[实用新型]一种带有集成封装过流保护装置的大功率半导体激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种带有集成封装过流保护装置的大功率半导体激光器，属于半导体激光器封装技术领域。

背景技术

半导体激光器（LD）具有体积小、重量轻、转换效率高、工作寿命长等优点，被广泛应用于固体激光器泵浦、工业加工、激光医疗和军事等领域，有着非常广泛的应用前景和市场价值。

半导体激光器的使用寿命、工作特性在很大程度上取决于工作时所处环境的稳定性，主要影响因素包括工作电流、环境温度、湿度等。作为一种以电流注入作为激励方式的激光器，工作电流的稳定性成为上述影响因素中最为关键的一点。随着应用的发展，要求激光器单管的输出功率越来越大，同时使用电流也大幅上升，这就为半导体激光器整体设计提出了更为严格的要求。通常情况下，半导体激光器有很长的工作寿命。但在不适当的工作条件下，会造成性能的急剧恶化乃至失效。统计表明，半导体激光器突然失效，50%以上的几率是由于电流过载击穿。因而如何保护半导体激光器，延长半导体激光器的使用寿命是研制大功率半导体激光器的重要问题。针对电流问题主要考虑以下三个方面：

1、激光器必须工作在额定电流以内；

2、激光器工作中需要尽量避免浪涌电流；

3、针对激光器这类敏感电流元件，开启及关闭需要采用慢启动/关闭模式。

针对上述三点需求，通常的方法是设计一个符合半导体激光器技术要求、性能稳定、工作可靠的驱动电源。这就要求驱动电源的稳定度高，浪涌冲击小，因此驱动电源中需要各种保护电路以满足实际要求，通过采用慢启动电路、TVS（瞬态抑制器）吸收电路、限流电路等来防止浪涌冲击及电流过大。但这种方式通常要包含诸多元器件及相关控制单元，如主控单片机、驱动电路、半导体激光器、温度控制电路、功率检测电路、光斑检测电路、输入输出接口电路及电平转换电路等。

如中国专利CN201171141公开一种多功能半导体激光器驱动控制装置，该装置包括：基准电压发生器和调制信号输入端，均与同相加法器相连，所述同相加法器与电压/电流转化模块、电流驱动模块、激光二极管依次相连；所述基准电压发生器用于产生基准电压信号，调制信号输入端用于输入电压调制信号，同相加法器用于根据调制信号对基准电压信号进行调制，电压/电流转化模块用于根据同相加法器传递的电压信号生成与之成正比的电流信号，通过电流驱动模块驱动激光二极管。该对比专利的驱动控制装置整体结构复杂，设计、维护成本较高，应用于大功率半导体激光器时，需要型号对应，不利于大范围推广应用。

中国专利CN201508997U公开一种具有防止过流误判断功能的半导体激光器驱动电源，它由恒功率驱动电路、滞回比较电路、过流计数电路、功能控制电路与告警电路组成。半导体激光器由恒功率驱动电路进行驱动，滞回比较电路对半导体激光器的驱动电流进行采样，并将采样的半导体激光器实际驱动电流值所对应的电压值与设定的过流保护值所对应的电压值进行比较，根据比较结果控制恒功率驱动电路和过流计数电路，并根据过流计数电路的计数结果对半导体激光器的过流状态进行判定，进而由功能控制电路控制恒功率驱动电路和告警电路。

如上述2项专利所述过流保护装置的其体积相对庞大，需要制作独立的电源控制系统，对于一般简单应用过程，成本较高，维护相对复杂。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种带有集成封装过流保护装置的大功率半导体激光器，本实用新型通过在封装模块中加入过流保护器，有效的保护激光器芯片正常工作。

本实用新型的技术方案如下：

一种带有集成封装过流保护装置的大功率半导体激光器，包括热沉、封装在热沉上的半导体激光器芯片和过流保护装置；所述的半导体激光器芯片一面采用焊料贴合于热沉表面，另外一面通过金属导线与过流保护装置和电源串联。

根据本实用新型优选的，所述的过流保护装置通过一次性固化的方式固定设置在所述的热沉上，形成不可拆卸的连接方式。优选的，所述的热沉为TO3封装热沉。

根据本实用新型优选的，所述的过流保护装置通过螺纹连接或导向槽连接的方式固定在所述的热沉上，形成可拆卸的连接方式。优选的，所述的热沉为C-mount封装热沉。

根据本实用新型优选的，所述的过流保护装置为快熔保险丝或快熔保险片。所述快熔保险丝或快熔保险片的熔断电流为半导体激光器芯片额定工作电流的1.2-1.5倍。所述的快熔保险丝或快熔保险片的材料为铅、锑合金等常规低熔点材料或其他类别快速熔断材料。