一种带有低热传导结构的半导体激光器以及低热传导结构的制作方法

本发明涉及激光设备领域，特别是一种带有低热传导结构的半导体激光器以及低热传导结构。

背景技术：

在半导体激光器激光增益物质散热处理设计中，往往需要把激光器增益激光物质及其热沉作为一个独立的温度控制部分，传统激光器增益激光物质温度控制往往是把整个激光腔体作为一个温度体控制，这样效率比较低，温控功耗增大，但是如果单独把激光器增益激光物质及其热沉作为一个独立的温度控制部分，为了把热沉架空和腔体绝热处理，又面临着就是机械稳定性的问题，机械部分容易在应力作用下发生形变，从而导致激光晶体机械移位，激光腔发生光学偏移，功率下降等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于：一种带有低热传导结构的半导体激光器以及低热传导结构，实现激光器增益激光物质及其热沉的高度稳定光学性能下的最佳绝热效果，从而使半导体激光器有高可靠性能和温控效率。

本发明通过如下技术方案实现：一种带有低热传导结构的半导体激光器，它包括带激光增益晶体1的激光泵浦源2、热沉以及激光器主腔体3，激光泵浦源2通过泵浦源压块4将激光泵浦源2固定于热沉上；激光泵浦源2、热沉为一个独立的温度控制部分且该温度控制部分与激光器主腔体3之间设有低热传导结构；

所述低热传导结构包括

隔离销柱6，与热沉结构连接，所述隔离销柱6设置至少三个，且三个隔离销柱6呈非直线排列；

上球体7，与隔离销柱6的位置相对应，嵌设于泵浦源压块4，并与隔离销柱6点接触；

下球体8，与隔离销柱6的位置相对应，嵌设于激光器主腔体3，并与隔离销柱6点接触；

每个隔离销柱6对应接触的上球体7和下球体8数量之和不少于3个，使得泵浦源压块4与激光器主腔体3之间的触点为不少于9个。

一种半导体激光器低热传导结构，它包括

隔离销柱6，所述隔离销柱6设置至少三个，且三个呈非直线排列；

上球体7，与隔离销柱6的位置相对应，嵌设于泵浦源压块4，并与隔离销柱6点接触；

下球体8，与隔离销柱6的位置相对应，嵌设于激光器主腔体3，并与隔离销柱6点接触；

与每个隔离销柱6接触的上球体7和下球体8数量之和不少于3个，使得泵浦源压块4与激光器主腔体3之间的最少触点为9个。

较之前技术而言，本发明的有益效果为：

1、三个隔离销柱安装位置三角分布形成的支撑中心与激光泵浦模块的重心位置相重合，形成稳定的支撑结构，最终使光学系统不易走移。

2、每个隔离销柱与4个钢珠球形成4个点接触，整个激光泵浦模块和大腔体之间只有12个点相接触最少能达到9个点相接触，这样形成了在机械结构上比较牢固而且热传递很小的激光泵浦模块悬臂安装结构。

附图说明

图1为低热传导结构的结构示意图；

图2为激光泵浦源、热沉组合的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图2基础上带激光泵浦源的结构示意图；

图5为泵浦源压块和泵激光器主腔体之间通过隔热螺丝连接的结构示意图；

图6为泵浦源压块和泵激光器主腔体之间通过带隔热垫螺丝连接的结构示意图；

标号说明：1激光增益晶体、2激光泵浦源、3激光器主腔体、4泵浦源压块、51塑料螺丝、52金属螺丝、53隔热垫、6隔离销柱、7上球体、71上限位槽、8下球体、81下限位槽、91无氧铜热沉、92水道无氧铜热沉、93冷却水水道、94温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图说明对本发明做详细说明：

如图1-4所示一种带有低热传导结构的半导体激光器，它包括带激光增益晶体1的激光泵浦源2、热沉以及激光器主腔体3，激光泵浦源2通过泵浦源压块4将激光泵浦源2固定于热沉上；其特征在于：激光泵浦源2、热沉为一个独立的温度控制部分且该温度控制部分与激光器主腔体3之间设有低热传导结构；

所述低热传导结构包括

隔离销柱6，与热沉结构连接，所述隔离销柱6设置至少三个，且三个隔离销柱6呈非直线排列；三个隔离销柱安装位置三角分布形成的支撑中心与激光泵浦源的重心位置相重合，形成稳定的支撑结构。

上球体7，与隔离销柱6的位置相对应，嵌设于泵浦源压块4，并与隔离销柱6点接触；

下球体8，与隔离销柱6的位置相对应，嵌设于激光器主腔体3，并与隔离销柱6点接触；

每个隔离销柱6对应接触的上球体7和下球体8数量之和不少于3个，使得泵浦源压块4与激光器主腔体3之间的触点为不少于9个。这样形成的低热传导结构在机械结构上比较牢固而且热传递很小。为确保稳定，三个隔离销柱6中，至少有一个隔离销柱6上配有两个上球体7，有一个隔离销柱6上配有两个下球体8。

优选方案为：每个隔离销柱6对应接触的上球体7和下球体8数量之和为4个，且上球体7和下球体8各位2个。

泵浦源压块4上设有用于放置上球体7的上限位槽71。可以避免上球体7滑动。

泵激光器主腔体3上设有用于放置下球体8的下限位槽81。可以避免下球体8滑动。

泵浦源压块4和泵激光器主腔体3之间通过螺丝进行连接。

如图5所示：为了避免螺丝导热，这里的螺丝可以采用隔热材料制成的螺丝，例如塑料螺丝51。

如图6所示：也可以采用金属螺丝52，金属螺丝与泵浦源压块4的接触面或/和金属螺丝与泵浦源压块泵激光器主腔体3的之间设有隔热垫53。

所述热沉分为无氧铜热沉91和水道无氧铜热沉92，带激光增益晶体1激光泵浦源2安装于无氧铜热沉91上，无氧铜热沉91安装于水道无氧铜热沉92。通过无氧铜热沉之间的热传递达到控制激光增益晶体和激光泵浦源的激光二极管温度。

所述水道无氧铜热沉92中开有内部封闭的冷却水水道93，冷却水水道93的进、出口通过管路与水冷机连接形成冷却水循环。外部水冷机冷却水从冷却水水道93的进口进入，经冷却水水道93后带走泵浦产生的热量后从冷却水水道93出口回水冷机冷却后继续循环。

水道无氧铜热沉92上还设有温度传感器94。温度传感器安装在水道无氧铜热沉92上检测温度，温度信号反馈到激光控制器中，并由激光控制器产生pid控制信号控制水冷机冷媒电磁阀通继时间来控制冷却水水温，从而达到对水道无氧铜热沉92温度的闭环控制。

所述激光增益晶体1为nd.yag激光增益晶体。

如图1所示：一种半导体激光器低热传导结构，它包括

隔离销柱6，所述隔离销柱6设置至少三个，且三个呈非直线排列；

上球体7，与隔离销柱6的位置相对应，嵌设于泵浦源压块4，并与隔离销柱6点接触；

下球体8，与隔离销柱6的位置相对应，嵌设于激光器主腔体3，并与隔离销柱6点接触；

与每个隔离销柱6接触的上球体7和下球体8数量之和不少于3个，使得泵浦源压块4与激光器主腔体3之间的最少触点为9个。

所述隔离销柱6固设于热沉上。

尽管本发明采用具体实施例及其替代方式对本发明进行示意和说明，但应当理解，只要不背离本发明的精神范围内的各种变化和修改均可实施。因此，应当理解除了受随附的权利要求及其等同条件的限制外，本发明不受任何意义上的限制。