CN218005520U - 一种宽温度范围激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种宽温度范围激光器，其结构紧凑，成本低，可实现宽温度范围使用，进而保证光束的质量；其包括泵浦光源、耦合系统、激光晶体、激光底座及设置于所述激光底座上的散热装置，所述泵浦光源、耦合系统、激光晶体沿所述泵浦光源发出的光束方向依次布置于所述激光底座中，并通过设置于所述激光底座上的激光输出窗口进行光束输出，所述散热装置包括紫铜热沉，所述紫铜热沉由上紫铜热沉和下紫铜热沉构成，且所述上紫铜热沉、下紫铜热沉上下装配于所述激光底座上，并形成有用于包裹所述激光晶体的安装腔，在所述上紫铜热沉顶端面贴装有热电制冷器。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光器设备技术领域，具体为一种宽温度范围激光器。
背景技术
在固体激光器中,热效应一直是限制激光器性能和输出功率提高的主要因素,不论是何种方式泵浦或工作的固体激光器,泵浦光的能量有很大一部分的能量转化成了激光介质中的热量。激光器中泵浦光热损耗的原因要有(1)泵浦光谱中除与激光介质吸收峰对应的光被吸收外,其余的都被晶体吸收转化为热；(2)因为自发辐射荧光的几率要小于1，所以晶体中激光上能级的粒子会通过无辐射跃迁转化为热；(3)泵浦上能级与激光上能级之间的能量差会以无辐射跃迁的形式转化为热；(4)在四能级系统中,激光下能级与基态间的能量差也会通过无辐射跃迁产生热。
在固体激光器中都是通过热传导使得介质内的热量从表面流出,这种热传导会使激光介质内部形成热梯度,甚至由于温度的不均匀分布而发生崎变,温度的不均匀分布会导致介质内部因不均匀的膨胀而产生应力,即热应力,这种应力大于激光介质的热损伤阈值时,激光介质就会破裂。激光介质内部的温度梯度以及温度梯度导致的热应力,都会改变介质内部的折射率,从而产生热透镜效应。热透镜的存在会影响激光器运行的稳定性,从而影响激光输出的光束质量,热应力会使得各向同性的介质变为各向异性,我们称之为热致双折射效应,热致双折射会使通热效应是限制激光器各向性能指标的主要因素。
在应用过程中都希望在较宽温度范围使用激光器，如野外-40℃到+80℃，然而固体激光器输出波长随温度变化而变化，并且由于热效应等问题使得输出光斑的质量变差，影响应用，则为了实现宽温度范围使用，就必须采用加温度控制装置，但却会导致激光器整体的结构非常复杂，也增加了成本。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供了一种宽温度范围激光器，其结构紧凑，成本低，可实现宽温度范围使用，进而保证光束的质量。
其技术方案是这样的：一种宽温度范围激光器，其包括泵浦光源、耦合系统、激光晶体，其特征在于：其还包括激光底座及设置于所述激光底座上的散热装置，所述泵浦光源、耦合系统、激光晶体沿所述泵浦光源发出的光束方向依次布置于所述激光底座中，并通过设置于所述激光底座上的激光输出窗口进行光束输出，所述散热装置包括紫铜热沉，所述紫铜热沉由上紫铜热沉和下紫铜热沉构成，且所述上紫铜热沉、下紫铜热沉上下装配于所述激光底座上，并形成有用于包裹所述激光晶体的安装腔，在所述上紫铜热沉顶端面贴装有热电制冷器。
进一步地，所述泵浦光源采用的半导体激光器，所述泵浦光源的波长为940nm或980nm中的一种；
进一步地，所述耦合系统为耦合透镜，采用的球面透镜或非球面透镜中的一种；所述耦合透镜的有效焦距为2mm～5mm、通光口径大于2mm、通光表面镀有940nm或980nm的增透膜；
进一步地，所述激光底座采用的铝合金材质、不锈钢、合金钢中的一种，且为一体式结构；所述激光底座上盖合有盖罩，所述热电制冷器通过导热胶与所述盖罩内壁相接；
进一步地，所述上紫铜热沉和下紫铜热沉均呈L型，所述激光底座上设有安装槽，所述下紫铜热沉装于所述安装槽中，所述上紫铜热沉放置于所述下紫铜热沉上；
进一步地，所述激光晶体通过镓粘合剂粘合在所述安装腔中，在所述激光晶体的通光面上镀有940nm或980nm高透膜和1535nm高反膜；
进一步地，在所述泵浦光源、激光晶体之间的所述激光底座上设有定位块，所述定位块上开设有安装孔，所述耦合透镜装于所述安装孔内；
进一步地，所述激光输出窗口设置于经所述激光晶体后的光束输出末端的所述激光底座上；
进一步地，所述激光晶体，由掺铒磷酸盐玻璃、被动调Q激光晶体组成，且组成为离散结构或键合而成整体结构的其中一种；
进一步地，所述被动调Q激光晶体选择为尖晶石Co2+:Mg Al2O4。
本实用新型的有益效果是，浦源、耦合系统、激光晶体沿泵浦光源发出的光束方向依次布置于激光底座中，激光晶体通过上紫铜热沉、下紫铜热沉和热电制冷器配合可进行高效散热，具有结构紧凑、成本低的特点，进而可实现在宽温度范围内使用激光器的目的，并可保证光束的质量。
附图说明
图1是本实用新型的装配结构示意图；
图2是本实用新型的装配结构示意图；
图3是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图1～图3所示，本实用新型一种宽温度范围激光器，其包括泵浦光源2、耦合系统、激光晶体5、激光底座1及设置于激光底座1上的散热装置，泵浦光源2、耦合系统、激光晶体5沿泵浦光源2发出的光束方向依次布置于激光底座1中，并通过设置于激光底座1上的激光输出窗口9进行光束输出，散热装置包括紫铜热沉，紫铜热沉由上紫铜热沉6和下紫铜热沉4构成，且上紫铜热沉6、下紫铜热沉4上下装配于激光底座1上，并形成有用于包裹激光晶体5的安装腔，在上紫铜热沉6顶端面贴装有热电制冷器7，通过热电制冷器7的热电效应，可将激光晶体5产生的热量及时导走。
泵浦光源2采用的半导体激光器，泵浦光源2的波长为940nm或980nm中的一种；半导体激光器为Bar条；泵浦光源2通过导热胶粘于激光底座1上；耦合系统为耦合透镜3，采用的球面透镜或非球面透镜中的一种；耦合透镜3的有效焦距为2mm～5mm、通光口径大于2mm、通光表面镀有980nm的增透膜；耦合透镜3具有正的光焦度，可将泵浦光聚焦在激光晶体5中间位置。
激光底座1采用的铝合金材质、不锈钢、合金钢中的一种，且为一体式结构，可便于控制加工精度，有利于光路定位；激光底座1上盖合有盖罩8，热电制冷器7通过导热胶与盖罩8内壁相接，即可形成良好的热通道，如此可进一步增强导热效率，将激光晶体5的热量快速传导至激光底座1和盖罩8。
上紫铜热沉6和下紫铜热沉4均呈L型，激光底座1上设有安装槽10，下紫铜热沉4装于安装槽10中，上紫铜热沉6放置于下紫铜热沉4上；激光晶体5通过镓粘合剂粘合在安装腔中，在激光晶体5的通光面上镀有940nm高透膜和1535nm高反膜；由于紫铜材质较软，激光晶体5受热膨胀时，不会有受到大的挤压而碎裂的风险，且由于紫铜的导热系数高，有利于激光晶体5的散热。
在泵浦光源2、激光晶体5之间的激光底座1上设有定位块11，定位块11上开设有安装孔12，耦合透镜3装于安装孔12内；由于耦合透镜3的位置关系到光的耦合效率，通过一体化的激光底座1，可定位出半导体激光器、耦合透镜3及激光晶体5的位置，然而实际中，或多或少会存在一定的加工误差，因此通过安装孔12的设置，可对耦合透镜3的位置进行微调，从而达到补偿加工误差、高精度调节光路的目的；激光输出窗口9设置于经激光晶体5后的光束输出末端的激光底座1上。
激光晶体5，由掺铒磷酸盐玻璃、被动调Q激光晶体5组成，且组成为离散结构或键合而成整体结构的其中一种；被动调Q激光晶体5选择为尖晶石Co2+:Mg Al2O4。
综上，本实用新型具备工作温度范围宽，温度稳定性好、光路稳定性好，并可保证光束的质量。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种宽温度范围激光器，其包括泵浦光源、耦合系统、激光晶体，其特征在于：其还包括激光底座及设置于所述激光底座上的散热装置，所述泵浦光源、耦合系统、激光晶体沿所述泵浦光源发出的光束方向依次布置于所述激光底座中，并通过设置于所述激光底座上的激光输出窗口进行光束输出，所述散热装置包括紫铜热沉，所述紫铜热沉由上紫铜热沉和下紫铜热沉构成，且所述上紫铜热沉、下紫铜热沉上下装配于所述激光底座上，并形成有用于包裹所述激光晶体的安装腔，在所述上紫铜热沉顶端面贴装有热电制冷器。
2.根据权利要求1所述的一种宽温度范围激光器，其特征在于：所述泵浦光源采用的半导体激光器，所述泵浦光源的波长为940nm或980nm中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种宽温度范围激光器，其特征在于：所述耦合系统为耦合透镜，采用的球面透镜或非球面透镜中的一种；所述耦合透镜的有效焦距为2mm～5mm、通光口径大于2mm、通光表面镀有940nm或980nm的增透膜。
4.根据权利要求1所述的一种宽温度范围激光器，其特征在于：所述激光底座采用的铝合金材质、不锈钢、合金钢中的一种，且为一体式结构；所述激光底座上盖合有盖罩，所述热电制冷器通过导热胶与所述盖罩内壁相接。
5.根据权利要求1所述的一种宽温度范围激光器，其特征在于：所述上紫铜热沉和下紫铜热沉均呈L型，所述激光底座上设有安装槽，所述下紫铜热沉装于所述安装槽中，所述上紫铜热沉放置于所述下紫铜热沉上。
6.根据权利要求1所述的一种宽温度范围激光器，其特征在于：所述激光晶体通过镓粘合剂粘合在所述安装腔中，在所述激光晶体的通光面上镀有940nm或980nm高透膜和1535nm高反膜。
7.根据权利要求3所述的一种宽温度范围激光器，其特征在于：在所述泵浦光源、激光晶体之间的所述激光底座上设有定位块，所述定位块上开设有安装孔，所述耦合透镜装于所述安装孔内。
8.根据权利要求1所述的一种宽温度范围激光器，其特征在于：所述激光输出窗口设置于经所述激光晶体后的光束输出末端的所述激光底座上。
9.根据权利要求1所述的一种宽温度范围激光器，其特征在于：所述激光晶体，由掺铒磷酸盐玻璃、被动调Q激光晶体组成，且组成为离散结构或键合而成整体结构的其中一种。
10.根据权利要求9所述的一种宽温度范围激光器，其特征在于：所述被动调Q激光晶体选择为尖晶石Co2+:Mg Al2O4。
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Publications (1)
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| CN218005520U true CN218005520U (zh) | 2022-12-09 |
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| CN202221132844.8U Active CN218005520U (zh) | 2022-05-12 | 2022-05-12 | 一种宽温度范围激光器 |
Country Status (1)
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2022
- 2022-05-12 CN CN202221132844.8U patent/CN218005520U/zh active Active
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