CH648156A5

CH648156A5 - Halbleiterlaseranordnung.

Info

Publication number: CH648156A5
Application number: CH4819/80A
Authority: CH
Inventors: Alem Antonius Adrianus Mar Van; Johan Christiaan Jacobus Finck; De Water Peter Wilhelmus M Van
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-06-26
Filing date: 1980-06-23
Publication date: 1985-02-28
Also published as: DE3023706C2; US4351051A; AU5951180A; ES492751A0; NL7904954A; FR2465335B1; DE3023706A1; IT8022937A0; JPS571914B2; IT1131636B; NL181963C; FR2465335A1; GB2052140A; NL181963B; BE883986A; CA1152626A; ES8103501A1; AU523568B2; GB2052140B; JPS566494A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterlaseranordnung mit einem im wesentlichen ringförmigen Montageblock eines Metalls guter Wärmeleitfähigkeit, der mit einem sich zur Montageblockachse hin erstreckende Trägerteil versehen ist, welcher eine solche Befestigungsfläche für ein Halbleiterlaserelement aufweist, dass die Montageblockachse mit der optischen Achse des auf der Befestigungsfläche angebrachten Halbleiterlaserelements zusammenfällt, und mit einer mit einem lichtdurchlässigen Fenster versehenen Kappe, die mit dem Montageblock verbunden ist.

Halbleiterlaseranordnungen werden in nächster Zukunft vielfach Anwendung finden. Wichtige Anwendungsgebiete sind: optische Kommunikation und optische Abtastung von Aufzeichnungsträgern, die mit optisch auslesbaren Informationsstrukturen versehen sind, sowohl für Video- als auch für Audiozwecke. Die Anordnung nach der Erfindung eignet sich in erster Linie zur Anwendung bei optischer Abtastung von Aufzeichnungsträgern.

Den Halbleiterlaseranordnungen werden eine Anzahl von Anforderungen gestellt. Für eine lange Lebensdauer ist eine gute Kühlung des Laserelements erfordërlich. Auch ist es wünschenswert, das Laserelement in eine luftdicht verschlossene Umhüllung aufzunehmen. Die Umhüllung muss vorzugsweise aus billigen Einzelteilen bestehen, die sich auf einfache Weise zusammenbauen lassen. Dabei muss aber die Lage der optischen Achse des Laserelements eindeutig festliegen.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Halbleiterlaseranordnung zu schaffen, die den obengenannten Anforderungen entspricht. Dazu ist die Halbleiterlaseranordnung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Montageblock am Aussenumfang mit Positionierungsmitteln versehen ist, in 5 bezug auf die der Ort der Befestigungsfläche genau bestimmt ist, und dass ein Sockel der mit gegeneinander isolierten elektrischen Leitern versehen ist und auf dem eine Photodiode befestigt ist, auf der vom Trägerteil abgekehrten Seite des Montageblocks befestigt ist, während die mit dem lichtdurch-iü lässigen Fenster versehene Kappe auf der anderen Seite am Montageblock befestigt ist.

Der Montageblock erfüllt eine mehrfache Funktion. Er wirkt als Träger für das Laserelement und kann aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff hergestellt werden, so dass eine 15 schnelle Ableitung der vom Laser entwickelten Wärme sichergestellt ist. Die Lage der optischen Achse des Laserelements ist in bezug auf die Positionierungsmittel eindeutig festgelegt. Eine richtige Einstellung in einem Halter, z.B. bei Anwendung für optische Abtastung von Aufzeichnungsträgern, kann 20 daher ohne Schwierigkeiten stattfinden. Der Montageblock ermöglicht es weiter, unter Verwendung eines einfachen und auf billige Weise herzustellenden Sockels eine leicht montierbare hermetisch verschliessbare Umhüllung zu erhalten. Da die Lage der optischen Achse des Laserelements durch den 25 Montageblock bestimmt wird, brauchen der Genauigkeit des Sockels und der Kappe keine Anforderungen gestellt zu werden.

Vorzugsweise ist der Aussenumfang des Montageblocks kreisförmig gestaltet mit einem Durchmesser, der grösser als 3o die Abmessungen des Sockels und der Kappe ist. Der kreisförmige Umfang kann dann als Referenz- oder Einstellrand dienen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Sockel aus einer mit Glas gefüllten Metallkappe bestehen, in 35 der in gegenseitiger Isolierung eine Anzahl von Leitern angeordnet sind, wobei diese Kappe einen Flansch aufweist, der am Montageblock befestigt ist.

Der Montageblock ermöglicht es, einen Sockel zu verwenden, der nahezu einem Plattengestell für einen in eine herme-40 tisch verschlossene Umhüllung aufgenommen Transistor entspricht.

Vorzugsweise besteht die Anordnung darin, dass die Photodiode auf der oberen Fläche der Metallkappe des Sockels befestigt ist, wobei die Befestigungsfläche für die Photodiode « einen Winkel von 8 bis 10° mit der oberen Fläche einschliesst.

Die Photodiode dient zur Regelung des Laserelements. Durch die schräge Anordnung der Photodiode wird vermieden, dass von dem Laserelement zu der Diode emittiertes Licht wieder zu dem Laserelement reflektiert wird und die so Einstellung beeinträchtigt.

Die mit dem lichtdurchlässigen Fenster versehene Kappe kann mit einem Glasrahmen versehen sein, der mittels eines zwischengefügten Metallringes mit einer Wärme-Druck-Ver-bindung an der Kappe befestigt ist.

55 Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung,

so Fig. 2 eine Draufsicht auf diese Anordnung ohne Kappe, und

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 2.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Laseranordnung nach der Erfindung. Die Anord-65 nung enthält einen Montageblock 1, der vorzugsweise aus Kupfer besteht. Der Montageblock ist im wesentlichen ringförmig gestaltet. Er weist auf der Oberseite einen sektorförmi-gen Trägerteil 2 für ein Halbleiterlaserelement 3 auf. Das

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Laserelement 3 ist mit einem seiner Kontakte auf der Befestigungsfläche 4 angebracht. Die Befestigungsfläche 4 reicht bis zu der Mittellinie des Montageblocks 1.

Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist auf der Unterseite des Montageblocks 1 eine Aussparung 5 vorgesehen. In dieser Aussparung ist ein Schweissring 6 angebracht. Der Schweissring 6 kann aus vernickeltem Stahl bestehen und ist mit Hilfe eines Hartlots am Montageblock befestigt. In der Mittelhöhlung 7 des Montageblocks ist ein Sok-kel 8 angebracht. Der Sockel 8 kann eine abgewandelte Ausführung des Sockels einer standardisierten Transistorumhüllung, z.B. vom Typ TO 18, sein. Der Sockel enthält eine Kappe 9 aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung und ist mit Glas 10 gefüllt. Im Sockel 8 sind eine Anzahl gegeneinander isolierter Leiter angeordnet. Bei der dargestellten Ausführungsform sind drei Leiter gezeigt; nötigenfalls kann diese Anzahl grösser gewählt werden. Der Flansch 18 des Sockels 8 ist durch Widerstandsschweissen mit dem Schweissring 6 verbunden.

Der Leiter 11 ist mit der Kappe 9 verbunden und kann somit einen Erdkontakt bilden. Die Leiter 12 und 13 sind isolierend durch die Kappe 9 geführt. Das Ende des Leiters 12 ist mit Hilfe eines Drahtes 14 elektrisch mit einem der Kontakte der Laserelemente 3 verbunden. Auf dem Sockel 8 ist eine Photodiode 16 angeordnet. Einer der Kontakte der Photodiode 16 ist elektrisch leitend mit der Kappe 9 und somit mit dem Leiter 11 verbunden. Der andere Kontakt ist mit Hilfe eines Drahtes 15 mit dem Leiter 13 verbunden. Die Photodiode 16 ist derart angeordnet, dass vom Laserelement 3 stammendes Licht die Diode 16 treffen wird. Um zu vermeiden, dass Licht wieder vom Laserelement reflektiert wird, schliesst die Lage 17 der Photodiode einen Winkel von 8 bis 10° mit der oberen Fläche des Sockels 8 ein.

Auf dem Montageblock ist ein weiterer Schweissring 19 festgelötet. An diesem Schweissring ist eine Kappe 20 festge-schweisst, so dass das Laserelement 3 und die Photodiode 16

luftdicht umschlossen sind. Die Kappe 20 enthält einen Kolbenteil 21, z.B. aus Nickeleisen. In dem Kolbenteil ist eine Öffnung 22 vorgesehen. Die Öffnung 22 ist mittels einer Glasplatte 23 verschlossen. Es wird eine verhältnismässig dünne 5 Glasplatte, z.B. ein Mikroskopglas von 0,17 mm, gewählt. Bei einer derartigen dünnen Glasplatte braucht der Planparallelität keine besondere Anforderung gestellt zu werden; es tritt keine Parallaxe auf und die Befestigung führt keine optischen Änderungen herbei. Die Verbindung zwischen der Glasplatte 10 23 und dem Kolbenteil 21 wird vorzugsweise dadurch erhalten, dass ein Ring aus einem Metall zwischengefügt wird und dann die Teile bei erhöhter Temperatur gegeneinander gedrückt werden. Ein Ring aus Aluminium hat sich als besonders geeignet erwiesen. Bei einer Temperatur von etwa 400 °C 15 wird eine luftdichte Wärme-Druck-Verbindung erhalten. Ein weiteres geeignetes Metall ist Indium; die Wärme-Druck-Verbindung wird dann bei einer Temperatur von etwa 120 °C hergestellt. Die Glasplatte ist für das vom Laserelement 3 emittierte Licht durchlässig.

20 Der Montageblock 1 bildet einen wesentlichen Teil der dargestellten luftdichten Umhüllung. Der Aussenumfangsteil 24 wird sehr genau bearbeitet und die Lage der Befestigungsfläche 4 für das Laserelement wird sehr genau in bezug auf den Aussenumfangsteil 24 festgelegt. Der Aussenumfangsteil 25 24 bildet dann den Referenz- oder Einstellrand für die Anordnung. Erwünschtenfalls kann der Montageblock auch mit anderen Positionierungsmitteln versehen werden. Die Lage der optischen Achse des Laserelements liegt in bezug auf den Referenzrand genau fest. Die Genauigkeit des weite-30 ren Teiles des Montageblocks und die Genauigkeit sowohl des Sockels als auch der Kappe spielen keine Rolle bei genauer Positionierung des Lasers. Diese Elemente können also bilig ausgeführt werden. Der Montageblock sichert eine sehr gute Wärmeableitung, was für die Lebensdauer des 35 Laserelements wichtig ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

648 156 PATENTANSPRÜCHE

1. Halbleiterlaseranordnung mit einem im wesentlichen ringförmigen Montageblock (1) eines Metalls guter Wärmeleitfähigkeit, der mit einem sich zur Montageblockachse hin erstreckenden Trägerteil (2) versehen ist, welcher e.ine solche Befestigungsfläche (4) für ein Halbleiterlaserelement (3) aufweist, dass die Montageblockachse mit der optischen Achse des auf der Befestigungsfläche angebrachten Halbleiterlaserelements zusammenfällt, und mit einer mit einem lichtdurchlässigen Fenster versehenen Kappe (20), die mit dem Montageblock verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Montageblock (1) am Aussenumfang (24) mit Positionierungsmitteln (24) versehen ist, in bezug auf die der Ort der Befestigungsfläche (4) genau bestimmt ist, und dass ein Sok-kel (8), der mit gegeneinander isolierten elektrischen Leitern (11, 12,13) versehen ist und auf dem eine Photodiode (16) befestigt ist, auf der vom Trägerteil (2) abgekehrten Seite des Montageblocks (1) befestigt ist, während die mit dem lichtdurchlässigen Fenster (22, 23) versehene Kappe (20) auf der anderen Seite am Montageblock (1) befestigt ist.

2. Halbleiterlaseranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenumfang (24) des Montageblocks (1) kreisförmig gestaltet ist mit einem Durchmesser, der grösser als die Abmessungen des Sockels (8) und der Kappe (20) ist.

3. Halbleiterlaseranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (8) aus einer mit Glas gefüllten Metallkappe (7) besteht, in der in gegenseitiger Isolierung eine Anzahl von Leitern (11, 12, 13) angeordnet sind, wobei diese Metallkappe (7) einen Flansch (18) aufweist, der am Montageblock (1) befestigt ist.

4. Halbleiterlaseranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Photodiode (16) auf der oberen Fläche der Metallkappe des Sockels befestigt ist und dass die Befestigungsfläche (17) für die Photodiode einen Winkel von 8 bis 10° mit der oberen Fläche einschliesst.