CN206806723U - 一种半导体激光器侧泵模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种半导体激光器侧泵模块，所述模块包括：至少一个半导体激光器单元、热沉、以及晶体棒；所述半导体激光器单元固定于所述热沉上，用于泵浦所述晶体棒以使其产生激光；所述热沉，用于为所述半导体激光器单元及晶体棒散热，所述晶体棒经过渡部件与所述热沉接触。基于本实用新型提供的半导体激光器侧泵模块，能够大幅度增加晶体棒的散热面积，在对晶体棒进行有效保护的同时，大大降低了晶体棒所承受的应力。

Description

一种半导体激光器侧泵模块

技术领域

本实用新型涉及半导体激光器泵浦领域，尤其涉及一种半导体激光器侧泵模块。

背景技术

半导体激光器具有体积小、重量轻、可靠性高、使用寿命长等优点，目前已经广泛应用于国民经济的各个领域，比如半导体激光器泵浦固体激光器。在半导体激光器作为侧面泵浦源的应用中，目前已有的侧泵模块常采用半导体激光器呈正三角、正五角、正七角等形式分布于晶体棒周围，并通过热沉为半导体激光器以及晶体棒散热，如图1所示，但是这种结构存在以下缺点：

第一，晶体棒与热沉的接触面积有限，导致晶体棒的散热受限，在泵浦功率较高时，晶体棒无法将所有的热量传导至热沉；

第二，由于主要通过热沉为晶体棒散热，因此晶体棒与热沉需紧密接触，这使得在进行产品组装时，晶体棒必须承受一定的应力；进一步的，在晶体棒与热沉的接触面积较小时，将产生较大的局部应力，这会使得晶体棒产生局部微形变，进而对出射激光的光束质量造成不良影响；

第三，晶体棒一般为脆性材料，在与热沉接触面积较小、以及承受的应力较大时，如承受振动冲击，晶体棒极容易碎裂。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供一种半导体激光器侧泵模块，通过在晶体棒与热沉之间增加具有散热及固定功能的过渡部件（比如套管），能够大幅度增加晶体棒的散热面积，在对晶体棒进行有效保护的同时，大大降低了晶体棒所承受的应力。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种半导体激光器侧泵模块，所述模块包括：至少一个半导体激光器单元、热沉、以及晶体棒；所述半导体激光器单元固定于所述热沉上，用于泵浦所述晶体棒以使其产生激光；所述热沉，用于为所述半导体激光器单元及晶体棒散热，所述晶体棒经过渡部件与所述热沉接触。

优选的，所述过渡部件包括：环型套管。

优选的，所述晶体棒经过渡部件与热沉接触，包括：所述晶体棒与所述环型套管组装为一体式的套管晶体件，所述套管晶体件与所述热沉接触。

优选的，所述晶体棒与所述环型套管的组装方式包括：机械型、焊接型、以及粘胶型。

优选的，在所述组装方式为机械型时，所述环型套管具体为：开口环型、或闭合环型、或楔型、或螺纹紧固型。

优选的，所述开口环型为：所述环型套管具有开口结构；所述闭合环型为：所述环型套管为闭合的环型结构；所述楔型为：所述环型套管由2个半圆形子套管构成，其中1个半圆形子套管的两个端面上分别具有凸起结构，另一半圆形子套管的两个端面上分别具有与所述凸起相适配的沟槽结构，所述凸起和沟槽用于将晶体棒固定于2个半圆形子套管内，形成套管晶体件；所述螺纹紧固型为：所述环型套管由2个半圆形子套管构成，每个半圆形子套管的两个端面上分别具有延伸部，所述延伸部上设置有螺孔，通过螺钉与所述螺孔将晶体棒固定于所述2个半圆形子套管内，形成套管晶体件。

优选的，所述焊接型组装方式为：所述环型套管由2个半圆形子套管构成，所述晶体棒贯穿于由2个半圆形子套管构成的套管中心，2个半圆形子套管彼此接触的端面上设置有焊料，所述焊料用于将2个半圆形子套管焊接为一体，形成套管晶体件。

优选的，所述粘胶型组装方式为：所述环型套管由2个半圆形子套管构成，2个半圆形子套管彼此接触的端面上设置有粘胶，所述粘胶用于将晶体棒固定于所述2个半圆形子套管内，形成套管晶体件；或，所述环型套管为闭合环型，且内壁覆有高导热胶，所述高导热胶用于将晶体棒与所述环型套管粘接在一起，形成套管晶体件。

优选的，所述高导热胶包括：高导热纳米银胶、陶瓷基导热胶。

优选的，所述过渡部件由高导热材料制成，或所述过渡部件的内壁与外壁上分别覆有高导热材料。

本实用新型实施例提供的半导体激光器侧泵模块，通过在晶体棒与热沉之间增加具有散热及固定功能的过渡部件（比如套管），使得晶体棒经所述过渡部件与热沉接触，这样大幅度增加了晶体棒的散热面积，在实现对晶体棒有效保护的同时，降低了晶体棒局部承受的应力，进而使得晶体棒本体承受的应力相对较均匀，这为提高出射激光的光束质量提供了保证；进一步的，由于过渡部件与晶体棒的接触面积较大，在一定程度上，过渡部件还对晶体棒起到了支撑保护的作用，有效地降低了晶体棒在承受冲击时碎裂的风险。

附图说明

图1为现有半导体激光器侧泵模块示意图；

图2为本实用新型半导体激光器侧泵模块示意图；

图3a-3d为本实用新型机械组合型套管的结构示意图；

图4为本实用新型焊接型套管的结构示意图；

图5a-5b为本实用新型粘胶型套管的结构示意图；

图6为本实用新型半导体激光器侧泵模块的立体结构图。

附图标号说明：

1为半导体激光器单元，2为热沉，3为过渡部件（环型套管），4为晶体棒，5为焊料区，6为粘胶区，7为凸起，8为沟槽，9为延伸部，10为螺钉。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本实用新型技术方案作进一步详细说明。

图2为本实用新型提供的半导体激光器侧泵模块示意图，图6为本实用新型半导体激光器侧泵模块的立体结构图。如图2、图6所示，所述侧泵模块包括：至少一个半导体激光器单元1、热沉2、以及经过渡部件3与所述热沉2相接触的晶体棒4；所述半导体激光器单元1固定于所述热沉2上，用于泵浦所述晶体棒4以使其产生激光；所述热沉2，用于为所述半导体激光器单元1及晶体棒4散热。

这里，所述过渡部件3可以包括但不限于：环型套管；本实用新型实施例以过渡部件3为环型套管为例进行说明，但这并不构成对本实用新型方案的限制。

具体的，所述晶体棒4经环型套管3与热沉2接触，可以为：将所述晶体棒4与所述环型套管3组装为一体式的套管晶体件（所述晶体棒4沿所述环型套管3的中心轴线贯穿其中），所述环型套管3与热沉2直接接触；所述晶体棒4与环型套管3直接接触，且与热沉2间接接触。

在实际应用中，所述晶体棒4与环型套管3的组装方式可以包括但不限于：机械型、焊接型、以及粘胶型。

所述机械型，也就是说，将晶体棒4与环型套管3通过机械连接的方式组合固定，为了保证良好的散热以及应力缓冲效果，环型套管3的内壁、以及外壁与热沉2接触的部位分别覆有高导热材料，所述高导热材料可以为铟膜、铝箔等。

具体的，当所述组装方式为机械型时，所述环型套管可以具体为：开口环型、或闭合环型、或楔型、或螺纹紧固型；图3a-3d为本实用新型机械组合型套管的结构示意图。

图3a为所述环型套管为开口环型的结构示意图，即所述环型套管具有开口结构；图3b为所述环型套管为闭合环型的结构示意图，即所述环型套管为完整闭合的环型结构；图3c为所述环型套管为楔型的结构示意图，即所述套管由2个半圆形子套管构成，其中1个半圆形子套管的两个端面上分别具有凸起结构7，另一半圆形子套管的两个端面上分别具有与所述凸起相适配的沟槽结构8，所述凸起7和沟槽8用于将晶体棒固定于2个半圆形子套管内，形成套管晶体件；图3d为所述环型套管为螺纹紧固型的结构示意图，即所述套管由2个半圆形子套管构成，每个半圆形子套管的两个端面上分别具有延伸部9，所述延伸部上设置有螺孔，通过螺钉10与所述螺孔将晶体棒4固定于所述2个半圆形子套管内，形成套管晶体件。

在进行机械连接时，为了保证晶体棒4与环型套管3紧密接触，在环型套管3及晶体棒4之间需施加一定压力。闭合环型和开口环型在设计时，需保障环型套管的内径相对于晶体棒的外径略有过盈，在进行组装时，需先对环型套管进行加热处理，使其内径增大，此时将晶体棒贯穿于环型套管其中，之后再逐渐冷却，使两者配合到一起。进一步的，对于开口环型，在组装时还可以通过一定的撑力将环型套管撑开，将晶体棒贯穿于其中之后再卸去撑力。

对于楔型和螺纹紧固型，在进行环型套管与晶体棒组装时，需控制好楔力与扭力，以使得晶体棒4与环型套管3紧密结合。

图4为本实用新型焊接型套管的结构示意图。所述焊接型，也就是将晶体棒4与环型套管3通过焊接的方式组合固定。类似的，为了保证良好的散热以及应力缓冲效果，环型套管的内壁、以及外壁与热沉接触的部位分别覆有高导热材料，所述高导热材料可以为铟膜、铝箔等。

如图4所示，所述焊接型组装方式为：所述环型套管3由2个半圆形子套管构成，所述晶体棒4贯穿于由2个半圆形子套管构成的套管中心，2个半圆形子套管彼此接触的端面上设置有焊料区5，所述焊料（焊片或焊膏）设置于所述焊料区5上，用于将2个半圆形子套管焊接为一体，形成套管晶体件。

在实际应用中，为了保障晶体棒与环型套管之间紧密接触，所述环型套管与晶体棒之间需具备一定压力，因此需要外部焊接夹具先为晶体棒4与环型套管3施加预紧力，之后再进行焊接。

图5a-5b为本实用新型粘胶型套管的结构示意图。所述粘接型，也即将晶体棒4与环型套管3通过粘接的方式组合固定。类似的，为了保证良好的散热以及应力缓冲效果，环型套管外壁与热沉接触的部位可覆有高导热材料，所述高导热材料可以为铟膜、铝箔等，环型套管的内壁可覆有的高导热胶，所述高导热胶具体可以为高导热纳米银胶、陶瓷基导热胶等。

如图5a所示，所述粘胶型组装方式为：所述环型套管由2个半圆形子套管构成，2个半圆形子套管彼此接触的端面上设置有粘胶区6，所述粘胶位于所述粘胶区6上，用于将晶体棒固定于所述2个半圆形子套管内，形成套管晶体件。或者，如图5b所示，所述环型套管为闭合环型，且整个内壁为粘胶区6，粘胶区6覆有高导热胶，所述高导热胶用于将晶体棒4与所述环型套管3粘接在一起，待高导热胶固化后即可使用。这里，所述高导热胶既充当了粘接载体，又充当了导热载体，并且该方案在环型套管3与晶体棒4之间不需要进行过盈配合或施加压力，因此高导热胶与晶体棒之间的应力很小，进而大大降低了晶体棒在组装时的碎裂风险，同时也提高了晶体棒发射激光的光学质量。

本实用新型实施例中，所述过渡部件的数量为至少两个，并由高导热材料制成，或者所述过渡部件的内壁与外壁上分别覆有高导热材料。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体激光器侧泵模块，其特征在于，所述模块包括：至少一个半导体激光器单元、热沉、以及晶体棒；

所述半导体激光器单元固定于所述热沉上，用于泵浦所述晶体棒以使其产生激光；所述热沉，用于为所述半导体激光器单元及晶体棒散热，所述晶体棒经过渡部件与所述热沉接触。

2.根据权利要求1所述的模块，其特征在于，所述过渡部件包括：环型套管。

3.根据权利要求2所述的模块，其特征在于，所述晶体棒经过渡部件与热沉接触，包括：所述晶体棒与所述环型套管组装为一体式的套管晶体件，所述套管晶体件与所述热沉接触。

4.根据权利要求3所述的模块，其特征在于，所述晶体棒与所述环型套管的组装方式包括：机械型、焊接型、以及粘胶型。

5.根据权利要求4所述的模块，其特征在于，在所述组装方式为机械型时，所述环型套管具体为：开口环型、或闭合环型、或楔型、或螺纹紧固型。

6.根据权利要求5所述的模块，其特征在于，

所述开口环型为：所述环型套管具有开口结构；

所述闭合环型为：所述环型套管为闭合的环型结构；

所述楔型为：所述环型套管由2个半圆形子套管构成，其中1个半圆形子套管的两个端面上分别具有凸起结构，另一半圆形子套管的两个端面上分别具有与所述凸起相适配的沟槽结构，所述凸起和沟槽用于将晶体棒固定于2个半圆形子套管内，形成套管晶体件；

所述螺纹紧固型为：所述环型套管由2个半圆形子套管构成，每个半圆形子套管的两个端面上分别具有延伸部，所述延伸部上设置有螺孔，通过螺钉与所述螺孔将晶体棒固定于所述2个半圆形子套管内，形成套管晶体件。

7.根据权利要求4所述的模块，其特征在于，所述焊接型组装方式为：

所述环型套管由2个半圆形子套管构成，所述晶体棒贯穿于由2个半圆形子套管构成的套管中心，2个半圆形子套管彼此接触的端面上设置有焊料，所述焊料用于将2个半圆形子套管焊接为一体，形成套管晶体件。

8.根据权利要求4所述的模块，其特征在于，所述粘胶型组装方式为：

所述环型套管由2个半圆形子套管构成，2个半圆形子套管彼此接触的端面上设置有粘胶，所述粘胶用于将晶体棒固定于所述2个半圆形子套管内，形成套管晶体件；

或，所述环型套管为闭合环型，且内壁覆有高导热胶，所述高导热胶用于将晶体棒与所述环型套管粘接在一起，形成套管晶体件。

9.根据权利要求8所述的模块，其特征在于，所述高导热胶包括：高导热纳米银胶、陶瓷基导热胶。

10.根据权利要求1至9任一项所述的模块，其特征在于，所述过渡部件由高导热材料制成，或所述过渡部件的内壁与外壁上分别覆有高导热材料。