一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构

本发明涉及半导体激光器，尤其涉及一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构。

背景技术：

1、半导体激光器凭借光电转换效率高、响应速度快、光束集中度好等优势，广泛应用于光纤通信、精密激光加工、医疗医美、光学探测及激光阵列成像等领域。

2、现有半导体激光器封装结构虽可通过调节芯片安装底座高度，实现发光点初始位置的校准定位，但器件长期工作过程中，激光芯片会持续产生大量热量，引发封装整体温度升高，受多级结构材质热膨胀系数差异影响，各构件产生差异化热膨胀形变，进而造成芯片pn结发光区与出光面等核心发光点位发生竖向高度偏移。该位移缺陷会直接引发光纤耦合匹配度下降、激光阵列光斑排布一致性变差、系统光路准直失效等问题，大幅降低器件光电输出稳定性，同时加速内部元器件老化损耗，最终缩短半导体激光器整体使用寿命。

3、为解决上述问题，我们提出了一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中的缺点，而提出的一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构，包括半导体激光器封装盒、高度调节机构、冷却机构和底部防松组件，所述高度调节机构包括陶瓷基板，所述陶瓷基板底部固定安装有四组固定槽，两组所述固定槽之间插接安装有翘曲双金属弧板，所述翘曲双金属弧板包括锰镍铜合金弧板和因瓦合金弧板，两组所述翘曲双金属弧板之间固定连接有连接桥座，所述连接桥座底部中心位置固定安装有中心柱座，所述中心柱座下侧设置有螺纹调节柱，所述冷却机构包括进风管和出风管，所述底部防松组件设置在半导体激光器封装盒底部。

4、进一步地，所述进风管侧壁上固定粘贴有若干半导体制冷片，相邻所述半导体制冷片间隙内设置有弯管，所述弯管内侧端穿过至进风管内侧，若干所述弯管外侧端共同连通固定安装有环管，所述环管侧壁上固定安装有若干弧形冷却风管，所述弯管与进风管侧壁固定连接。

5、进一步地，所述底部防松组件包括橡胶套，所述橡胶套上侧设置有六角凸起，所述橡胶套内侧嵌装有永磁铁块。

6、进一步地，所述半导体激光器封装盒底部两侧固定安装有安装侧座，所述半导体激光器封装盒上侧螺接安装有密封盖板，所述半导体激光器封装盒侧壁上固定安装有绝缘电极座，所述绝缘电极座内侧对称固定插接有电极，所述半导体激光器封装盒底部开设有底圆孔。

7、进一步地，所述半导体激光器封装盒端部固定安装有发光筒，所述发光筒内部固定安装有透光镜片，所述发光筒内侧端两侧对称设置有倾斜侧支座，所述倾斜侧支座固定安装在半导体激光器封装盒内侧底部，所述倾斜侧支座上固定安装有聚光镜片，所述半导体激光器封装盒内侧壁上固定安装有温度传感器，所述半导体激光器封装盒内侧底部固定安装有单片机。

8、进一步地，所述陶瓷基板上开设有安装槽，所述安装槽上设置有激光芯片，所述陶瓷基板上侧固定安装有长条金属座和l形金属座，所述激光芯片两侧引脚分别焊接在长条金属座和l形金属座上侧，所述长条金属座和l形金属座端部均电性连接有导通铜线，所述导通铜线另一端分别接通在电极内侧端。

9、进一步地，所述陶瓷基板底部四角处固定安装有导向伸缩筒，所述导向伸缩筒底部固定安装在半导体激光器封装盒底部，所述固定槽侧壁上螺接安装有定位螺钉，所述中心柱座中心开设有螺纹孔，所述螺纹调节柱上端螺接在螺纹孔内侧，所述螺纹调节柱转动安装在半导体激光器封装盒底部，所述螺纹调节柱底端固定连接有螺帽，所述螺帽转动穿过至底圆孔内侧，所述螺帽中心位置开设有六角凹孔。

10、进一步地，所述进风管和出风管对称固定安装在半导体激光器封装盒侧壁上，所述进风管和出风管内侧端穿过至半导体激光器封装盒内侧，所述进风管和出风管内侧端均固定安装有扩口锥口，所述扩口锥口内侧设置有若干风孔，所述出风管外侧端口处固定安装有风机，所述风机和进风管端部均螺接套设有防尘套头，两个所述扩口锥口对称倾斜设置在陶瓷基板上方两侧。

11、进一步地，所述进风管和出风管外侧端均呈弯弧向下设置，所述弯管内侧端设置有扩口进风口，所述扩口进风口呈倾斜向下设置，所述弧形冷却风管呈倾斜向上设置，所述弧形冷却风管端口处套设有防尘帽。

12、进一步地，所述橡胶套插接在底圆孔内侧，所述六角凸起插接在六角凹孔内侧，所述橡胶套底部开设有撬取内孔，所述橡胶套侧壁上均布开设有防滑槽。

13、与相关技术相比较，本发明提出的一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构具有如下有益效果：

14、本发明中，所述的一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构，通过设置的高度调节机构，实现了“封装前手动定位+工作中热致补偿”的双重高度调节机制：封装阶段可通过底部螺纹调节柱对陶瓷基板及激光芯片的初始高度进行手动校准，实现发光点的初始定位；器件工作后，翘曲双金属弧板随温度升高产生差异化热形变，带动陶瓷基板反向升降，动态抵消激光芯片及封装结构因热胀冷缩导致的发光点偏移，确保不同功率、不同温度工况下发光点高度始终稳定，显著提升光纤耦合效率与光斑一致性，延长器件使用寿命。

15、本发明中，所述的一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构，通过设置的冷却机构，构建了“主风道风冷+半导体制冷辅助+制冷片侧置降温”的三级散热体系：主风道通过进风管、出风管及扩口锥口对封装盒内的激光芯片与陶瓷基板进行定向对流散热，快速排出核心热源热量；同时进风管侧壁的半导体制冷片可对进风进行预冷，降低进入封装盒内的空气温度；而弧形冷却风管则通过弯管与环管为半导体制冷片提供独立的侧置冷却气流，避免制冷片自身过热失效，大幅提升整体散热效率，保障器件高功率连续工作的稳定性。

16、本发明中，所述的一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构，通过设置的底部防松组件，实现了对螺纹调节柱的双重防松锁定：橡胶套与底圆孔过盈配合，侧壁防滑槽增大摩擦阻力，防止螺帽受振动或热应力影响发生周向转动；橡胶套内的永磁铁块与螺帽底部产生磁吸预紧力，配合六角凸起与六角凹孔的嵌合结构，进一步限制螺帽的轴向窜动与径向偏移，有效解决长期工作中螺纹调节杆松动、调节高度漂移的问题，确保发光点高度调节的长期稳定性与可靠性。

1.一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述进风管（61）侧壁上固定粘贴有若干半导体制冷片（66），相邻所述半导体制冷片（66）间隙内设置有弯管（67），所述弯管（67）内侧端穿过至进风管（61）内侧，若干所述弯管（67）外侧端共同安装有环管（69），所述环管（69）侧壁上设置有若干弧形冷却风管（610）。

3.根据权利要求1所述的一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述底部防松组件（7）包括橡胶套（71），所述橡胶套（71）上侧设置有六角凸起（72），所述橡胶套（71）内侧嵌装有永磁铁块（75）。

4.根据权利要求1所述的一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述半导体激光器封装盒（1）底部两侧设置有安装侧座（2），所述半导体激光器封装盒（1）上侧设置有密封盖板（8），所述半导体激光器封装盒（1）侧壁上设置有绝缘电极座（3），所述绝缘电极座（3）内侧对称插接有电极（4），所述半导体激光器封装盒（1）底部开设有底圆孔（9）。

5.根据权利要求1所述的一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述半导体激光器封装盒（1）端部安装有发光筒（10），所述发光筒（10）内部安装有透光镜片（11），所述发光筒（10）内侧端两侧对称设置有倾斜侧支座（12），所述倾斜侧支座（12）上安装有聚光镜片（13），所述半导体激光器封装盒（1）内侧壁上安装有温度传感器（14），所述半导体激光器封装盒（1）内侧底部设置有单片机（15）。

6.根据权利要求1所述的一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述陶瓷基板（51）上开设有安装槽（52），所述安装槽（52）上设置有激光芯片（53），所述陶瓷基板（51）上侧安装有长条金属座（54）和l形金属座（55），所述激光芯片（53）两侧引脚分别焊接在长条金属座（54）和l形金属座（55）上侧，所述长条金属座（54）和l形金属座（55）端部均电性连接有导通铜线（56），所述导通铜线（56）另一端分别接通在电极（4）内侧端。

7.根据权利要求1所述的一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述陶瓷基板（51）底部四角处安装有导向伸缩筒（58），所述中心柱座（511）中心开设有螺纹孔（512），所述螺纹调节柱（513）转动安装在半导体激光器封装盒（1）底部，所述螺纹调节柱（513）底端设置有螺帽（514），所述螺帽（514）转动穿过至底圆孔（9）内侧，所述螺帽（514）中心位置开设有六角凹孔（515）。

8.根据权利要求2所述的一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述进风管（61）和出风管（62）对称安装在半导体激光器封装盒（1）侧壁上，所述进风管（61）和出风管（62）内侧端均设置有扩口锥口（63），所述扩口锥口（63）内侧设置有若干风孔，所述出风管（62）外侧端口处安装有风机（64），所述风机（64）和进风管（61）端部均套设有防尘套头（65），两个所述扩口锥口（63）对称倾斜设置在陶瓷基板（51）上方两侧。

9.根据权利要求2所述的一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述进风管（61）和出风管（62）外侧端均呈弯弧向下设置，所述弯管（67）内侧端设置有扩口进风口（68），所述扩口进风口（68）呈倾斜向下设置，所述弧形冷却风管（610）呈倾斜向上设置，所述弧形冷却风管（610）端口处套设有防尘帽（611）。

10.根据权利要求3所述的一种发光点高度可调的半导体激光器封装结构，其特征在于，所述橡胶套（71）底部开设有撬取内孔（73），所述橡胶套（71）侧壁上均布开设有防滑槽（74）。