半导体激光单管组合侧面泵浦固体激光器的激光增益模块制造技术

本发明专利技术提供一种半导体激光单管组合侧面泵浦固体激光器的激光增益模块，包括：散热装置、棒状激光晶体、反射腔、单管激光二极管、整形透镜；其中，所述的散热装置包括上热沉、下热沉、热电制冷片以及散热器；将所述棒状激光晶体安放在所述下热沉的凸起的凹槽内，所述反射腔安放在所述凸起上并将所述棒状激光晶体套在其内；在所述散热装置内的正多边形通孔的各条边上安装所述的单管激光二极管，使得所述单管激光二极管围绕所述反射腔按顺序排布，各个二极管的出光方向正对棒状激光晶体；在所述单管激光二极管的出光方向上安装有用于均匀泵浦激光的整形透镜。本发明专利技术结构简单、散热效率高，便于使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体激光单管组合侧面泵浦固体激光器，特别涉及用于 该激光器上的激光增益模块。
技术介绍
激光增益模块一般用于泵浦固体激光器。在大功率激光增益模块中，泵浦源在提供所需要泵浦光的同时，还会产生一部分废热；而泵浦光在泵 浦过程中除了一部分能量用于有效泵浦，产生激光辐射外，也会产生大量 废热，影响到激光输出功率和光束质量。因此，必须对激光增益模块进行 制冷。由于现有技术中的大部分激光增益模块采用半导体激光二极管阵列 (Laser Diode Array,以下简称LDA )作为泵浦源，其中的LDA —般由多 个激光条(bar)串联而成，每个激光条又由多个发光单元集成，此种类型 的LDA具有结构复杂、出光率低、散热性差的缺点，因此对于包含有LDA 的激光增益模块需要采用水冷方式散发激光增益模块的热量。当采用水冷 方式散热时，激光增益模块上的散热装置通常需要配备水箱或者水泵，因 而具有结构繁杂、使用不便的缺陷。随着单管激光二极管功率的提高，本领域技术人员开始在激光增益模 块中将单管激光二极管作为泵浦源。单管激光二极管具有结构简单、出光 效率高、易于制冷的优点，所产生的废热要远小于LDA。即使将多个单管 激光二极管组合起来，所产生的废热也比同等功率的LDA要小。现有技 术中，以单管激光二极管作为泵浦源的激光增益模块通常沿用了给LDA 制冷的水冷方式。考虑到单管激光二极管高效率、易于制冷的优点，以及 采用水冷方式的散热装置结构繁杂、使用不便的缺陷，可以在采用单管激 光二极管的激光增益模块中抛弃水冷的制冷方式，采用利用风冷方式进行 散热的相关散热装置。专利技术内容本专利技术的目的是克服现有单管激光二极管的激光增益模块中的散热装置结构复杂、使用不便的缺陷，从而提供一种结构相对简单的散热装置。 为了实现上述目的，本专利技术提供了一种半导体激光单管组合侧面泵浦固体激光器的激光增益模块，包括散热装置、棒状激光晶体、反射腔、 单管激光二极管、整形透镜；其中，所述的散热装置包括上热沉、下热沉、 热电制冷片以及散热器；在所述的散热装置中，所述上热沉的底面与所述下热沉的顶面相"^妻； 在所述下热沉与所述散热器之间夹持热电制冷片，所述热电制冷片的冷面 与所述下热沉的底面贴合，热面与所述散热器的顶面贴合；所述上热沉的 底面与所述下热沉的顶面的对应位置各开有轴向通孔，两个所述的轴向通 孔组合后所形成的通孔的垂直于通孔轴线方向的截面成正多边形；在所述 下热沉的轴向通孔的底端有一凸起，在所述凸起上开有凹槽；在所述上热 沉和所述下热沉上安装有用于导热的热管；将所述棒状激光晶体安放在所述下热沉的凸起的凹槽内，所述反射腔 安放在所述凸起上并将所述棒状激光晶体套在其内；在所述散热装置内的 正多边形通孔的各条边上安装所述的单管激光二极管，使得所述单管激光 二极管围绕所述反射腔按顺序排布，各个二极管的出光方向正对棒状激光形透镜。上述技术方案中，所述反射腔是中空的圆柱形薄壁，其内表面通过电 镀形成高反面，所述反射腔的正下方有对应于下热沉上所述凸起的开口 。上述技术方案中，在所述散热装置内的正多边形通孔的一条边上安装 有一列单管激光二极管，同一列单管激光二极管的出光方向一致。上述技术方案中，所述热管安装在所述上热沉的表面和所述下热沉的 内部。上述技术方案中，所述热管包括"n"字形热管和线形热管；其中，所述线形热管安装在所述下热沉的内部且位于所述凸起的下方；所述 "n"字形热管安装在所述上热沉顶部表面的多个平行的半圓形凹槽内， 且所述"n"字形热管穿入到所述下热沉的内部。上述技术方案中，所述热管包括环形热管，所述环形热管包括安装在 所述上热沉顶部表面的多个平行的半圓形凹槽内且穿入到所述下热沉内 部的部分，以及安装在所述下热沉底端的部分。上述技术方案中，在所述热沉与所述热管之间、所述热沉与所述热电制冷片之间、所述热电制冷片与所述散热器之间涂有用于提高导热率的导 热脂。上述技术方案中，两个所述的轴向通孔组合后所形成的通孔的垂直于 通孔轴线方向的截面所形成的正多边形为正十二边形。本专利技术的优点在于1 、本专利技术可以实现大功率半导体侧面泵浦激光增益^t块的完全风冷， 尤其适用于狭小空间内大功率激光的获得。2、本专利技术结构简单、散热效率高，便于使用。附图说明图1为本专利技术的激光增益模块的立体示图2为本专利技术的激光增益模块的一种实现方式的正向截面剖视图； 图3为本专利技术的激光增益模块的 一种实现方式在A-A方向的截面剖视图4为本专利技术的激光增益模块的另一种实现方式的正向截面剖视图。 图面说明1 棒状激光晶体 2 反射腔 3 单管激光二极管4 整形透镜 5 上热沉 6 下热沉7 "n"字形热管 8 线形热管 9 热电制冷片10 散热器具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进 一 步说明。 在图1中，示出了一种半导体激光单管组合侧面泵浦固体激光器的激 光增益模块的示意图，在该激光增益模块中采用了本专利技术的散热装置的一 种实现方式。从图中可以看出，该散热装置包括有上热沉5、下热沉6、 热电制冷片(Thermoelectric Cooling Chip ，下面简称TEC ) 9以及散热器 10。在下文中将对散热装置中上述部件的结构特点以及它们之间的连接关 系进行说明。上热沉5由诸如高导热率无氧铜的高导热率材料制成。上热沉5的底 面为平面，在底面的中心位置开有轴向通孔。在该通孔内可安装激光增益 模块所需的单管激光二极管、棒状激光晶体、反射腔、透镜等部件。上热沉5的顶部呈半圆柱形，圓柱形顶部的表面开有多个平行的半圆形凹槽，使得"n"字形热管7可放置在这些半圓形凹槽内。在本实施例中，由图3 中对下热沉6的轴向截面图中可以看出，所述半圓形凹槽以及"n，，字形 热管7的个数为5个。在上热沉5的边缘部分还开有用于与下热沉6连接 的连接孔以及用于使得"n'，字形热管7通过的通孔。下热沉6同样由诸如高导热率无氧铜的高导热率材料制成。下热沉6 的顶面为平面，在顶面的中心位置也开有轴向通孔。下热沉6内的轴向通 孔与前述上热沉5内的轴向通孔的位置相对应，在上热沉5和下热沉6装 配后，两轴向通孔组合后的截面成正多边形。在下热沉6的轴向通孔的底 端有类似梯形的凸起，该凸起上开有用于安放激光晶体的凹槽。下热沉6 内部且位于所述凹槽的下方装有线形热管8,在图2中对下热沉6的截面 图中可以看出所述的线形热管8。在图3中对下热沉6的轴向截面图中可 以看出，在本实施例中，线形热管8有5个。下热沉6顶面的边缘部分开 有用于与上热沉5连接的连接孔以及用于使得"n"字形热管7通过的通 孔。所述连4妄孔、通孔与上热沉5上的相应孔的位置对应。下热沉6的底 面也为平面，该底面的边缘部分开有用于与散热器IO连接的连接孔。上热沉5、下热沉6中所涉及的"n"字形热管7和线形热管8是具有 极高导热率的装置。热管一般由管壳、吸液芯和工作流体三部分组成，它 是利用全封闭的管壳中的工作流体的蒸发与冷凝来传递热量的。工作状态 下的热管可分为吸热段和冷凝段两部分，热管在工作时，吸热段受热，管 壁周围的液体瞬间汽化产生蒸汽，此时这部分的压力就会变大，蒸汽在微 小的压力差下流向冷凝段，在冷凝段释放出热量，重新凝结成液体。液体 再沿吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体激光单管组合侧面泵浦固体激光器的激光增益模块，其特征在于，包括：散热装置、棒状激光晶体（１）、反射腔（２）、单管激光二极管（３）、整形透镜（４）；其中，所述的散热装置包括上热沉（５）、下热沉（６）、热电制冷片（９）以及散热器（１０）；　在所述的散热装置中，所述上热沉（５）的底面与所述下热沉（６）的顶面相接；在所述下热沉（６）与所述散热器（１０）之间夹持热电制冷片（９），所述热电制冷片（９）的冷面与所述下热沉（６）的底面贴合，热面与所述散热器（１０）的顶面贴合；所述上热沉（５）的底面与所述下热沉（６）的顶面的对应位置各开有轴向通孔，两个所述的轴向通孔组合后所形成的通孔的垂直于通孔轴线方向的截面成正多边形；在所述下热沉（６）的轴向通孔的底端有一凸起，在所述凸起上开有凹槽；在所述上热沉（５）和所述下热沉（６）上安装有用于导热的热管；　将所述棒状激光晶体（１）安放在所述下热沉（６）的凸起的凹槽内，所述反射腔（２）安放在所述凸起上并将所述棒状激光晶体（１）套在其内；在所述散热装置内的正多边形通孔的各条边上安装所述的单管激光二极管（３），使得所述单管激光二极管（３）围绕所述反射腔（２）按顺序排布，各个二极管的出光方向正对棒状激光晶体（１）；在所述单管激光二极管（３）的出光方向上安装有用于均匀泵浦激光的整形透镜（４）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：樊仲维，郭芳，王鹏，张晶，
申请(专利权)人：北京国科世纪激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]