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1、10申请公布号CN102340094A43申请公布日20120201CN102340094ACN102340094A21申请号201110051951822申请日20110304H01S3/08200601H01S3/0220060171申请人南京长青激光科技有限责任公司地址210046江苏省南京市经济技术开发区恒竞路58号72发明人杜寅超李向阳苏红平54发明名称高功率蓝绿激光芯片封装结构及方法57摘要本发明公开一种高功率蓝绿激光芯片封装结构及方法，属于激光技术领域。本发明通过在激光晶体入射光面和周期极化铌酸锂PPLN非线性变频晶体的出射光面镀膜形成激光谐振腔结构，在芯片通光方向上两晶体相对的。
2、光学面之间通过隔离材料隔出一定的距离，使之构成高功率蓝绿激光芯片结构。在芯片四周通过胶水与夹料粘合，起到加固晶体的作用。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图6页CN102340108A1/1页21高功率蓝绿激光芯片封装结构，其特征在于通过在激光晶体入射光面和周期极化铌酸锂PPLN非线性变频晶体的出射光面镀膜形成激光谐振腔结构，在芯片通光方向上两晶体相对的光学面之间通过隔离体材料隔出一定的距离，使之构成高功率蓝绿激光芯片结构。2权利要求1所述的高功率蓝绿激光芯片封装结构，其特征在于在芯片的下面通过胶水与夹料粘合，形成单片加固结构。当承载高功率。
3、808NM激光泵浦时，可获取高功率的蓝绿变频激光输出。3权利要求1所述的高功率蓝绿激光芯片封装结构，其特征在于在芯片上下面通过胶水与夹料粘合，形成双片加固结构。当承载高功率808NM激光泵浦时，可获取高功率的蓝绿变频激光输出。4权利要求1所述的高功率蓝绿激光芯片封装结构，其特征在于在芯片俩侧面及下面通过胶水与夹料粘合，形成三片加固结构。当承载高功率808NM激光泵浦时，可获取高功率的蓝绿变频激光输出。5权利要求1所述的高功率蓝绿激光芯片封装结构，其特征在于在芯片四周通过胶水与夹料粘合，形成四片加固结构。当承载高功率808NM激光泵浦时，可获取高功率的蓝绿变频激光输出。6权利要求1所述的隔离材料。
4、，其特征在于所述隔离材料可以是绝热材料如石英玻璃等，可以是导热材料如硅片等。7权利要求1所述的隔离材料，其特征在于所述隔离材料的个数可以是一个隔离材料，可以是多个隔离材料。采用多个隔离材料隔离可实现单一芯片上多光束不同功率变频激光输出。8权利要求1所述的两晶体通光方向上相对的光学面之间隔出一定的距离，其特征在于所述的距离可以是0到10MM不同的长度取值范围。9权利要求2所述的夹料粘合，其特征在于所述的夹料可以是绝热材料或绝热胶，可以是导热胶或金属膜如金等。权利要求书CN102340094ACN102340108A1/4页3高功率蓝绿激光芯片封装结构及方法所属技术领域0001本发明属于激光技术领。
5、域，特别是涉及高功率蓝绿激光芯片封装结构及方法。背景技术0002蓝绿激光芯片是激光显示系统中重要的器件之一，目前蓝绿激光芯片都是采用掺钕离子的激光工作物质与LBO晶体，KTP晶体，BIBO晶体等非线性变频晶体通过光胶或是胶合的方式构成紧凑型结构，具体结构请参阅图1A，B所示，其芯片结构为掺钕离子激光工作物质1与非线性变频晶体2的通光面3之间用紫外胶4粘合或是掺钕离子激光工作物质1与非线性变频晶体2的通光面3深化光胶后，在芯片的两侧面采用导热胶5，6与导热材料硅片7，8粘合。实际使用时，当808NM泵浦光源进入芯片后产生变频激光输出。示意图1A，B结构均适合于低泵浦功率低输出功率的蓝绿激光器。当。
6、示意图1A芯片结构承载过大的泵浦功率时，谐振腔中功率密度过高，造成芯片通光面3中间紫外胶4损坏，导致腔内损耗过大，进而引起输出变频激光功率下降，甚至芯片损坏。当示意图1B芯片结构承载过大的泵浦功率时，掺钕离子激光工作物质出现严重的热效应并将热量传导至非线性变频晶体中，造成热效应叠加，导致谐振腔漂出稳区范围，引起输出变频激光功率下降。针对目前产品化的蓝绿激光芯片，采用示意图1A封装结构芯片最大承载泵浦功率约为200MW，采用示意图1B封装结构芯片最大承载泵浦功率约为500MW。随着激光显示技术的发展，特别是激光电视，数码影院等大屏幕激光显示的应用对三基色光源功率的要求，显然上述两种封装结构已远远。
7、不能满足。0003针对激光显示的应用，目前高功率蓝绿激光器多采用掺钕离子的激光工作物质与LBO晶体，KTP晶体，BIBO晶体等非线性变频晶体组成分离式结构，具体结构请参阅图2所示，其结构为掺钕离子激光工作物质1与非线性变频晶体2分别固定于两个夹具内，通过在掺钕离子激光工作物质1的入射光面镀全反膜与镀有反射透射膜的腔镜9构成激光器谐振腔结构，当808NM泵浦光源进入分离式蓝绿激光器结构后产生变频激光输出。采用此结构，如果掺钕离子激光工作物质与KTP晶体组合，虽然成本较低，但只适用于小功率激光输出，过高的输出功率会使KTP晶体出现灰迹效应导致晶体损坏。分离式结构的蓝绿激光器中采用掺钕离子激光工作物。
8、质与KTP晶体和LBO晶体等非线性变频晶体组合，其一是为了弥补非线性变频晶体较低的有效非线性系数需要通过延长变频晶体尺寸来提升其变频效率，从而使得整个激光系统尺寸过大；其二是由于是分离式结构的激光系统中需要更多的器件使得系统过于复杂，在实际使用时调节封装很麻烦，无形中增加了成本。激光显示应用需要低成本、高效率、高功率的激光光源，因此上述的结构也无法满足此领域的应用。发明内容0004为了满足激光显示领域对于大功率蓝绿激光芯片的需求，针对现有蓝绿激光芯片结构无法满足激光显示这一全新应用领域的劣势，结合周期极化铌酸锂PPLN非线性变频晶体高转换效率的特点。本发明提出了高功率蓝绿激光芯片封装结构及方法。
9、。通过在激说明书CN102340094ACN102340108A2/4页4光晶体入射光面和周期极化铌酸锂PPLN非线性变频晶体的出射光面镀膜形成激光谐振腔结构，在芯片通光方向上两晶体相对的光学面之间通过隔离材料隔出一定的距离，使之构成高功率蓝绿激光芯片结构。在芯片四周通过胶水与夹料粘合，起到加固芯片的作用。附图说明0005图1A、B是现采用的蓝绿激光芯片封装结构示意图；0006图2是采用分离式蓝绿激光芯片封装结构示意图；0007图3是本发明第一实施例结构示意图；0008图4是本发明第二实施例结构示意图；0009图5是本发明第三实施例结构示意图；0010图6是本发明第四实施例结构示意图；0011。
10、图7是本发明第五实施例结构示意图；0012图8是本发明第六实施例结构示意图；0013图9是本发明第七实施例结构示意图；0014图10是本发明第八实施例结构示意图；0015具体实施方法0016下面结合附图对本发明作进一步说明0017实施例一结构如图3所示，将激光晶体1与非线性变频晶体2的通光面抛光清洗后，在激光晶体1的入射光面即左面镀808NM增透膜AR808NM、1064NM高反膜HR1064NM；右面镀1064NM增透膜AR1064NM、532NM高反膜HR532NM，在非线性变频晶体2的左面镀1064NM和532NM的增透膜AR1064NM、532NM，在出射光面即右面镀1064NM的高反。
11、膜HR1064NM、532NM增透膜AR532NM，激光晶体1入射光面镀膜与非线性变频晶体2出射光面镀膜形成激光谐振腔结构，在芯片通光方向上两晶体相对的光学面之间通过隔离材料10隔出一定的距离11，使之构成高功率蓝绿激光芯片结构。此处隔离材料10的长度决定了隔出的距离11，为0至10MM。在芯片的下面通过胶水与夹料12粘合，起到加固芯片的作用。当高功率808NM泵浦光源13入射芯片后产生变频激光14输出。通过在激光晶体1和非线性变频晶体2的入射光面、出射光面镀膜形成的激光谐振腔的两个面必须严格且精确的控制平行。0018实施例二结构如图4所示，通过实施例一封装的高功率蓝绿激光芯片结构可以将芯片的。
12、上下面通过胶水与夹料12粘合，从而形成双片加固封装结构。较单侧固定夹料，双侧夹料的加固封装结构可以更好的固定芯片。0019实施例三结构如图5所示，通过实施例一封装的高功率蓝绿激光芯片结构可以将芯片的上下面和侧面通过胶水与夹料12粘合，从而形成三片加固封装结构。较单片加固封装和双片加固封装，三片夹料封装结构能更好的固定芯片，另外可以从侧面给晶体散热。0020实施例四结构如图6所示，通过实施例一封装的高功率蓝绿激光芯片结构可以将芯片的四周通过胶水与夹料12粘合，从而形成四片加固封装结构。四片封装结构较单片封装结构、双片封装结构和三片封装结构，能从芯片四周帮助晶体散热，完全固定芯片。0021实施例五。
13、结构如图7所示，将激光晶体1与非线性变频晶体2的通光面抛光清洗后，在激光晶体1的入射光面即左面镀808NM增透膜AR808NM、1064NM高反膜说明书CN102340094ACN102340108A3/4页5HR1064NMAND532NM；右面镀1064NM增透膜AR1064NM、532NM高反膜HR532NM，在非线性变频晶体2的左面镀1064NM和532NM的增透膜AR1064NM、532NM，在出射光面即右面镀1064NM的高反膜HR1064NM、532NM增透膜AR532NM，激光晶体1入射光面镀膜与非线性变频晶体2出射光面镀膜形成激光谐振腔结构，在芯片通光方向上两晶体相对的光学面。
14、之间通过三块隔离材料10隔出一定的距离11，使之构成高功率蓝绿激光芯片结构。此处隔离材料10的长度决定了隔出的距离11，为0至10MM。采用三块隔离材料隔离可实现单一芯片上两光束不同功率变频激光输出。在芯片的下面通过胶水与夹料12粘合，起到加固芯片的作用。当两束高功率808NM泵浦光源13入射芯片后产生两束变频激光14输出。通过在激光晶体1和非线性变频晶体2的入射光面、出射光面镀膜形成的激光谐振腔的两个面必须严格且精确的控制平行。0022实施例六结构如图8所示，通过实施例五封装的多光束高功率蓝绿激光芯片结构可以将芯片的上下面通过胶水与夹料12粘合，从而形成双片加固封装结构。较单侧固定夹料，双侧。
15、夹料的加固封装结构可以更好的固定芯片。0023实施例七结构如图9所示，通过实施例五封装的多光束高功率蓝绿激光芯片结构可以将芯片的上下面和侧面通过胶水与夹料12粘合，从而形成双片加固封装结构。较单片加固封装和双片加固封装，三片夹料封装结构能更好的固定芯片，另外可以从侧面给晶体散热。0024实施例八结构如图10所示，通过实施例五封装的多光束高功率蓝绿激光芯片结构可以将芯片的四周通过胶水与夹料12粘合，从而形成四片加固封装结构。四片封装结构较单片封装结构、双片封装结构和三片封装结构，能从芯片四周帮助晶体散热，完全固定芯片。0025本发明是通过在激光晶体的入射光面与周期极化铌酸锂PPLN非线性变频晶体。
16、的出射光面镀膜形成激光谐振腔结构，在芯片通光方向上两晶体相对的光学面之间通过隔离材料隔出一定的距离，芯片的上面粘合，下面粘合、侧面粘合或是四周粘合，形成单片加固结构、双片加固结构、三片加固结构和四片加固结构。在芯片通光方向上激光晶体与周期极化铌酸锂PPLN非线性变频晶体相对的两个面可以是镀膜面可以不是镀膜面。0026所述的高功率808NM泵浦光源可以是1W以上的808NM半导体激光光源。808NM半导体激光器模式可以是TM模式，可以是TE模式。0027所述的掺钕激光晶体可以是NDYAG晶体，NDYVO4晶体，NDGDVO4晶体等。0028所述的非线性非线性变频晶体可以是PPLNPERIODIC。
17、ALLYPOLEDLINBO4晶体，PPLTPERIODICALLYPOLEDLITAO4晶体，PPKTPPERIODICALLYPOLEDKTIOPO4晶体，KTPKTIOPO4晶体，LBOLIB3O5晶体和BIBOBIB3O6晶体等。0029所述的隔离材料可以是绝热材料如石英玻璃等，可以是导热材料如硅片等。0030所述的隔离个数可以是一个隔离材料，可以是多个隔离材料。采用多个隔离材料隔离可实现单一芯片上多光束不同功率变频激光输出。0031所述隔离材料隔出一定的距离可以是0到10MM不同的长度取值范围。0032所述的芯片上下面通过胶水粘合的夹料可以是绝热材料或绝热胶，可以是导热胶或金属膜如金。
18、等说明书CN102340094ACN102340108A4/4页60033此结构与方法也同时适用于多个高功率蓝绿激光芯片的封装。说明书CN102340094ACN102340108A1/6页7图1A图1B说明书附图CN102340094ACN102340108A2/6页8图2图3说明书附图CN102340094ACN102340108A3/6页9图4图5说明书附图CN102340094ACN102340108A4/6页10图6图7说明书附图CN102340094ACN102340108A5/6页11图8图9说明书附图CN102340094ACN102340108A6/6页12图10说明书附图CN102340094A。