CN202153607U - 一种基于tec制冷封装的激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种 基于 TEC 制冷封装的激光器，其包括管盖、与管盖相盖合的管壳、安装在管壳内的 TEC 制冷器、安装在 TEC 制冷器上的热沉、安装在热沉上的管芯，在管盖与管壳所形成的空间内还安置有隔热构件，所述的隔热构件包括位于管芯上方且与管盖内表面相面对设置的隔热平台、自隔热平台周边向下延伸的隔热支撑架，且隔热支撑架设置在制冷器外侧。由于隔热构件的设置，有效阻止了热量自管盖向管芯的传递，提高了制冷器的制冷效率，而且，不需要改变现有的 TEC 制冷封装结构，整个激光器的改造成本较低。

Description

一种基于TEC制冷封装的激光器

技术领域

本实用新型涉及光电子有源器件的封装，尤其涉及使用TEC制冷封装的激光器。

背景技术

目前大量光电器件使用TEC制冷的封装，所谓的TEC(Thermoelectric Cooler)，即半导体致冷器，其是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的。对于采用TEC制冷的激光器，其通常是将TEC制冷器安装在封装管壳内，在制冷器的上方安装热沉，管芯设置在热沉上。在激光器工作过程中，管芯产生的热量将依次通过热沉、制冷器传递至封装管壳，管壳再将热量散到周围环境中，从而起到一定的制冷效果。但是，实际上，在管壳将这些热量散到周围环境中的同时，也通过封装管壳的侧壁和管盖又将一部分热量传递回了半导体管芯。这个热流通路是非常有害的，因为TEC制冷器在制冷状态下发出的热量比吸走的热量大约要大2-3倍。因此，管壳侧壁和管盖的热回流会较大地破坏TEC的有效制冷。当环境温度不太高的时候，这个破坏作用尚不明显；但是当环境温度较高的时候，这个破坏作用的效果就更加显著。在超过临界温度时，上述的负面热回流将使器件的发热和散热达到恶性循环，使得TEC制冷的净效率为零，甚至为负，最终导致器件可工作的环境温度范围缩小。

发明内容

本实用新型目的是提供一种有效增强制冷效果从而扩大器件所能耐受的温度范围的基于TEC制冷封装的激光器。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：一种基于TEC制冷封装的激光器，其包括管盖、与管盖相盖合的管壳、安装在所述的管壳内的TEC制冷器、安装在TEC制冷器上的热沉、安装在热沉上的管芯，在所述的管盖与管壳所形成的空间内还安置有隔热构件，所述的隔热构件包括位于所述的管芯上方且与所述的管盖内表面相面对设置的隔热平台、自所述的隔热平台周边向下延伸的隔热支撑架，且所述的隔热支撑架设置在所述的制冷器外侧。

进一步地，所述的隔热支撑架为与隔热平台各角部相固定连接的呈柱状支撑架。

所述的隔热支撑架与所述的管壳内壁相紧贴设置。

所述的隔热构件由低热导率不活泼材料制成。进一步地，所述的隔热构件由聚四氟乙烯材料制成。

所述的隔热平台及隔热支撑架的厚度为0.3mm～2mm。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有以下优点：通过在管壳内设置隔热构件，管芯耗散的热量从热沉传递到TEC制冷器，通过热传导，热量从TEC制冷器传递到管壳，再从管壳传递到管盖，由于隔热构件的设置，有效阻止了热量自管盖向管芯的传递，提高了制冷器的制冷效率，而且，不需要改变现有的TEC制冷封装结构，整个激光器的改造成本较低。

附图说明

附图1为本实用新型安装有隔热构件的激光器结构示意图；

附图2为本实用新型激光器结构分解图；

其中：11、管盖；12、管壳；13、管芯；14、热沉；15、TEC制冷器；16、光纤导引孔；

2、隔热构件；21、隔热平台；22、隔热支撑架。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型优选的具体实施例进行说明：

如图1和图2所示的激光器，其包括呈矩形盒状的金属壳体、设置在壳体内的TEC制冷器15、热沉14、管芯13以及隔热构件2。其中，金属壳体主要由管壳12和与管壳12相盖合的管盖11、设置在管壳12上可通过光纤的光纤导引孔16组成，TEC制冷器15设置在管壳15的底面上，且位于管壳12的中心，热沉14安装在TEC制冷器15上，管芯13安装在热沉14上。

隔热构件2由与管盖11相面对设置的隔热平台21、自隔热平台21周边向下延伸的隔热支撑架22组成，隔热支撑架22支撑在管壳15上，本实施例中，隔热支撑架22与管壳12内壁之间紧密贴合，即隔热构件2采用无粘接的方式直接放置于器件的封装管壳内部，其机械固定靠该构件与管壳内表面的机械紧密配合来实现。隔热支撑架22在本实施例中呈柱状，其位于隔热平台21的四个角部，与管壳12的四个角部相密合设置。

隔热构件2由低热导率的不活泼材料制成，本实施例优选聚四氟乙烯材料，如杜邦公司的特氟龙。

隔热构件2的厚度可根据管壳的大小以及激光器的功率来设定，一般厚度在0.3～2mm之间。

通过在管壳12内部设置隔热构件2，在工作过程中，管芯13耗散的热量传递到热沉14，通过热沉14的传导，热量从热沉14传递到TEC制冷器15上，通过TEC制冷器15的制冷，热量从其上传递到管壳12上，由于管壳12是金属制成，热量从管壳12传递到管盖11，在热量从制冷器15传递到管壳12及管盖11过程中，已有一部分热量释放到环境中，另一部分热量返回到管壳12空间内，由于隔热构架2的设置，其阻挡了热量向管芯13的传递，通过验证，本实施例激光器有效控温的最大温度可达80-85℃，最大耐受温度范围得以扩大。

本实施例基于TEC制冷封装的激光器，具有如下优点：

1、有效地增强了TEC控温的有效性；

2、扩大了器件正常工作所耐受的环境温度范围；

3、其实施并不需要改变现有的有TEC制冷的封装结构，不需要改变主体工艺流程，而且隔热材料本身成本较低，及整个器件制成成本较低；

4、隔热构件的物理化学性质不活泼，不对器件的可靠性和长期稳定性构成影响。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，如激光器壳体不限于呈盒状，隔热构件的支撑架不限于柱状，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于TEC制冷封装的激光器，其包括管盖（11）、与管盖（11）相盖合的管壳（12）、安装在所述的管壳（12）内的TEC制冷器（15）、安装在TEC制冷器（15）上的热沉（14）、安装在热沉（14）上的管芯（13），其特征在于：在所述的管盖（11）与管壳（12）所形成的空间内还安置有隔热构件（2），所述的隔热构件（2）包括位于所述的管芯（13）上方且与所述的管盖（11）内表面相面对设置的隔热平台（21）、自所述的隔热平台（21）周边向下延伸的隔热支撑架（22），且所述的隔热支撑架（22）设置在所述的制冷器（15）外侧。

2.根据权利要求1所述的基于TEC制冷封装的激光器，其特征在于：所述的隔热支撑架（22）为与隔热平台（21）各角部相固定连接的呈柱状支撑架。

3.根据权利要求1或2所述的基于TEC制冷封装的激光器，其特征在于：所述的隔热支撑架（22）与所述的管壳内壁相紧贴设置。

4.根据权利要求1所述的基于TEC制冷封装的激光器，其特征在于：所述的隔热构件（2）由低热导率不活泼材料制成。

5.根据权利要求4所述的基于TEC制冷封装的激光器，其特征在于：所述的隔热构件（2）由聚四氟乙烯制成。

6.根据权利要求1所述的基于TEC制冷封装的激光器，其特征在于：所述的隔热平台（21）及隔热支撑架（22）的厚度为0.3mm～2mm。

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