Brevet FR2465335A1 — publié le 19810320

-1- "Dispositif laser à semi-conducteur". La présente invention concerne un dispositif laser à semi-conducteur qui est pourvu d'un support, d'un élément de laser à semi-conducteur monté sur le support et d'une coiffe pourvue d'une fenêtre translucide qui est reliée au support. Les dispositifs lasers à semi-conducteurs trouveront une large application dans le proche avenir. Des domaines d'application importants sont la communi- cation optique et le balavage optique de porteurs d'enregistrement pourvus de structures d'information pouvant être lues par voie optique, tant pour le do- maine vidéo que pour le domaine audio. Le dispositif conforme à l'invention est en premier lieu adéquat pour le balayage optique de porteurs d'enregistrement. Un certain nombre d'exigences sont imposées aux dispositifs lasers à semi-conducteurs. Un bon refroi- dissement de l'élément de laser est nécessaire pour un fonctionnement de longue durée. Il est aussi sou- haitable que l'élément de laser se trouve dans une enveloppe hermétique. L'enveloppe doit de préférence être faite d'éléments peu onéreux qui peuvent être assemblés de façon simple. L'emplacement de l'axe optique de l'élément de laser doit cependant être fixé de manière non ambigrie. L'invention vise à procurer un dispositif laser à semi-conducteur qui réponde aux exigences précitées. A cet effet, le dispositif laser à semi-conducteur est caractérisé en ce que le support consiste en un bloc de montage métallique en substance annulaire fait d'un métal bon conducteur de la chaleur, ce bloc de montage étant pourvu à sa périphérie extérieure de moyens de positionnement et, en outre, d'une partie de support en forme de secteur qui s'étend vers son axe, cette partie de support présentant une face de fixation pour l'élément de laser qui passe par l'axe et qui est dé- terminée de façon précise par rapport aux moyens de -2- positionnement, étant entendu qu'une base pourvue de conducteurs électriques isolés les uns des autres et d'une photodiode est fixée au côté du bloc de mon- tage opposé à la partie de support, alors que la coif- fe pourvue de la fenêtre translucide est fixée au bloc de montage, de l'autre côté de celui-ci. Le bloc de montage a une fonction multiple. Il sert de support pour l'élément de laser et peut être fait d'une matière bonne conductrice de la chaleur, de sorte ql'une dissipation rapide de la chaleur produite par le laser est assurée. L'emplacement de l'axe optique de l'é- lé ment de laser est déterminé sans ambiguité par rapport aux moyens de positionnement. Le réglage précis dans un bottier, par exemple dans le cas d'une application im- pliquant le balayage optique de porteurs d'enregistre- ment peut, dès lors, être réalisé sans difficulté. Le bloc de montage permet en outre, en utilisant une base et une coiffe de fabrication simple et peu onéreuse, d'obtenir une enveloppe hermétique, facile à monter. Etant donné que l'emplacement de l'axe optique de l'é- lément de laser est déterminé par le bloc de montage, aucune exigence n'est imposée quant à la précision de la base et de la coiffe. La périphérie externe du bloc de montage est de préférence circulaire et présente un diamètre supé- rieur aux dimensions de la base et de la coiffe. La périphérie extérieure circulaire peut alors servir de bord de référence ou de réglage. Suivant une forme de réalisation de l'invention, la base peut consister en une coiffe métallique remplie de verre dans laquelle sont prévus un certain nombre de conducteurs isolés, cette coiffe présentant une collerette qui est fixée au bloc de montage. Le bloc de montage permet d'utiliser une base qui corresponde à peu près à une plaque destinée à un tran- sistor à enveloppe hermétique. Le dispositif est de préférence caractérisé en ce que la photodiode est fixée sur la face supérieure de -3- la coiffe métallique de la base, la face de fixation pour la photodiode formant un'angle de 8 à 10 avec la face supérieure. La photodiode sert au réglage de l'élément de laser. Le montage oblique de la photodiode évite que la lu- mière émise par leélément de laser vers la diode soit réfléchie vers l'élément de laser et influence défa- vorablement le réglage. La coiffe pourvue d'une fengtre translucide peut 9tre munie d'une vitre qui est fixée à la coiffe au moyen d'un anneau métallique intercalé, à chaud et sous pression. L'invention sera davantage illustrée par les des- sins annexés, dans lesquels: la Fig. 1 représente une vue en coupe d'une forme de réalisation préférée du dispositif conforme à l'in- rention; la Fig. 2 représente une vue du dessus de ce dis- positif sans la coiffe, et la Fig. 3 représente une vue en coupe suivant la ligne III-111 de la Fig. 2. Les Fig. 1 à 3 représentent une forme de réalisation préférée du dispositif laser conforme à l'invention. Le dispositif comporte un bloc de montage 1 qui est de préférence fait de cuivre. Le bloc de montage est en substance annulaire. Il présente à sa face supérieure une partie de support en forme de secteur 2 destinée à un élément-de laser à semi-conducteur 3. L'élément de laser 3 est monté par un de ses contacts sur la face de fixation 4. La face de fixation 4 s'étend jus- qu'à l'axe du bloc de montage 1. Dans la forme de réalisation représentée, le bloc de montage lirésente à sa partie inférieure un évi- dement 5. Dans cet évidement, est prévu un anneau de soudage 6. L'anneau de soudage 6 peut être fait d'acier nicke- lé et est fixé par brasure au bloc de montage. Une base 8, est montée dans le creux central 7 du bloc de montage. -4- La base 8 peut être une version modifiée de la base d'une enveloppe de transistor standard, par exemple du type TO 18. La base comporte une coiffe 9 faite d'un alliage de fer, de nickel et de cobalt, cette coiffe étant remplie de verre 10. Un certain nombre de conducteurs isolés les uns des autres sont prévus dans la base 8. Dans la forme de réalisation représen- tée, trois conducteurs sont présents; si nécessaire, ce nombre peut être choisi plus grand. La collerette 18 de la base 8 est unie à l'anneau de soudage 6 par soudure à résistance. Le conducteur Il est uni d la coiffe 9 et peut dès lors former un contact de mise à la terre. Les conduc- teurs 12 et 13 traversent la coiffe 9 de manière iso- lante. L'extrémité du conducteur 12 est reliée électri- quement au moyen d'un fi114 à un des contacts de l'é- lément de laser 3. Une photodiode 16 est montée sur la base 8. Un des contacts de la photodiode 16 est relié électriquement à la coiffe 9 et ainsi au conducteur 11. L'autre contact est relié au moyen d'un fil 15 au conduc- teur 13. La photodiode 16 est montée de telle façon que la lumière provenant de l'élément de laser 3 frappe la diode 16. Pour éviter que de la lumière soit réfléchie dans l'élément de laser, l'emplacement 17 de la pho- todiode forme un angle de 8 à 100 avec la face supé- rieure de la base 8. Un autre anneau de soudage 19 est soudé au bloc de montage. Une coiffe 20 est soudée à cet anneau de sou- dage de sorte que l'élément de laser 3 et la pbotodio- de 16 sont enveloppés de manière hermétique. La coiffe comporte une partie 2I formant ballon, par exemple en fer nickelé. La partie formant ballon présente une ouverture 21. L'ouverture 21 est obturée par une pla- quette de verre 23. On a choisi une plaquette de verre relativement mince, par exemple une plaquette porte-ob- jet de microscope de 0,17 mm. Dans une telle pla- quette en verre mince, le parallélisme des plans n'est -5- pas particulièrement critique, il n'y a pas de paral- lax-e et le Fixation n'entraîne aucune modification optique. On réalise la liaison entre la plaquette de verre 23 et la partie formant ballon 2I de préférence en intercalant un anneau métallique, après quoi on presse les parties l'une contre l'autre à température élevée. Un anneau en aluminium s'est révélé particuliè- rement approprié. A une température d'environ 400ec, on obtient une liaison hermétique sous l'effet de la chaleur et de la pressirn. Un autre métal approprié est Itindium, la liaison sous l'effet de la chaleur et de la pression est alors réalisée à une température d'environ 1201C. La plaquette de verre est translucide pour les rayons émis par l'élément de laser 3. Le bloc de montage 1 constitue un élément important de l'enveloppe hermétique représentée. La partie péri- phérique extérieure 24 est usinée avec beaucoup de pré- cision et la position de la face de fixation 4 pour l'é- lément de laser est fixée très exactement par rapport à la partie périphérique extérieure 24. La partie péri- phérique extérieure 24 forme alors le bord de référence ou bord de réglage pour le dispositif. Si on le sou- haite, le bloc de montage peut aissi être pourvu d'autrs moyens de positionnement. L'emplacement de l'axe opti- que de l'élément de laser est déterminé avec précision par rapport au bord de référence. La précision du reste du bloc de montage et la précision tant de la base que de la coiffe n'ont pas d'importance pour le positionne- ment précis du laser. Ces éléments peuvent donc être d'une réalisation peu onéreuse. Le bloc de montage assu- re une très bonne dissipation de la chaleur, ce qui est important pour la durée de vie de l'élément de laser. -6- REVENDICATIONS 1.- Dispositif laser à semi-conducteur qui est pourvu d'un support, d'un élément de laser à semi-con- ducteur monté sur le support et d'une coiffe pourvue d'une fenêtre translucide qui est reliée au support, caractérisé en ce que le support consiste en un bloc de montage métallique en substance annulaire fait d'un métal bon conducteur de la chaleur, ce bloc de mon- tage étant pourvu à sa périphérie extérieure de moyens de positionnement et, en outre, d'une partie de support en forme de secteur qui s'étend vers son axe, cette partie de support présentant une face de fixation pour l'élément de laser qui passe par l'axe et qui est dé- terminée de façon précise par rapport aux moyens de po- sitionnement, étant entendu qu'une base pourvue de con- ducteurs électriques isolés les uns des autres et d'une photodiode est fixée au côté du bloc de montage opposé à la partie de support, alors que la coiffe pourvue de la fengtre translucide est fixée au bloc de montage, de l'autre c8té de celui-ci. 2.- Dispositif laser à semi-conducteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la périphérie ex- térieure du bloc de montage est circulaire et présente un diamètre supérieur aux dimensions de la base et de la coiffe. 3.- Dispositif laser à semi-conducteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la base consiste en une coiffe métallique remplie de verre dans laquelle un certain nombre de conducteurs sont incor- porés en étant isolés les uns des autres, cette coiffe présentant une collerette qui est fixée au bloc de mon- tage. 4.- Dispositif laser à semi-conducteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la photodiode est fixée sur la face supérieure de la coiffe métallique de la base, la face de fixation pour la photodiode for- mant un angle de 8 à 10 avec la face supérieure. -7- 5.- Dispositif laser à semi-conducteur suivant 3l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la coiffe est pourvue d'une vitre qui est fixée à la coiffe au moyen d'un anneau métallique intercalé, à chaud et sous pression.