[发明专利]一种无磁化的VCSEL激光器封装结构

说明书

本发明提供一种无磁化的VCSEL激光器封装结构，包括：垂直腔面发射激光器、热敏电阻、半导体制冷器、无磁封装底座、无磁罩体和增透窗口层；半导体制冷器的一端与无磁封装底座焊接，半导体制冷器的另一端涂覆焊锡后与所述垂直腔面发射激光器和热敏电阻焊接；无磁罩体的下端开口处贴合于无磁封装底座上，垂直腔面发射激光器、热敏电阻和所述半导体制冷器均位于无磁罩体的内部空间；增透窗口层设置于所述无磁罩体的上端开口处。本发明提供的激光器封装结构，从激光器的制备到封装过程全程无磁化，提供了一种小型集成化、低成本、窄线宽、工作在原子共振波长本身不含磁性材料且不留磁的激光器封装，有效解决了激光器及封装结构的磁干扰问题。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种无磁化的VCSEL激光器封装结构。

背景技术

随着芯片级原子光学器件的发展，迫切需要一种具备窄线宽、低功耗、可调制、单模态等特点的光源，以此来激发碱金属原子。垂直腔面发射激光器(Vertical-CavitySurface-Emitting Laser，VCSEL)具备的窄线宽、低功耗、高调制速率、小体积和易集成的优点，使得VCSEL在芯片级原子光学器件中被广泛采用，并进一步的促进了原子光学领域向微型化和低功耗方向发展的进程。

目前，在芯片级碱金属原子光学计量、探测、传感等应用中激光光源主要采用VCSEL激光器，并为芯片级原子钟、原子磁力计、原子陀螺仪等的发展奠定基础。

虽然VCSEL激光器有效工作温度高于原子钟最大工作温度，较好满足环境可行性要求，但仍需解决的还有另一问题：诸如原子磁力计等小型探测、传感器在微弱磁场测量过程中，如若激光光源及封装结构本身带有磁性材料，或在测量过程中有磁性附在激光光源及封装结构上，则会对测量灵敏度和探测精度造成影响。

因此，如何研制出本身无磁性且不留磁的VCSEL激光光源及封装结构，以减少芯片级原子光学器件的系统复杂度并提高探测精度，成为近期的热点问题和挑战。

发明内容

针对现有的激光光源及封装结构在制备过程中使用了磁性材料，从而会对测量灵敏度和探测精度造成影响的这一缺陷，本发明实施例提供一种无磁化的VCSEL激光器封装结构。

本发明提供一种无磁化的VCSEL激光器封装结构，包括：垂直腔面发射激光器、热敏电阻、半导体制冷器、无磁封装底座、无磁罩体和增透窗口层；半导体制冷器的一端与所述无磁封装底座焊接，所述半导体制冷器的另一端涂覆焊锡后与垂直腔面发射激光器和所述热敏电阻焊接；无磁罩体的下端开口处贴合于无磁封装底座上，垂直腔面发射激光器、热敏电阻和半导体制冷器均位于无磁罩体的内部空间；增透窗口层设置于无磁罩体的上端开口处。

根据本发明提供的一种无磁化的VCSEL激光器封装结构，增透窗口层的材质为具有高透过率石英玻璃；在增透窗口层靠近所述无磁罩体一侧的表面镀设有增透膜；在增透窗口层靠近所述无磁罩体一侧的表面还镀设有石墨烯磁隔绝层。

根据本发明提供的一种无磁化的VCSEL激光器封装结构，在无磁罩体的内表面和/或外表面，包覆有石墨烯磁隔绝层。

根据本发明提供的一种无磁化的VCSEL激光器封装结构，在无磁封装底座上设置有多个无磁引脚；无磁引脚分布式的贯穿设置于无磁封装底座中，并与无磁封装底座的本体结构焊接固定；每个无磁引脚的下端，突出于无磁封装底座的下表面；垂直腔面发射激光器的正负极、热敏电阻的正负极以及半导体制冷器的接口分别与不同的无磁引脚的上端相焊接。

根据本发明提供的一种无磁化的VCSEL激光器封装结构，垂直腔面发射激光器的正负极、热敏电阻的正负极以及半导体制冷器的接口分别与不同的无磁引脚的上端通过金丝压焊连接。

根据本发明提供的一种无磁化的VCSEL激光器封装结构，垂直腔面发射激光器的欧姆接触是采用具有良好欧姆接触的无磁性材料制备的。