一种半导体激光器和电子设备的制作方法

1.本技术涉及激光器技术领域，特别是涉及一种半导体激光器和电子设备。


背景技术：

2.由于半导体激光器具有体积小、重量轻、电光转换效率高、寿命长和可靠性高等优点，已在通讯、医疗、显示、工业制作和安防等领域逐渐取代了气体和固体激光器的使用，其应用范围也在逐步扩展。
3.目前在设计中基本采用(一个或多个)标准激光单元来组成的半导体激光器，然而半导体激光器的电流随着标准激光单元条发光点数量的增多而增加。由于电流的增加会给半导体激光器的开发测试以及应用端产品的电路设计带来困难，成本也会随之提高，这在一定程度上限制了半导体激光器的开发和应用。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的是提供一种半导体激光器和电子设备，旨在解决现有技术中存在的上述技术问题。
5.为解决上述问题，本技术提供了一种半导体激光器，所述半导体激光器包括：衬底、多个半导体激光单元、第一电极和第二电极，所述多个半导体激光单元、第一电极和第二电极设置于所述衬底上，所述多个半导体激光单元以串联形式电连接，所述多个半导体激光单元包括首端激光单元和末端激光单元，所述首端激光单元和所述末端激光单元中的一者与所述第一电极电连接，另一者与所述第二电极电连接，所述半导体激光单元的发光元件的数量少于标准半导体激光单元的发光元件的数量。
6.在一些实施例中，所述多个半导体激光单元划分为至少两个激光单元分组，所述至少两个激光单元分组沿第一方向排列于所述衬底上，所述首端激光单元和所述末端激光单元分别位于不同的两个激光单元分组，所述半导体激光器还能包括电连接件，所述至少两个激光单元分组之间通过所述电连接件以串联形式电连接。
7.在一些实施例中，每个所述激光单元分组包括多个沿垂直于所述第一方向的第二方向排列且依次以串联形式电连接的多个半导体激光单元。
8.在一些实施例中，每个所述激光单元分组中的所述半导体激光单元的数量相同，在所述至少两个激光单元分组中，沿所述第二方向排列顺位相同的至少两个所述半导体激光单元依次沿所述第一方向排列，且依次沿所述第一方向排列的至少两个所述半导体激光单元的发光元件的数量之和等于所述标准半导体激光单元的发光元件的数量。
9.在一些实施例中，所述至少两个激光单元分组的数量为偶数时，所述第一电极和所述第二电极在垂直于所述第一方向的第二方向上位于所述至少两个激光单元分组的同一侧。
10.在一些实施例中，所述至少两个激光单元分组的数量为奇数时，所述第一电极和所述第二电极在垂直于所述第一方向的第二方向上位于所述至少两个激光单元分组的不
同侧。
11.在一些实施例中，所述至少两个激光单元分组沿所述第一方向间隔设置于所述衬底上；或者，所述半导体激光器包括绝缘板，在所述第一方向上，所述绝缘板位于两个激光单元分组之间。
12.在一些实施例中，所述半导体激光单元包括第一导电块、第二导电块和巴条，所述巴条位于所述第一导电块和所述第二导电块之间，且与所述第一导电块和所述第二导电块电连接。
13.在一些实施例中，所述衬底包括金属导热层和设置于所述金属导热层上的绝缘导热层，所述多个半导体激光单元、所述第一电极和所述第二电极设置于所述绝缘导热层背离所述金属导热层一侧。
14.为解决上述问题，本技术提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的半导体激光器。
15.与现有技术相比，本技术的半导体激光器包括衬底、多个半导体激光单元、第一电极和第二电极，多个半导体激光单元、第一电极和第二电极设置于衬底上，多个半导体激光单元以串联形式电连接，多个半导体激光单元包括首端激光单元和末端激光单元，首端激光单元和末端激光单元中的一者与第一电极电连接，另一者与第二电极电连接，半导体激光单元的发光元件的数量少于标准半导体激光单元的发光元件的数量。通过上述实施方式，将多个半导体激光单元以串联形式电连接，并且半导体激光单元的发光元件的数量少于标准半导体激光单元的发光元件的数量，在相同的出光功率下，可以减少半导体激光器的所需的整体电流，可以降低半导体激光器的开发测试难度，以及降低半导体激光器的使用成本等等。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本技术提供的半导体激光器的第一实施例结构示意图；
18.图2是本技术提供的半导体激光器的第二实施例结构示意图；
19.图3是本技术提供的半导体激光器的第三实施例结构示意图。
20.附图标号：半导体激光器10；衬底100；金属导热层110；绝缘导热层120；激光单元分组20；半导体激光单元200；首端激光单元210；末端激光单元220；第一导电块230；第二导电块240；巴条250；第一电极310；第二电极320；电连接件400；绝缘板500；第一方向d1；第二方向d2。
具体实施方式
21.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
22.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
23.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
25.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
26.在本技术实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
27.在本技术实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。
28.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
29.为解决现有技术中存在的技术问题，本技术提供了一种半导体激光器，参见图1，图1是本技术提供的半导体激光器的第一实施例结构示意图。
30.半导体激光器10包括衬底100、多个半导体激光单元200、第一电极310和第二电极320。多个半导体激光单元200、第一电极310和第二电极320设置于衬底100上，多个半导体激光单元200以串联形式电连接，多个半导体激光单元200包括首端激光单元210和末端激光单元220，首端激光单元210和末端激光单元220中的一者与第一电极310电连接，另一者与第二电极320电连接，半导体激光单元200的发光元件的数量少于标准半导体激光单元的发光元件的数量。
31.衬底100可以同时具有绝缘和导热的功能，第一电极310和第二电极320中的一者可以为正电极，另一者可以为负电极，例如第一电极310为正电极，第二电极320为负电极，或者第一电极310为负电极，第二电极320为正电极。第一电极310和第二电极320可以由表面导电材料制成，例如可以是由金属材料制成，或者可以由表面镀上金属的非金属材料制成。
32.多个半导体激光单元200可以规则排布，示例性地，多个半导体激光单元200可以沿同一个方向规则排列，如沿同一个方向紧密排列或沿同一个方向等间隔排列；多个半导体激光单元200可以无规则排布，示例性地，多个半导体激光单元200可以沿不同方向排列，如多个半导体激光单元200交错设置等等。多个半导体激光单元200以串联形式电连接，具体地，可在相邻两个半导体激光单元200之间设置焊料，通过焊料使得相邻两个半导体激光单元200电连接，在其他实施例中，也可在相邻两个半导体激光单元200之间设置其他部件使两者电连接，如设置电连接线等。多个半导体激光单元200包括首端激光单元210和末端激光单元220，其中首端激光单元210可以理解为：多个激光单元在以串联形式电连接时的第一个激光单元；末端激光单元220可以理解为：多个激光单元在以串联形式电连接时的最后一个激光单元。示例性地，在图1所示的半导体激光器10中，从左至右依次包括三个半导体激光单元200，第一个半导体激光单元200可以作为首端激光单元210与第一电极310电连接，第二个半导体激光单元200分别与第一个半导体激光单元200和第三个半导体激光单元200电连接，第三个半导体激光单元200可以作为末端激光单元220与第二电极320电连接，由此使得三个半导体激光单元200之间以串联形式电连接。
33.标准半导体激光单元可以认为是在行业内通用的半导体激光单元，标准半导体激光单元通常有发光元件的数量上的要求，并且/或者有尺寸上的要求，例如标准半导体激光单元可以是包括20个或者25个发光元件的半导体激光单元。在本实施例中，半导体激光单元200可以是由标准半导体激光单元切割而成，由此，半导体激光单元200的发光元件的数量少于标准半导体激光单元的发光元件的数量，例如半导体激光单元200的发光元件的数量可以是10个、5个、4个等等。由此，在将半导体激光单元200以串联的形式电连接时，在相同数量的发光元件的情况下，可以减少半导体激光器10所需要的整体电流。示例性地，以标准半导体激光单元包括20个发光元件，且每个发光元件的工作电流为2a为例，那么每个标准半导体激光单元的工作电流为40a，当半导体激光器包括三个串联的标准半导体激光单元时，整个半导体激光器的工作电流则为40a；若本实施例中的半导体激光单元200的发光元件的数量为10个时，每个半导体激光单元200的工作电流则为20a，当半导体激光器10包括六个串联的半导体激光单元200时，半导体激光器10的工作电流则为20a，相较于半导体激光器10包括三个串联的标准半导体激光单元的情况，减少一半的工作电流，并且整个半导体激光器10中所包含的发光元件的总数量相同，使得工作状态(如出光功率等)不受影响。在其他实施例中，为了使得半导体激光器10的工作电流更小，可以进一步减少单体半导体激光器10的发光元件的数量，例如，半导体激光单元200的发光元件的数量可以是标准半导体激光单元的二分之一、三分之一、四分之一或五分之一等等。
34.通过上述实施方式，将多个半导体激光单元200以串联形式电连接，并且半导体激光单元200的发光元件的数量少于标准半导体激光单元的发光元件的数量，在相同的出光功率下，可以减少半导体激光器10的所需的整体电流，可以降低半导体激光器10的开发测试难度，以及降低半导体激光器10的使用成本等等。
35.在一些实施例中，半导体激光单元200包括第一导电块230、第二导电块240和巴条250，巴条250位于第一导电块230和第二导电块240之间，且与第一导电块230和第二导电块240电连接。其中，第一导电块230和第二导电块240可以采用导热性能和导电性能均较好的热沉材料制成，例如可以采用钨铜制成等等。发光元件可以位于巴条250上，可通过第一导
电块230和第二导电块240为巴条250通电，使得发光元件发光。多个半导体激光单元200之间可通过第一导电块230和第二导电块240以串联形式电连接。
36.在一些实施例中，衬底100包括金属导热层110和设置于金属导热层110上的绝缘导热层120，多个半导体激光单元200、第一电极310和第二电极320设置于绝缘导热层120背离金属导热层110一侧。金属导热层110可以是由导热率较高的热沉材料制成，例如铜或金等金属材料，使得半导体激光单元200工作所产生的热量通过金属导热层110快速传出。
37.参见图2和图3，图2是本技术提供的半导体激光器10的第二实施例结构示意图；图3是本技术提供的半导体激光器10的第三实施例结构示意图。
38.多个半导体激光单元200划分为至少两个激光单元分组20，至少两个激光单元分组20沿第一方向d1排列于衬底100上，首端激光单元210和末端激光单元220分别位于不同的两个激光单元分组20，半导体激光器10还能包括电连接件400，至少两个激光单元分组20之间通过电连接件400以串联形式电连接。每个激光单元分组20中包括至少一个半导体激光单元200，电连接件400可以呈片状，如可以是由金属材料制成，或者可以由表面镀上金属的非金属材料制成。电连接件400也可以是焊料或者电连接线等等。其中电连接线可以包括金线或铝线等等。首端激光单元210和末端激光单元220分别位于不同的两个激光单元分组20，使得第一电极310和第二电极320可以分别连接不同的激光单元分组20，并便于使多个半导体激光单元200之间进行串联连接，降低半导体激光器10的布线难度等等。
39.在一些实施例中，至少两个激光单元分组20的数量为偶数时，第一电极310和第二电极320在垂直于第一方向d1的第二方向d2上位于至少两个激光单元分组20的同一侧。参见图2，当至少两个激光单元分组20的数量为两组时，第一电极310和第二电极320在第二方向d2上位于两个激光单元分组20的同一侧，电连接件400的数量为一个，且在第二方向d2上位于两个激光单元分组20的另一侧。当至少两个激光单元分组20的数量为四组时，第一电极310和第二电极320在第二方向d2上位于两个激光单元分组20的同一侧，电连接件400的数量为三个，每个电连接件400分别连接相邻两个激光单元分组20的同一侧的两个端部的半导体激光单元200。由此，可便于使多个半导体激光单元200之间进行串联连接，降低半导体激光器10的布线难度等等。
40.在一些实施例中，至少两个激光单元分组20的数量为奇数时，第一电极310和第二电极320在垂直于第一方向d1的第二方向d2上位于至少两个激光单元分组20的不同侧。参见图3，当至少两个激光单元分组20的数量为三组时，第一电极310和第二电极320在第二方向d2上位于两个激光单元分组20的不同侧，电连接件400的数量为两个，每个电连接件400分别连接相邻两个激光单元分组20的同一侧的两个端部的半导体激光单元200。由此，可便于使多个半导体激光单元200之间进行串联连接，降低半导体激光器10的布线难度等等。
41.在一些实施例中，至少两个激光单元分组20沿第一方向d1间隔设置于衬底100上。至少两个激光单元分组20沿第一方向d1的间隔距离可以大于预设间隔距离，以避免激光单元分组20之间出现短路的问题。或者，半导体激光器10包括绝缘板500，在第一方向d1上，绝缘板500位于两个激光单元分组20之间，其中，绝缘板500可分别与两侧的激光单元分组20中的半导体激光单元200抵接，以稳定固定于衬底100上，绝缘板500可较好地避免激光单元分组20之间出现短路的问题。
42.在一些实施例中，每个激光单元分组20包括多个沿垂直于第一方向d1的第二方向
d2排列且依次以串联形式电连接的多个半导体激光单元200。每个电池分组包括多个半导体激光单元200，并且沿第二方向d2排列，多个激光单元分组20沿第一方向d1排列，由此使得多个半导体激光单元200在衬底100上的排列更加合理，在相同面积的基础上，可有效排布更多的半导体激光单元200。
43.进一步地，每个激光单元分组20中的半导体激光单元200的数量相同，在至少两个激光单元分组20中，沿第二方向d2排列顺位相同的至少两个半导体激光单元200依次沿第一方向d1排列，且依次沿第一方向d1排列的至少两个半导体激光单元200的发光元件的数量之和等于标准半导体激光单元的发光元件的数量。由此，可使半导体激光器10在相同的出光功率下，减少所需的整体电流，可以降低半导体激光器10的开发测试难度，以及降低半导体激光器10的使用成本等等。示例性地，以图2为例，半导体激光器10包括两个激光单元分组20，分别从上至下划分为第一个激光单元分组20和第二个激光单元分组20，每个激光单元分组20包括三个半导体激光单元200，三个半导体激光单元200沿第一方向d1排列，分别从左至右划分为第一个半导体激光单元200、第二个半导体激光单元200和第三个半导体激光单元200。其中，第一个激光单元分组20的第一个半导体激光单元200和第二个激光单元分组20的第一个半导体激光单元200沿第一方向d1排列；同理，第一个激光单元分组20的第二个半导体激光单元200和第二个激光单元分组20的第二个半导体激光单元200沿第一方向d1排列；第一个激光单元分组20的第三个半导体激光单元200和第二个激光单元分组20的第三个半导体激光单元200沿第一方向d1排列。并且，第一个激光单元分组20的第一个半导体激光单元200的发光元件的数量与第二个激光单元分组20的第一个半导体激光单元200的发光元件的数量之和、第一个激光单元分组20的第二个半导体激光单元200的发光元件的数量与第二个激光单元分组20的第二个半导体激光单元200的发光元件的数量之和、第一个激光单元分组20的第三个半导体激光单元200的发光元件的数量与第二个激光单元分组20的第三个半导体激光单元200的发光元件的数量之和均与一个标准半导体激光单元的发光元件的数量相同。由此，使得本实施例的半导体激光器10的出光功率与采用标准半导体激光单元形成的半导体激光器10的出光功率相同，并且还可减少所需的整体电流，降低半导体激光器10的开发测试难度，以及降低半导体激光器10的使用成本等等。
44.通过上述实施方式，将多个半导体激光单元200以串联形式电连接，并且半导体激光单元200的发光元件的数量少于标准半导体激光单元的发光元件的数量，在相同的出光功率下，可以减少半导体激光器10的所需的整体电流，可以降低半导体激光器10的开发测试难度，以及降低半导体激光器10的使用成本等等，具体地：在产品生产和测试过程中，可以将半导体激光单元200进行单独生产和测试；组成的激光单元分组20也可以进行单独生产和测试，然后再把激光单元分组20组装成半导体激光器10，实现模块化生产和测试，从而提高生产效率和良率。在实际生产中，标准半导体激光单元中可能会存在不良的发光单元，而这种不良的发光单元会造成整条的标准半导体激光单元浪费。但是通过把这种不良的标准激光单元切成小的半导体激光单元200，可以把标准半导体激光单元中正常的发光单元利用起来，减少浪费，提高了产品利用率。
45.本技术还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述任意一实施例中的半导体激光器10。在不同实施例中，电子设备包括但不限于激光雷达，蜂窝电话、智能电话、其他无线通信设备、个人数字助理、音频播放器、其他媒体播放器、音乐记录器、录像机、照相机、其他
媒体记录器、收音机、医疗设备、计算器、可编程遥控器、寻呼机、上网本电脑、个人数字助理(pda)、便携式多媒体播放器(pmp)、运动图像专家组(mpeg-1或mpeg-2)音频层3(mp3)播放器，便携式医疗设备以及数码相机及其组合。
46.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

技术特征：
1.一种半导体激光器，其特征在于，所述半导体激光器包括：衬底、多个半导体激光单元、第一电极和第二电极，所述多个半导体激光单元、所述第一电极和所述第二电极设置于所述衬底上，所述多个半导体激光单元以串联形式电连接，所述多个半导体激光单元包括首端激光单元和末端激光单元，所述首端激光单元和所述末端激光单元中的一者与所述第一电极电连接，另一者与所述第二电极电连接，所述半导体激光单元的发光元件的数量少于标准半导体激光单元的发光元件的数量。2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述多个半导体激光单元划分为至少两个激光单元分组，所述至少两个激光单元分组沿第一方向排列于所述衬底上，所述首端激光单元和所述末端激光单元分别位于不同的两个激光单元分组，所述半导体激光器还能包括电连接件，所述至少两个激光单元分组之间通过所述电连接件以串联形式电连接。3.根据权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，每个所述激光单元分组包括多个沿垂直于所述第一方向的第二方向排列且依次以串联形式电连接的多个半导体激光单元。4.根据权利要求3所述的半导体激光器，其特征在于，每个所述激光单元分组中的所述半导体激光单元的数量相同，在所述至少两个激光单元分组中，沿所述第二方向排列顺位相同的至少两个所述半导体激光单元依次沿所述第一方向排列，且依次沿所述第一方向排列的至少两个所述半导体激光单元的发光元件的数量之和等于所述标准半导体激光单元的发光元件的数量。5.根据权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，所述至少两个激光单元分组的数量为偶数时，所述第一电极和所述第二电极在垂直于所述第一方向的第二方向上位于所述至少两个激光单元分组的同一侧。6.根据权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，所述至少两个激光单元分组的数量为奇数时，所述第一电极和所述第二电极在垂直于所述第一方向的第二方向上位于所述至少两个激光单元分组的不同侧。7.根据权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，所述至少两个激光单元分组沿所述第一方向间隔设置于所述衬底上；或者，所述半导体激光器包括绝缘板，在所述第一方向上，所述绝缘板位于两个激光单元分组之间。8.根据权利要求1-7任意一项所述的半导体激光器，其特征在于，所述半导体激光单元包括第一导电块、第二导电块和巴条，所述巴条位于所述第一导电块和所述第二导电块之间，且与所述第一导电块和所述第二导电块电连接。9.根据权利要求1-7任意一项所述的半导体激光器，其特征在于，所述衬底包括金属导热层和设置于所述金属导热层上的绝缘导热层，所述多个半导体激光单元、所述第一电极和所述第二电极设置于所述绝缘导热层背离所述金属导热层一侧。10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-9任意一项所述的半导体激光器。

技术总结
本申请公开了一种半导体激光器和电子设备。该半导体激光器包括衬底、多个半导体激光单元、第一电极和第二电极，多个半导体激光单元、第一电极和第二电极设置于衬底上，多个半导体激光单元以串联形式电连接，多个半导体激光单元包括首端激光单元和末端激光单元，首端激光单元和末端激光单元中的一者与第一电极电连接，另一者与第二电极电连接，半导体激光单元的发光元件的数量少于标准半导体激光单元的发光元件的数量。将多个半导体激光单元以串联形式电连接，半导体激光单元的发光元件的数量少于标准半导体激光单元的发光元件的数量，在相同的出光功率下，可以减少半导体激光器的所需的整体电流，可以降低半导体激光器的开发测试难度。开发测试难度。开发测试难度。


技术研发人员：祝隆平 胡海 邱于珍
受保护的技术使用者：深圳瑞波光电子有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/7/22