本申请涉及半导体光电器件领域,尤其涉及一种半导体激光器封装模组。
背景技术:
1、激光器广泛应用于激光显示、激光电视、激光投影仪、通讯、医疗、武器、制导、测距、光谱分析、切割、精密焊接、高密度光存储等领域。激光器的各类很多,分类方式也多样,主要有固体、气体、液体、半导体和染料等类型激光器;与其他类型激光器相比,全固态半导体紫外激光器具有体积小、效率高、重量轻、稳定性好、寿命长、结构简单紧凑、小型化等优点。
2、激光器与氮化物半导体发光二极管存在较大的区别:
3、1)激光是由载流子发生受激辐射产生,光谱半高宽较小,亮度很高,单颗激光器输出功率可在w级,而氮化物半导体发光二极管则是自发辐射,单颗发光二极管的输出功率在mw级;
4、2)激光器的使用电流密度达ka/cm2,比氮化物发光二极管高2个数量级以上,从而引起更强的电子泄漏、更严重的俄歇复合、极化效应更强、电子空穴不匹配更严重,导致更严重的效率衰减droop效应;
5、3)发光二极管自发跃迁辐射,无外界作用,从高能级跃迁到低能级的非相干光,而激光器为受激跃迁辐射,感应光子能量应等于电子跃迁的能级之差,产生光子与感应光子的全同相干光;
6、4)原理不同:发光二极管为在外界电压作用下,电子空穴跃迁到有源层或p-n结产生辐射复合发光,而激光器需要激射条件满足才可激射,必须满足有源区载流子反转分布,受激辐射光在谐振腔内来回振荡,在增益介质中的传播使光放大,满足阈值条件使增益大于损耗,并最终输出激光。
7、氮化物半导体紫外激光器存在以下问题:激光器使用电流大,电流密度大,且激光器的效率普遍少于50%,高电流密度使用下会产生大量非辐射复合的热量,引起激光器power-current曲线的kink扭曲电流值及饱和激光功率的电流值偏低,以及热衰退和老化漏电偏大等问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题之一,本实用新型提供了一种半导体激光器封装模组。
2、本实用新型实施例提供了一种半导体激光器封装模组,所述半导体激光器封装模组包括管脚、管座、管舌和热沉,所述管脚固定在所述管座的下表面,所述管舌固定在所述管座的上表面,所述热沉设置在所述管舌的侧面,所述热沉的侧面设置有半导体激光器,所述管舌、热沉和半导体激光器均具有纵向声速、横向声速、热导率、吸收系数、电子迁移率、空穴迁移率、电子扩散常数和空穴扩散系数特性。
3、优选地,所述半导体激光器的纵向声速小于或等于管舌的纵向声速,所述半导体激光器的纵向声速小于或等于热沉的纵向声速。
4、优选地,所述半导体激光器的横向声速小于或等于管舌的横向声速,所述半导体激光器的横向声速小于或等于热沉的横向声速。
5、优选地,所述半导体激光器的热导率小于或等于管舌的热导率,所述半导体激光器的热导率小于或等于热沉的热导率。
6、优选地,所述半导体激光器的吸收系数小于或等于管舌的吸收系数,所述半导体激光器的吸收系数小于或等于热沉的吸收系数。
7、优选地,所述半导体激光器的电子迁移率大于或等于管舌的电子迁移率,所述半导体激光器的电子迁移率大于或等于热沉的电子迁移率。
8、优选地,所述半导体激光器的空穴迁移率大于或等于管舌的空穴迁移率,所述半导体激光器的空穴迁移率大于或等于热沉的空穴迁移率。
9、优选地,所述半导体激光器的电子扩散常数大于或等于管舌的电子扩散常数,所述半导体激光器的电子扩散常数大于或等于热沉的电子扩散常数。
10、优选地,所述半导体激光器的空穴扩散系数大于或等于管舌的空穴扩散系数,所述半导体激光器的空穴扩散系数大于或等于热沉的空穴扩散系数。
11、优选地,所述半导体激光器封装模组还包括帽壳和齐纳管,所述帽壳罩设在所述管舌、热沉和半导体激光器的顶部并与所述管座连接,所述齐纳管设置在热沉的侧面;
12、所述半导体激光器为氮化镓基激光器、砷化镓基激光器、铟磷基激光器、氮化铝基激光器或ingan基激光器中的任意一种,所述半导体激光器波长涵盖200nm至3000nm;
13、所述管舌、管座和帽壳为cu、al、ag、au、铬、镍、c、不锈钢、cuw、beo、可伐、fe、pd、cu/pd/ni复合材料、cu/ni/pd复合材料、fe/cu/pd/ni复合材料、fe/cu/ni/pd复合材料、cu/fe复合材料、cu/al复合材料、铁包铜的任意一种或任意组合;
14、所述热沉为sic、aln、金刚石、si、cuw、tiw、cu、beo、gan、gaas、inp、aln覆cu、sic覆cu、金刚石覆cu、si覆cu、gaas覆cu的任意一种或任意组合。
15、本实用新型的有益效果如下:本实用新型通过设计半导体激光器、管舌和热沉的纵向声速、横向声速、热导率和吸收系数,增强低频声子的群速度,提升晶格振动的声子输运效率,提升激光器的power-current曲线的kink扭曲电流值及饱和激光功率的电流值,提升激光器的大电流和大功率驱动性能;同时,通过设计半导体激光器、管舌和热沉的电子迁移率、空穴迁移率、电子扩散常数和空穴扩散常数,提升光子简并度及加快受激辐射超过自发辐射,降低老化过程中的激光器阈值电流上升幅度,10000h的老化阈值电流上升幅度从50~80%下降至10~40%,并降低激光器模组的弛豫时间relaxationtime,降低声子散射几率,改善激光器的热衰退和老化漏电比例,10000h老化漏电从+/-1~5ua下降至+/-0~1ua。
1.一种半导体激光器封装模组,其特征在于,所述半导体激光器封装模组包括管脚、管座、管舌和热沉,所述管脚固定在所述管座的下表面,所述管舌固定在所述管座的上表面,所述热沉设置在所述管舌的侧面,所述热沉的侧面设置有半导体激光器,所述管舌、热沉和半导体激光器均具有纵向声速、横向声速、热导率、吸收系数、电子迁移率、空穴迁移率、电子扩散常数和空穴扩散系数特性。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组,其特征在于,所述半导体激光器的纵向声速小于或等于管舌的纵向声速,所述半导体激光器的纵向声速小于或等于热沉的纵向声速。
3.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组,其特征在于,所述半导体激光器的横向声速小于或等于管舌的横向声速,所述半导体激光器的横向声速小于或等于热沉的横向声速。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组,其特征在于,所述半导体激光器的热导率小于或等于管舌的热导率,所述半导体激光器的热导率小于或等于热沉的热导率。
5.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组,其特征在于,所述半导体激光器的吸收系数小于或等于管舌的吸收系数,所述半导体激光器的吸收系数小于或等于热沉的吸收系数。
6.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组,其特征在于,所述半导体激光器的电子迁移率大于或等于管舌的电子迁移率,所述半导体激光器的电子迁移率大于或等于热沉的电子迁移率。
7.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组,其特征在于,所述半导体激光器的空穴迁移率大于或等于管舌的空穴迁移率,所述半导体激光器的空穴迁移率大于或等于热沉的空穴迁移率。
8.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组,其特征在于,所述半导体激光器的电子扩散常数大于或等于管舌的电子扩散常数,所述半导体激光器的电子扩散常数大于或等于热沉的电子扩散常数。
9.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组,其特征在于,所述半导体激光器的空穴扩散系数大于或等于管舌的空穴扩散系数,所述半导体激光器的空穴扩散系数大于或等于热沉的空穴扩散系数。
10.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组,其特征在于,所述半导体激光器封装模组还包括帽壳和齐纳管,所述帽壳罩设在所述管舌、热沉和半导体激光器的顶部并与所述管座连接,所述齐纳管设置在热沉的侧面;