[实用新型]一种具有恒温控制功能的功率半导体激光器件

说明书

一种具有恒温控制功能的功率半导体激光器件，包括：半导体衬底、第一层二氧化硅层、n型缓冲层、n+欧母接触层、n电极、n型帽层、p型帽层、P电极、p+欧母接触层、集成TEC半导体热电制冷器、半导体激光器有源区、第二层二氧化硅层、NTC薄膜电阻、NTC薄膜电阻金属电极、集成TEC平面型正电极。本实用新型采用了一体化集成技术，将半导体激光器芯片、半导体热电制冷器(TEC)、负温度系数的热敏电阻(NTC)集成在一起，从而达到温度精确控制，以解决半导体激光器光电性能参数的精准控制。广泛应用于环境气氛探测、通讯、航天、航空、船舶、精密仪器、地质勘探、石油勘探、野外作业、工业控制等领域，具有广阔的市场前景。

技术领域

本实用新型涉半导体激光器件，具体来说，涉及具有恒温控制功能的功率半导体激光器件。

背景技术

原有半导体激光器件是将分离的半导体激光器芯片(LD)、半导体热电制冷器(TEC)、负温度系数的热敏电阻(NTC)、陶瓷基片载体等采用装贴、键合等传统组装技术，在洁净环境中密封在外壳中，如图1所示。原有技术由于采用分立式组装技术，体积大、组装程序复杂、成品率低、工艺质量一致性很难保证，另一方面，由于采用分立式组装技术，热量传导路径相应过长，造成热信号反馈速度的大大延长，从而影响温度控制的精度范围，进一步影响半导体激光器在高精度、高稳定性使用的场合，或者增大应用系统的设计难度、复杂程度和使用成本。

为此，本实用新型拟采用一体化集成技术，在原有半导体激光器芯片(LD)的结构基础上，将半导体激光器芯片(LD)、半导体热电制冷器(TEC)、负温度系数的热敏电阻(NTC)有机地集成在一体，解决上述问题。

经检索，在中国专利数据库中涉及温控半导体激光器的专利有《半导体激光器温控装置、温控系统及其控制方法》公开(公告)号为CN 110707525 A，《一种半导体激光器的温控方法、结构以及固体激光器》公开(公告)号为CN 110600989 A，《一种半导体激光器及其制备方法》公开(公告)号为CN110890691A，《一种带有自动温控的恒流源式半导体激光器驱动电路》公开(公告)号为CN 110086084 A，《一种宽温度工作DFB半导体激光器的制备方法》公开(公告)号为CN 110752508 A。然而迄今为止，尚无采用本实用所述的技术方案的相关申请件。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有恒温控制功能的功率半导体激光器件，将半导体激光器芯片(LD)、半导体热电制冷器(TEC)、负温度系数的热敏电阻(NTC)有机地集成在一体，以外解决采用分立式组装技术造成的体积大、工艺质量一致性差、温度控制不灵敏，以致半导体激光器光电性能参数不能精准控制方面的问题。

采取的技术方案是：在原有半导体激光器芯片(LD)的结构基础上，采用一体化集成技术，原有半导体激光器芯片(LD)的背面进行半导体热电制冷器(TEC)的集成，同时在原有半导体激光器芯片(LD)的其中一个电极层上集成负温度系数的热敏电阻(NTC)。一体化集成结构示意图如图2、图3所示，具体结构描述如下：

本实用新型所述的一种具有恒温控制功能的功率半导体激光器件，包括：半导体衬底6、第一层二氧化硅层7、n型缓冲层8、n+欧母接触层9、n电极10、n型帽层11、p型帽层12、P电极13、p+欧母接触层14、集成TEC200、半导体激光器有源区300、第二层二氧化硅层16、第二层二氧化硅层15、NTC薄膜电阻3、NTC薄膜电阻金属电极4。

所述集成TEC200包括：集成TEC p型半导体201、集成TEC n型半导体202、集成TEC第一层难熔电极203、集成TEC平面型负电极204、集成TEC平面型正电极205、集成TEC第二层难熔电极207、集成TEC第一层绝缘介质隔离层206、集成TEC第二层绝缘介质隔离层208。

所述半导体激光器有源区300包括：n型下包层301，n型下限制层302，有源层303，p型下限制层304，p型上包层305。