[实用新型]一种VCSEL激光器管芯结构

说明书

技术领域

本实用新型属于激光器技术领域，具体涉及一种VCSEL激光器管芯结构。

背景技术

在半导体激光器领域，根据发光方向与激光芯片所在外延片平面的关系，激光器可划分为垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，简称VCSEL)与边发射半导体激光器(Edge Emitting Laser Diode)两类。其中，垂直腔面发射激光器的发光方向垂直于外延片方向，从反应区的顶面射出，而边发射半导体激光器的发光方向平行于外延片方向，从反应区的边缘射出。与边发射半导体激光器相比，VCSEL发射的光线更容易汇聚，并且在远场目标物上能量分布均匀，从而实现高功率的发射。现有的半导体激光器考虑到散热的性能，其管芯的壁厚通常较薄，这种结构虽然具有较好的散热性能，但其结构强度不足，无法适应工况较为恶劣的场合。如果通过简单的增加其管芯的壁厚来提高其封装的强度，又将导致管芯的散热不良，严重的影响VCSEL激光器的使用效果，甚至导致安全事故的发生。伴随着发射功率的提高，该问题尤其突出。

现有技术是直接将VCSEL芯片焊接在铜、钨等制成的衬底上，然后再将衬底焊接在陶瓷、金刚石等制成的绝缘导热片上。一方面由于衬底与绝缘导热片为单面接触，导致其散热效率较低；另一方面由于陶瓷与金属焊接较为困难，为保障陶瓷与金属的焊接，需要在陶瓷生产时先掺入金属颗粒进行成型烧结，这也无疑也增加了成本，费时费力。另外，由于现有管芯的结构不合理，导致其封装困难、步骤繁琐、成品率低。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种便于封装且散热性能好的VCSEL激光器管芯结构。

为实现上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种VCSEL激光器管芯结构，包括管体，所述管体的一端为封闭端，另一端为开口端；所述管体封闭端的端面上设置射出口，所述射出口内设置凹透镜；

所述管体内部设置激光发射组件，所述激光发射组件包括安装罩、外散热板、内散热板和VCSEL芯片阵列；

所述管体靠近开口端的内壁上设置一圈环形的抵挡部，所述外散热板与管体的内腔相配合且通过螺栓与抵挡部朝向开口端的一面固接；所述外散热板朝向射出口的一面设置安装罩，所述安装罩呈开口朝向外散热板的方桶状且开口的边沿朝外弯折构成连接部，所述连接部通过螺栓与外散热板固接；

所述安装罩的内部设置与安装罩的内腔相配合的内散热板，所述内散热板与安装罩开口相反的一面设置VCSEL芯片阵列，所述安装罩上与VCSEL芯片阵列相对处设置出光口，所述出光口处设置凸透镜；

所述内散热板由一面的金属散热板和另一面的绝缘散热板组合构成；所述金属散热板与出光口相对，所述绝缘散热板与外散热板相对；所述VCSEL芯片阵列焊接在金属散热板朝向出光口的板面上；

所述管体的开口端设置防尘滤网，所述防尘滤网与外散热板之间构成散热器安装腔。

优选的，所述金属散热板和绝缘散热板相对的板面分别设置第一阶梯台和第二阶梯台，所述第一阶梯台的尺寸与第二阶梯台的尺寸相配合；所述第一阶梯台朝向第二阶梯台的一面均匀设置多根杆体，所述杆体沿金属散热板的长度方向延伸；所述第二阶梯台上对应设置多个与杆体相配合的杆孔，所述杆体插入杆孔内。

优选的，所述射出口呈由外段、中段和内段构成的由外至内依次变小的阶梯孔状，所述凹透镜包括镜体和镜框，所述镜框位于射出口中段的阶梯面上；所述射出口外段的阶梯面上设置压板，所述压板上与镜体相对的位置设置通孔，所述压板的边缘通过螺栓与管体固接；所述镜框通过压板压紧。

优选的，所述外散热板朝向安装罩的板面上设置与安装罩的连接部相配合的凹槽，所述连接部位于凹槽内。

优选的，所述安装罩朝向射出口的表面设置与凸透镜的表面相配合的锥面，所述凸透镜的边沿通过密封胶与锥面粘接。

优选的，所述杆体呈圆形或方形。