束发射极时的困难，并且除此之外产生射束质量的降低。从DILAS二极管激光器公司，Meinz-Hechtsheim，的文献中公开了这样的激光二极管条装置。

基于本发明的任务在于，说明一种成本有利的，适合于以大批量制造的具有高功率的激光二极管装置和用于其制造的一种方法。

通过具有按权利要求1特征的一种激光二极管装置，通过按权利要求7的用途和通过具有按权利要求8或9特征的一种方法解决此任务。有利的进一步发展是从属权利要求2至6的内容。

本发明安排一种激光二极管装置，在此激光二极管装置上将构造为多射束半导体激光二极管的激光二极管芯片装入LED外壳，此多射束半导体激光二极管在半导体衬底上具有许多带有各自至少一个激活层的相叠布置的激光器堆，在此激光二极管装置上至少一对相邻的激光器堆有一个布置在其间的隧道结，和在此激光二极管装置上半导体衬底的和最上面激光器堆的外表面分别有一个连接接点，这些连接接点是与LED外壳的接头连接的。

一方面通过采用单片的激光二极管堆在直至200W的，或甚至超出于此在短脉冲段中的非常高的光输出功率是可能的，另一方面所采用的芯片面积相当于一个单个激光二极管的那种芯片面积。所以只要将一个单个芯片安装入外壳。这样结构的芯片费用是显著地低于具有总共相同输出功率的多个芯片的费用的。在LED元件的标准生产线上可以通过仅安装一个芯片来费用很有利地实现激光二极管装置。除此之外这种多射束激光二极管的光发射极互相紧挨着，以至于可能使激光光线容易地聚焦。此外产生在未聚焦射束质量方面的优点。

规定了多射束激光二极管是边缘发射极类型或表面发射极类型的。这种多射束激光二极管的构造可能具有单个或多重量子阱结构或一种DFB结构。

在装入多射束激光二极管之后可以用例如树脂或硅树脂的一种透明材料灌封激光二极管。

按LED外壳的类型不同规定了，多射束激光二极管在一个或两个方向上发射。可以直接或经镜面从外壳中输出多射束激光二极管的这个或这些输出射束。因此产生在印刷电路板上安装装置的情况下可以向上或向侧面发射的激光二极管装置。为表面安装所安排的LED外壳特别有利地适合于这里。

以下借助图纸的图详述本发明。

图1展示装入表面安装的LED外壳中的多射束高功率激光二极管的示意剖面图，

图2展示径向LED外壳的多射束高功率激光二极管的示意透视图，

图3展示径向LED外壳中的多射束高功率激光二极管的示意透视图，

图4展示多射束高功率激光二极管的示意性的层构造。