[发明专利]半导体激光器TO管座封装光束压缩工艺

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光器TO封装的光束压缩结构，属于激光器的光束整形技术领域。

背景技术

半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、易于调制及价格低廉等优点，在工业、医学和军事领域得到了广泛的应用，如材料加工、光纤通讯、激光测距、目标指示、激光制导、激光雷达、空间光通信等。随着半导体激光器在各个应用领域的不断发展，其对激光光束质量的要求也随之增加。

由于半导体激光器的特殊结构使得它的快轴发散角较大，慢轴发散角较小，半导体激光光束呈椭圆对称，制约着半导体激光器应用。除了极少数的应用，如DPL(固体激光器)的侧面外，大多数应用，如半导体激光器泵浦的全固态激光器(DPSSL)的端面、光纤激光器以及要求较高的侧面泵浦激光器等都要求对半导体激光光束进行压缩。现有的半导体激光器都是采用TO管座封装，TO管座包括管壳、管舌和管脚，管舌设在管壳的上面，其形状为一六面柱，半导体激光器的管芯粘结在管舌的侧面中间，在管舌上封装一个管帽，在管帽的内部粘结聚光柱透镜实现激光器光束的改变。如果管帽的尺寸在封装时不合适，就要对管帽进行研磨，导致柱透镜污染，使工艺繁琐，甚至造成浪费。

发明内容

本发明针对现有半导体激光器TO封装过程中光束行压缩工艺复杂、具有不确定性、易造成材料浪费以及成本高等问题，提供一种光束压缩工艺简单、易操作，效率高的半导体激光器TO管座封装光束压缩工艺。

本发明的半导体激光器TO管座封装光束压缩工艺包括以下步骤：

(1)首先按常规在TO管座的管舌上蒸发焊料，然后将半导体激光器的管芯粘结在管舌侧面中间，使管芯发光腔面与管舌的上端面平齐，再进行合金、键合和光电测试；

(2)然后将与TO管座型号对应的管帽封装在TO管座上，使管帽处于TO管座正中间，即管帽中心线与管座中心线重合；

(3)利用光学调节架在管帽的外部粘接柱透镜，柱透镜与管芯的腔面平行且柱透镜相对于管芯的腔面居中，柱透镜保持完整无污染，柱透镜中心线距离管芯的腔面80um～310um。

本发明是在管帽的外部粘结柱透镜并通过调节柱透镜位置实现光束压缩，改变了现有光束压缩工艺中在管帽内部粘结柱透镜、通过调节管帽位置实现光束压缩的方式，避免了对管帽进行研磨，使整形工艺效率提高了15％-20％，并简化了工艺步骤。

附图说明

图1是本发明的光束压缩工艺原理示意图。

图2是本发明的管舌上管芯腔面与管帽外部柱透镜的位置示意图。

图3是本发明中光束压缩后的条形光斑示意图。

图4是本发明中光束压缩后的方形光斑示意图。

其中：1、柱透镜，2、管帽，3、TO管座，4、管芯，5、柱透镜中心面与管芯腔面的距离。

具体实施方式

本发明的光束压缩工艺如图1所示，具体工艺过程如下：

TO管座3采用现有通用结构，包括管壳、管舌和管脚，管舌形状为一六面柱。首先按常规在管舌上蒸发焊料，然后将半导体激光器的芯片粘结在管舌正中间，使芯片发光腔面与管舌的上端面平齐，再在180℃下进行合金，合金后进行键合和光电测试。

然后使用与TO管座3型号对应的管帽2，将管帽2封装在TO管座3上，且管帽2处于管座3的正中间，即管帽中心线与管座中心线重合。

在管帽2的外部粘接柱透镜1，如图2所示，柱透镜1与管芯4的腔面平行且柱透镜1相对于管芯4的腔面居中，利用光学调节架在管帽的外部粘接柱透镜，柱透镜1与管芯4的腔面平行且柱透镜相对于管芯4的腔面居中，柱透镜1保持完整无污染，柱透镜的中心面与管芯腔面的距离5为80um～310um。

本发明改变了现有光束压缩工艺中在管帽内部粘结柱透镜、通过调节管帽位置实现光束压缩的方式，将柱透镜粘结在管帽外部。光束压缩后利用光学调节架通过调节柱透镜与管芯腔面的间距的不同可以得到图3所示的条形光斑，也可得到图4所示的方形光斑。