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CN109326959A - 一种双波长半导体激光器芯片结构 - Google Patents

一种双波长半导体激光器芯片结构 Download PDF

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CN109326959A CN201710644176.4A CN201710644176A CN109326959A CN 109326959 A CN109326959 A CN 109326959A CN 201710644176 A CN201710644176 A CN 201710644176A CN 109326959 A CN109326959 A CN 109326959A
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苏建
李沛旭
汤庆敏
夏伟
肖成峰
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Shandong Huaguang Optoelectronics Co Ltd
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Abstract

一种双波长半导体激光器芯片结构，包括：外延片Ⅰ，其下端面设置有向外凸起的条形发光区，条形发光区的宽度为3‑4μm；以及外延片Ⅱ，其上端面设置有向内凹陷的槽形发光区，槽形发光区的宽度为8‑10μm；外延片Ⅰ下端面与外延片Ⅱ的上端面粘合固定，所述条形发光区插装于对应的槽形发光区中。通过粘合工艺将外延片Ⅰ及外延片Ⅱ粘合，同时外延片Ⅰ上的条形发光区插入外延片Ⅱ上的槽形发光区中，从而形成一个激光器芯片同时出射两种波长激光的特性，其制作过程简单，可以充分应用到双波长激光器医疗领域和夜视枪瞄领域。由于不需要利用光线耦合技术以及复杂的光学透镜，因此极大的降低了双波长半导体激光器的制造成本。

Description

一种双波长半导体激光器芯片结构
技术领域
本发明涉及半导体激光器领域，具体涉及一种双波长半导体激光器芯片结构。
背景技术
半导体激光器具有高效率、长寿命、光束质量高、稳定性好、结构紧凑等优点，广泛用于光纤通信，激光泵浦，医疗器械，军械枪瞄，激光打印机等领域。自从激光诞生以来，激光技术已为临床治疗的有效手段，也逐渐发展成为医学诊断的关键技术，并解决了医学中的许多难题，为医学的发展做出了贡献。目前，激光医疗已形成一个成熟，稳定的市场，并且在其基础研究、新技术开发、新设备研制和生产等诸方面都保持着持续强劲的发展势头。二十多年来，半导体激光的发展可谓日新月异，它体积小，可移动，易检修和安装环境较低，而且近年来随着其输出功率的不断提高，波长范围的拓展已经成为其他种类激光器的强有力的竞争对手，并有部分取代He-Ne，CO2等其他激光器的趋势，随着技术的发展光学质量不断提高，半导体激光在医学上的应用将逐渐占据主流。
激光技术在医学上应用分为激光诊断和激光治疗（含激光美容）两大类，前者以激光作为信息载体，后者以激光作为能量载体。不同波长、不同形式的激光所擅长的医疗方面不同。在激光治疗器械中，一般有两种波长的激光器同时存在，可见光如红光作为治疗部位的目标指示，其他波长如808nm、980nm等作为治疗的激光器。
近年来激光枪瞄市场日益成熟，尤其是各国逐渐对夜战系统的重视，夜间使用红外激光瞄准器，白天使用可见激光瞄准器，要求两种不同激光器组装到同一个瞄准器里。
针对现在双波长激光器的应用领用，目前的做法是将650nm激光器和808nm激光器分别封装到激光器管壳中，再用光纤耦合技术将两种波长的激光器耦合一起；另一种是将两种波长的激光器采用复杂的光学透镜组合使用空间合束的方法将两种激光器出射的光耦合到一起。以上两种方法大大提高了产品成本，工艺复杂，尤其是在中小功率激光器应用场合没有成本优势。
发明内容
本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种一个芯片同时可以出两种波长激光且制造成本低的双波长半导体激光器芯片结构。
本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：
一种双波长半导体激光器芯片结构，包括：
外延片Ⅰ，其下端面设置有向外凸起的条形发光区，所述条形发光区的宽度为3-4 ；以及
外延片Ⅱ，其上端面设置有向内凹陷的槽形发光区，所述槽形发光区的宽度为8-10；
所述槽形发光区的深度与条形发光区的高度相匹配，所述外延片Ⅰ下端面与外延片Ⅱ的上端面粘合固定，所述条形发光区插装于对应的槽形发光区中。
为了共用正电极，还包括设置于外延片Ⅱ外侧端的呈缺口形的深槽，所述外延片Ⅰ上端面设置有与条形发光区导通的负电极Ⅰ，所述外延片Ⅱ下端面设置有与槽形发光区导通的负电极Ⅱ，所述深槽的上端面设置有与条形发光区及槽形发光区分别导通的正电极。
为了提高散热性能，上述条形发光区位于槽形发光区的正中位置，条形发光区的外侧面与同侧的槽形发光区的内侧面之间形成散热通道。
优选的，外延片Ⅰ与外延片Ⅱ采用金属粘合工艺粘合固定，外延片Ⅰ下端面与外延片Ⅱ的上端面之间形式金属粘合层。
优选的，上述所述条形发光区的宽度为4。
优选的，上述槽形发光区的宽度为8。
优选的，上述深槽的宽度为200，其深度为10-30。
本发明的有益效果是：通过粘合工艺将外延片Ⅰ及外延片Ⅱ粘合，同时外延片Ⅰ上的条形发光区插入外延片Ⅱ上的槽形发光区中，从而形成一个激光器芯片同时出射两种波长激光的特性，其制作过程简单，可以充分应用到双波长激光器医疗领域和夜视枪瞄领域。由于不需要利用光线耦合技术以及复杂的光学透镜，因此极大的降低了双波长半导体激光器的制造成本。
附图说明
图1为本发明的剖面结构示意图；
图中，1.外延片Ⅰ 2.外延片Ⅱ 3.条形发光区 4.槽形发光区 5.负电极Ⅰ 6.负电极Ⅱ7.深槽 8.正电极。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明做进一步说明。
一种双波长半导体激光器芯片结构，包括：外延片Ⅰ 1，其下端面设置有向外凸起的条形发光区3，条形发光区3的宽度为3-4；以及外延片Ⅱ 2，其上端面设置有向内凹陷的槽形发光区4，槽形发光区4的宽度为8-10；槽形发光区4的深度与条形发光区3的高度相匹配，外延片Ⅰ 1下端面与外延片Ⅱ 2的上端面粘合固定，条形发光区3插装于对应的槽形发光区4中。通过粘合工艺将外延片Ⅰ 1及外延片Ⅱ 2粘合，同时外延片Ⅰ 1上的条形发光区3插入外延片Ⅱ 2上的槽形发光区4中，从而形成一个激光器芯片同时出射两种波长激光的特性，其制作过程简单，可以充分应用到双波长激光器医疗领域和夜视枪瞄领域。由于不需要利用光线耦合技术以及复杂的光学透镜，因此极大的降低了双波长半导体激光器的制造成本。
实施例1：
进一步的，还包括设置于外延片Ⅱ 2外侧端的呈缺口形的深槽7，外延片Ⅰ 1上端面设置有与条形发光区3导通的负电极Ⅰ 5，外延片Ⅱ 2下端面设置有与槽形发光区4导通的负电极Ⅱ 6，深槽7的上端面设置有与条形发光区3及槽形发光区4分别导通的正电极8。通过在外延片Ⅱ 2上设置深槽7，从而使条形发光区3及槽形发光区4可以共用一个正电极8，从而使结构进一步优化，降低生产制造成本。
实施例2：
优选的，本双波长半导体激光器芯片结构的条形发光区3的宽度为4。槽形发光区4的宽度为8。
实施例3：
优选的，本双波长半导体激光器芯片结构的深槽7的宽度为200，其深度为10-30。
实施例4：
进一步的，条形发光区3位于槽形发光区4的正中位置，条形发光区3的外侧面与同侧的槽形发光区4的内侧面之间形成散热通道。从而提高了半导体激光器的散热性能，延长了其使用寿命。
实施例5：
外延片Ⅰ 1与外延片Ⅱ 2采用金属粘合工艺粘合固定，外延片Ⅰ 1下端面与外延片Ⅱ 2的上端面之间形式金属粘合层。金属粘合层具有优良的导电性能，提高了外延片Ⅰ 1及外延片Ⅱ 2与正电极8的导电性。

Claims (7)

1.一种双波长半导体激光器芯片结构，其特征在于，包括：
外延片Ⅰ（1），其下端面设置有向外凸起的条形发光区（3），所述条形发光区（3）的宽度为3-4；以及
外延片Ⅱ（2），其上端面设置有向内凹陷的槽形发光区（4），所述槽形发光区（4）的宽度为8-10；
所述槽形发光区（4）的深度与条形发光区（3）的高度相匹配，所述外延片Ⅰ（1）下端面与外延片Ⅱ（2）的上端面粘合固定，所述条形发光区（3）插装于对应的槽形发光区（4）中。
2.根据权利要求1所述的双波长半导体激光器芯片结构，其特征在于：还包括设置于外延片Ⅱ（2）外侧端的呈缺口形的深槽（7），所述外延片Ⅰ（1）上端面设置有与条形发光区（3）导通的负电极Ⅰ（5），所述外延片Ⅱ（2）下端面设置有与槽形发光区（4）导通的负电极Ⅱ（6），所述深槽（7）的上端面设置有与条形发光区（3）及槽形发光区（4）分别导通的正电极（8）。
3.根据权利要求1所述的双波长半导体激光器芯片结构，其特征在于：所述条形发光区（3）位于槽形发光区（4）的正中位置，条形发光区（3）的外侧面与同侧的槽形发光区（4）的内侧面之间形成散热通道。
4.根据权利要求1所述的双波长半导体激光器芯片结构，其特征在于：所述外延片Ⅰ（1）与外延片Ⅱ（2）采用金属粘合工艺粘合固定，外延片Ⅰ（1）下端面与外延片Ⅱ（2）的上端面之间形式金属粘合层。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的双波长半导体激光器芯片结构，其特征在于：所述条形发光区（3）的宽度为4。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的双波长半导体激光器芯片结构，其特征在于：所述槽形发光区（4）的宽度为8。
7.根据权利要求2所述的双波长半导体激光器芯片结构，其特征在于：所述深槽（7）的宽度为200，其深度为10-30。
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