CN215896958U - 一种光泵浦薄片激光器增益介质的冷却封装装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光泵浦薄片激光器增益介质的冷却封装装置，其包括热沉基板，热沉基板的一侧设置有壳体，壳体内设置有安装腔，安装腔内设置有半导体制冷片，半导体制冷片连接在热沉基板上，半导体制冷片上设置有增益介质热沉，安装腔内设置有激光二极管芯片热沉，激光二极管芯片热沉上设置有激光二极管芯片，激光二极管芯片后面设置有快轴准直镜，快轴准直镜是用胶固定于二极管芯片热沉上，快轴准直镜的一侧设置有增益介质，增益介质通过增益介质热沉连接在半导体制冷片上，快轴准直镜的一侧设置有窗口片。本实用新型可以解决光泵浦薄片激光器结构空间大不利于用于较低功率需求或者具有空间尺寸限制的光泵浦薄片激光器的问题。

Description

一种光泵浦薄片激光器增益介质的冷却封装装置

技术领域

本实用新型属于光泵浦薄片激光器技术领域，尤其涉及一种光泵浦薄片激光器增益介质的冷却封装装置。

背景技术

光泵浦薄片激光系统是近年来最具发展前景的激光系统之一。已有的光泵浦薄片激光器主要包括泵浦光源、薄片增益介质以及构成激光谐振腔。其输出功率的限制主要来源于热效应。根据系统的工作模式，激光增益介质温度通常需要保持在-20℃到20℃之间。对于温度敏感的激光增益介质，良好的冷却和密封是必须的。目前，增益介质的冷却方式为薄片增益介质的一个整面冷却，冷却面镀有泵浦光和基频光的高反膜，泵浦光从薄片增益介质的另一面泵浦。这种方式可以利用大功率的激光光源进行泵浦并且采用多程吸收结构从而得到很高的激光功率输出。但这样的结构空间很大，对于一些较低的功率需求或者具有空间尺寸限制的应用，就需要有一种结构紧凑的冷却装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了解决光泵浦薄片激光器结构空间大不利于用于较低功率需求或者具有空间尺寸限制的光泵浦薄片激光器的问题，而提供的一种光泵浦薄片激光器增益介质的冷却封装装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种光泵浦薄片激光器增益介质的冷却封装装置，其包括热沉基板，所述热沉基板的一侧设置有壳体，所述壳体内设置有安装腔，所述安装腔内设置有半导体制冷片，所述半导体制冷片连接在所述热沉基板上，所述热沉基板上设置有激光二极管芯片热沉，所述激光二极管芯片热沉上设置有激光二极管芯片，所述激光二极管芯片后面设置有快轴准直镜，所述快轴准直镜连接在所述激光二极管芯片热沉上，所述快轴准直镜的一侧设置有增益介质，所述增益介质通过增益介质热沉连接在所述半导体制冷片上，所述快轴准直镜的一侧设置有窗口片，所述窗口片固定连接在所述壳体上。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述增益介质为固体薄片增益介质或半导体薄片增益介质。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述增益介质上设置有通光区域，所述增益介质的两面除通光区域以外区域设置有第一镀金层。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述通光区域泵浦光注入面镀有泵浦光增透膜和基频光高反膜。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述增益介质热沉焊接在所述增益介质热沉上。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述半导体制冷片的表面设置有第二镀金层，所述半导体制冷片的制冷面与所述薄片增益介质热沉焊接固定，所述半导体制冷片的散热面与热沉基板热沉焊接。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述热沉基板相对外壳的一侧设置有半导体制冷片电极、激光二极管电极和温度传感电阻电极。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：热沉基板为TO封装用基板，激光二极管发射芯片的快轴方向光束通过一个快轴准直镜进行压缩，用胶固定于发射芯片热沉上，发射光束指向为增益介质的中心，带有环形通孔的半导体制冷片两个表面镀金，制冷面与增益介质热沉焊接固定，其热面与热沉基板热沉焊接，T0封装的窗口片用于密封集成的结构，窗口片根据实际应用选择是否镀膜以及何种膜系，T0封装的激光二极管芯片和增益介质集成化的结构，在外面可以结合基频光腔镜构成谐振腔实现基频激光输出，还可以结合倍频光输出腔镜构成谐振腔实现倍频激光输出。因此，本实用新型具有泵浦光与增益介质集成化，结构紧凑的低温控制，简单的封装结构的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为一种光泵浦薄片激光器增益介质的冷却封装装置的结构示意图。

图2为一种光泵浦薄片激光器增益介质的冷却封装装置的主视图。

图例说明：

1、热沉基板；2、壳体；3、安装腔；4、半导体制冷片；5、激光二极管芯片热沉；6、激光二极管芯片；7、快轴准直镜；8、增益介质；9、增益介质热沉；91、第一增益介质热沉；92、第一增益介质热沉；10、窗口片；11、通光区域；12、半导体制冷片电极；13、激光二极管电极；14、温度传感电阻电极。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1和图2，本实用新型提供了一种光泵浦薄片激光器增益介质的冷却封装装置，包括热沉基板1，所述热沉基板1的一侧设置有壳体2，所述壳体2内设置有安装腔3，所述安装腔3内设置有半导体制冷片4，所述半导体制冷片4连接在所述热沉基板1上，所述热沉基板1上设置有激光二极管芯片热沉5，所述激光二极管芯片热沉5上设置有激光二极管芯片6，所述激光二极管芯片6后面设置有快轴准直镜7，所述快轴准直镜7连接在所述激光二极管芯片热沉5上，所述快轴准直镜7的一侧设置有增益介质8，所述增益介质8通过增益介质热沉9连接在所述半导体制冷片4上，所述快轴准直镜7的一侧设置有窗口片10，所述窗口片10固定连接在所述壳体2上。

所述增益介质8为固体薄片增益介质或半导体薄片增益介质。具体的，增益介质为固体薄片增益介质(Yb：YAG薄片、Nd：YAG薄片等激光晶体)的中心通光区域泵浦光注入面镀有泵浦光增透膜和基频光高反膜，另一面根据实际应用选择是否镀膜以及何种膜系。两面除中心通光区域以外的区域镀金；增益介质为半导体薄片增益介质，其两面用高导热系数的材料(金刚石，碳化硅或者宝石薄片)完成贴合。贴合后的中心通光区域的泵浦光注入面镀有泵浦光增透膜和基频光高反膜，另一面根据实际应用选择是否镀膜以及何种膜系。两面除中心通光区域以外的区域镀金。可以放大激光的功率。

所述增益介质8上设置有通光区域11，所述增益介质8的两面除通光区域11以外区域设置有第一镀金层。可以提高导热散热效率。

所述通光区域11泵浦光注入面镀有泵浦光增透膜和基频光高反膜。泵浦光增透膜位于基频光高反膜与通光区域之间，通过减少反射光来增加光在表面的透过率。

所述增益介质8热沉焊接在所述增益介质热沉9上。具体的，增益介质热沉包括第一增益介质热沉91和第二增益介质热沉92，第一增益介质热沉和第二增益介质热沉之间留有间隙，增益介质的一面热沉焊接在第一增益介质热沉，增益介质的另一面热沉焊接在第二增益介质热沉，可以提高散热效果，第二增益介质热沉92具有斜面，可以提高聚光效果。

所述半导体制冷片4的表面设置有第二镀金层，所述半导体制冷片4的制冷面与所述薄片增益介质热沉9焊接固定，所述半导体制冷片4的散热面与热沉基板1热沉焊接。可以提高冷却效果。

所述热沉基板1相对外壳的一侧设置有半导体制冷片电极12、激光二极管电极13和温度传感电阻电极14。具体的，半导体制冷片电极与半导体制冷片电连接，激光二极管电极与激光二极管芯片电连接，温度传感电阻电极与温度传感器电连接，半导体制冷片电极、激光二极管电极和温度传感电阻电极平行布置，可以节省安装空间。

工作原理：热沉基板为T0封装用基板，激光二极管发射芯片的快轴方向光束通过一个快轴准直镜进行压缩，快轴准直镜用胶固定于发射芯片热沉上，发射光束指向为增益介质的中心，带有环形通孔的半导体制冷片两个表面镀金，制冷面与增益介质热沉焊接固定，其热面与热沉基板热沉焊接，T0封装的窗口片用于密封集成的结构，窗口片根据实际应用选择是否镀膜以及何种膜系，T0封装的激光二极管芯片和增益介质集成化的结构，在外面可以结合基频光腔镜构成谐振腔实现基频激光输出，还可以结合倍频光输出腔镜构成谐振腔实现倍频激光输出。因此，本实用新型具有泵浦光与增益介质集成化，结构紧凑的低温控制，简单的封装结构的优点。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光泵浦薄片激光器增益介质的冷却封装装置，其特征在于，包括热沉基板(1)，所述热沉基板(1)的一侧设置有壳体(2)，所述壳体(2)内设置有安装腔(3)，所述安装腔(3)内设置有半导体制冷片(4)，所述半导体制冷片(4)连接在所述热沉基板(1)上，所述热沉基板(1)上设置有激光二极管芯片热沉(5)，所述激光二极管芯片热沉(5)上设置有激光二极管芯片(6)，所述激光二极管芯片(6)后面设置有快轴准直镜(7)，所述快轴准直镜(7)连接在所述激光二极管芯片热沉(5)上，所述快轴准直镜(7)的一侧设置有增益介质(8)，所述增益介质(8)通过增益介质热沉(9)连接在所述半导体制冷片(4)上，所述快轴准直镜(7)的一侧设置有窗口片(10)，所述窗口片(10)固定连接在所述壳体(2)上。

2.根据权利要求1所述的一种光泵浦薄片激光器增益介质的冷却封装装置，其特征在于，所述增益介质(8)为固体薄片增益介质或半导体薄片增益介质。

3.根据权利要求1或2所述的一种光泵浦薄片激光器增益介质的冷却封装装置，其特征在于，所述增益介质(8)上设置有通光区域(11)，所述增益介质(8)的两面除通光区域(11)以外区域设置有第一镀金层。

4.根据权利要求3所述的一种光泵浦薄片激光器增益介质的冷却封装装置，其特征在于，所述通光区域(11)泵浦光注入面镀有泵浦光增透膜和基频光高反膜。

5.根据权利要求1所述的一种光泵浦薄片激光器增益介质的冷却封装装置，其特征在于，所述增益介质(8)热沉焊接在所述增益介质热沉(9)上。

6.根据权利要求1所述的一种光泵浦薄片激光器增益介质的冷却封装装置，其特征在于，所述半导体制冷片(4)的表面设置有第二镀金层，所述半导体制冷片(4)的制冷面与所述增益介质热沉(9)焊接固定，所述半导体制冷片(4)的散热面与热沉基板(1)热沉焊接。

7.根据权利要求1所述的一种光泵浦薄片激光器增益介质的冷却封装装置，其特征在于，所述热沉基板(1)相对外壳的一侧设置有半导体制冷片电极(12)、激光二极管电极(13)和温度传感电阻电极(14)。

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