一种激光二极管阵列侧面泵浦模块

摘要

本发明涉及一种激光二极管阵列侧面泵浦模块，它包括底板，绝缘垫，电极，隔热垫，导热垫，盖板，保护玻璃，激光二极管，板条，板条座以及温度传感器；所述激光二极管位于由保护玻璃、盖板、隔热垫以及底板组成的一个用于防止激光二极管腔面免受灰尘和水汽污染和用于保温的密封舱内；激光二极管与底板之间有一个便于对激光二极管精确控温的导热通道；激光二极管通过导热垫与底板连接。本发明优点是：能防止激光二极管被灰尘或水汽污染，给激光二极管提供一个快速导热通道，便于对激光二极管进行精确控温，可广泛应用于激光二极管泵浦固体激光器。

说明书

技术领域

本发明属于固体激光器技术领域，具体涉及一种激光二极管阵列侧面泵浦模块，特别适用于激光目标指示器和激光测距机等。

背景技术

激光二极管阵列是二极管泵浦固体激光器的核心器件，其性能的稳定直接关系到激光器的转换效率和输出能量。在激光二极管封装成不同结构形式的阵列器件后，必须要保证激光二极管的表面洁净度和腔面不受损伤，因为，腔面的污染或损伤会严重影响激光二极管的出光性能，严重的会导致整个器件的失效。如专利“半导体激光器储存盒”（专利号：CN101746578A），设计了专门的储存盒来满足激光二极管阵列存放和运输的需要。但是，在使用过程中，激光二极管必须要安装到设备里，器件得不到必要的保护。特别是在某些应用场合，由于使用条件的限制或在设备外场维修时，无法满足空气洁净度的要求，激光二极管发光面很容易受到污染而导致性能急剧下降。

其次，在二极管泵浦固体激光器中，激光二极管泵浦波长必须与激光晶体的吸收峰匹配，才能获得高效率的激光输出。一般情况下，激光二极管的发射波长随温度变化为0.2～0.3nm/℃，且当温度升高时，激光二极管的输出光功率明显下降，当达到一定温度时，就不再受激辐射甚至烧毁。而激光二极管的电光转换效率一般为40%～50%，即所输入的电能50%～60%都转换为热能，这种热负载是限制激光二极管正常工作的关键因素。因此，激光二极管的温度直接关系到激光二极管的发射激光波长、输出功率和使用寿命，必须要对激光二极管进行温控，保持激光二极管工作时温度稳定。如名称为“一种半导体侧面泵浦模块” 的专利（专利公开号CN101593927A），采用水冷的方式对激光二极管和激光晶体进行散热。这种泵浦模块环境适应性差，工作时对环境温度有一定的要求。因为，当激光器在低温环境下工作时，为了保证激光二极管泵浦波长与激光晶体的吸收峰匹配，必须对激光二极管进行加热。而在对激光二极管进行加热的同时，由于没有保温的措施，激光二极管会对周围环境进行散热，降低了加热的效率。另外，在激光二极管和激光棒之间插入了冷却管和冷却液，这存在一定的泵浦损耗，且激光器工作一段时间后，冷却液会受到激光辐射而变质，对泵浦光的透过率会减小，降低了泵浦效率和激光器的稳定性。

发明内容

为了防止激光二极管腔面污染和实现对激光二极管阵列的精确温度控制，本发明提供了一种激光二极管侧面泵浦模块。本模块在对激光二极管阵列密封保护的同时，还有保温的作用，易于实现对激光二极管的温控，且结构紧凑，转换效率高。

本发明的技术方案是：

一种激光二极管阵列侧面泵浦模块，它包括底板，绝缘垫，电极，隔热垫，导热垫，盖板，保护玻璃，激光二极管，板条，板条座以及温度传感器；所述激光二极管位于由保护玻璃、盖板、隔热垫以及底板组成的一个用于防止激光二极管腔面免受灰尘和水汽污染和用于保温的密封舱内；激光二极管与底板之间有一个便于对激光二极管精确控温的导热通道；激光二极管通过导热垫与底板连接。

进一步的技术方案是：

所述的激光二极管阵列侧面泵浦模块，其盖板的上方固定一个中部有凹槽的板条座，该板条座用螺钉固定在盖板上，板条座的凹槽中部有凸台；板条嵌入凹槽中，该板条两侧面通过导热材料与板条座连接；隔热垫固定在底板上；导热垫嵌入隔热垫中部，该导热垫上部为激光二极管；温度传感器安装在激光二极管的发光面近旁。

所述的激光二极管阵列侧面泵浦模块，其保护玻璃上镀有用于增加泵浦光透过率的泵浦光增透膜；保护玻璃的材料为蓝宝石，或石英，厚度为0.4～0.8mm。

所述的激光二极管阵列侧面泵浦模块，其保护玻璃的热膨胀系数与盖板的热膨胀系数匹配；保护玻璃与盖板通过导热银胶粘接。

所述的激光二极管阵列侧面泵浦模块，其导热垫的材料为高导热率材料，该高导热率材料为铟箔，或液态金属材料。

所述的激光二极管阵列侧面泵浦模块，其温度传感器为铂电阻，或热敏电阻，或数字式温度计。

所述的激光二极管阵列侧面泵浦模块，其隔热垫为四氟乙烯板，或塑料板，或聚丰板。

所述的激光二极管阵列侧面泵浦模块，其盖板内侧涂有隔热材料，该隔热材料为多空泡沫类阻热层。

所述的激光二极管阵列侧面泵浦模块，其板条为方形，或梯形，或“之”字形，或多边形；板条与板条座两侧面连接的导热材料具有导热特性的粘合剂。

所述的激光二极管阵列侧面泵浦模块，其板条座的凹槽中部凸台宽为3～5mm，高为0.15～0.3mm；凸台表面经抛光镀金，用于将未被吸收的剩余泵浦光反射止回板条9。

本发明的原理和显著技术效果是：

本发明激光二极管阵列侧面泵浦模块的保护玻璃镀有泵浦光增透膜，激光二极管发出的泵浦光通过保护玻璃照射到激光晶体上。盖板内侧涂有隔热材料，盖板通过隔热垫与底板连接，盖板内充有高压氮气，减小密封舱内外的热交换。激光二极管阵列通过导热垫与底板连接，减小激光二极管阵列导热通道的热阻。温控器通过底板对激光二极管进行温控。显著技术效果主要有：

1、采用由厚保护玻璃和内壁涂有隔热材料的盖板、隔热垫及和底板形成的密封舱，保证了激光二极管腔面免受灰尘和水汽的污染，防止激光二极管对密封舱外对流和辐射传热，起到保温的效果；

2、采用板条座和盖板的外壳对板条从两侧面散热，减小板条高功率工作下的热梯度；

3、板条座内侧设计有凸起，采用抛光镀金的方式，将透过板条未被吸收的泵浦光反射回板条，提高泵浦光的转化效率；

4、采用导热垫，将激光二极管直接与底板相连，减小激光二极管与底板直接的热阻；

5、采用温度传感器紧邻激光二极管发光面，能准确、快速的反应激光二极管的温度，便于温控模块对激光二极管进行温控。

6、本发明泵浦模块结构紧凑，体积小，重量轻，转换效率高，可以满足宽温度范围下激光二极管侧面泵浦板条激光器的要求。

附图说明

图1为激光二极管侧面泵浦模块横截面示意图。

图2为激光二极管侧面泵浦模块的分解示意图。

图中标记为：1-底板，2-绝缘垫，3-电极，4-隔热垫，5-导热垫，6-盖板，7-保护玻璃，8-激光二极管，9-板条，10-板条座，11-温度传感器。

具体实施方式

结合附图和实施例对本发明作进一步说明如下；

实施例1：为基本实施例：一种激光二极管阵列侧面泵浦模块，它包括底板1，绝缘垫2，电极3，隔热垫4，导热垫5，盖板6，保护玻璃7，激光二极管8，板条9，板条座10以及温度传感器11；所述激光二极管8位于由保护玻璃7、盖板6、隔热垫4以及底板1组成的一个用于防止激光二极管8腔面免受灰尘和水汽污染和用于保温的密封舱内；激光二极管8与底板1之间有一个便于对激光二极管8精确控温的导热通道；激光二极管通过导热垫5与底板1连接，减小激光二极管8与底板1直接的热阻，保证可以对激光二极管8进行准确和快速的温度控制。

实施例2：是在实施例1基础上进一步的实施例。所述的激光二极管阵列侧面泵浦模块，其盖板6的上方固定一个中部有凹槽的板条座10，该板条座10用螺钉固定在盖板6上，板条座10的凹槽中部有凸台；板条9嵌入凹槽中，该板条9两侧面通过导热材料与板条座10连接；隔热垫4固定在底板1上；导热垫5嵌入隔热垫4中部，该导热垫5上部为激光二极管8；温度传感器11安装在激光二极管8的发光面近旁。密封舱内外形成隔热层，对激光二极管8起到保温作用。所述的保护玻璃7上镀有用于增加泵浦光透过率的泵浦光增透膜；保护玻璃7的材料为蓝宝石，或石英，厚度为0.4～0.8mm。所述的保护玻璃7的热膨胀系数与盖板6的热膨胀系数匹配。所述的导热垫5的材料为高导热率材料，该高导热率材料为铟箔，或液态金属材料。所述的温度传感器11为铂电阻，或热敏电阻，或数字式温度计。所述的隔热垫4为四氟乙烯板，或塑料板，或聚丰板。所述的盖板6内侧涂有隔热材料，该隔热材料为多空泡沫类阻热层。所述的板条9为方形，或梯形，或“之”字形，或多边形板条；板条9与板条座10两侧面连接的导热材料为具有导热特性的粘合剂。所述的板条座10的凹槽中部凸台宽为3～5mm，高为0.15～0.3mm；凸台表面经抛光镀金，用于将未被吸收的剩余泵浦光反射止回板条9。

实施例3：是在实施例2基础上优选的实施例。如图1、图2所示，所述的激光二极管阵列侧面泵浦模块，其盖板6的上方固定一个中部有凹槽的板条座10，该板条座10的凹槽上顶面有凸台；板条9嵌入凹槽中，该板条9两侧面通过导热材料与板条座10连接，板条座10再连接到盖板6上，板条9产生的热量通过板条座10和盖板6外壳耗散掉。隔热垫4固定在底板1上；导热垫5嵌入隔热垫4中部，该导热垫5上部为激光二极管8；温度传感器11安装在激光二极管8的发光面近旁，具体是：温度传感器11采取粘接固定的方式，紧邻激光二极管8的发光面安装，并尽量减小与激光二极管8之间的热阻，可以精确、快速的反应激光二极管8的温度，便于温控模块对激光二极管8进行温度控制。密封舱内外形成隔热层，对激光二极管8起到保温作用。所述的保护玻璃7上镀有用于增加泵浦光透过率的泵浦光增透膜；保护玻璃7的材料为蓝宝石，或石英，厚度为0.6mm。所述的保护玻璃7的热膨胀系数与盖板6的热膨胀系数匹配，保护玻璃7与盖板6通过导热银胶粘接，起到密封的作用。所述的导热垫5的材料为高导热率材料，该高导热率材料为铟箔。所述的温度传感器11为铂电阻。所述的盖板6与底板1之间用隔热垫4隔离，减小激光二极管8的热负载；隔热垫4为四氟乙烯板。所述的盖板6内侧涂有隔热材料，该隔热材料为多空泡沫类阻热层，对密封舱内激光二极管8起到保温作用，保证激光二极管8发射的泵浦光与板条的晶体最佳吸收光谱匹配。所述的板条9为方形板条；板条9与板条座10两侧面连接的导热材料为具有导热特性的粘合剂。所述的板条座10的凹槽中部凸台宽为4mm，高为0.2mm。

本发明权利要求保护范围不限于上述实施例。