RU206203U1 - Laser module - Google Patents

Laser module Download PDF

Info

Publication number
RU206203U1
RU206203U1 RU2021115924U RU2021115924U RU206203U1 RU 206203 U1 RU206203 U1 RU 206203U1 RU 2021115924 U RU2021115924 U RU 2021115924U RU 2021115924 U RU2021115924 U RU 2021115924U RU 206203 U1 RU206203 U1 RU 206203U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
conducting
printed circuit
elements
base part
Prior art date
Application number
RU2021115924U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Трещиков
Виктор Алексеевич Одинцов
Валерий Викторович Горбуленко
Эдгард Андреевич Фомиряков
Данил Равильевич Харасов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Т8 Сенсор" (ООО "Т8 Сенсор")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Т8 Сенсор" (ООО "Т8 Сенсор") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Т8 Сенсор" (ООО "Т8 Сенсор")
Priority to RU2021115924U priority Critical patent/RU206203U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU206203U1 publication Critical patent/RU206203U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024Arrangements for thermal management
    • H01S5/02469Passive cooling, e.g. where heat is removed by the housing as a whole or by a heat pipe without any active cooling element like a TEC

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к конструкции оптоэлектронных лазерных модулей, в частности, к конструкции модулей высокоточных узкополосных лазеров с оптоволоконным выходом и пассивным охлаждением. В лазерном модуле содержится разъемный теплоотводящий корпус, выполненный из теплопроводного материала и включающий выполненные с возможностью взаимной фиксации коробчатую базовую часть 1 с функционально связанными между собой закрепленным на дне 6 базовой части 1 лазерным диодом 7, закрепленным на опорных элементах базовой части 1 многослойным печатным узлом 5, содержащим токопроводящие 13, 14 и электрически изолирующие слои 15, функциональные тепловыделяющие элементы 21 и средства стока тепла на теплоотводящий корпус, разъемом интерфейса и питания 11 и оптоволоконным выводом оптического сигнала 9, размещенными в соответствующих окнах 10 базовой части 1, и крышку 2, упомянутые опорные элементы базовой части 1 выполнены в виде внутренней периферийной ступеньки 4 для прилегания к ней печатного узла 5, печатный узел 5 включает n>1 теплопроводных слоев 17, электрически изолированно размещенных во внутренней части печатного узла, внешние слои включают электрически изолированные теплопроводные периферийные поверхностные элементы 12, а в печатный узел 5 в зоне его контакта с периферийной ступенькой 4 базовой части 1 корпуса введены теплопроводные стержневые элементы 19, соединяющие между собой упомянутые теплопроводные слои 17 и электрически изолированные теплопроводные периферийные поверхностные элементы 12 внешних слоев 13. Технический результат - повышение качества излучения высокоточного узкополосного лазерного модуля. 6 ил.The utility model relates to the design of optoelectronic laser modules, in particular, to the design of high-precision narrow-band laser modules with fiber-optic output and passive cooling. The laser module contains a split heat sink housing made of a heat-conducting material and including a box-shaped base part 1 made with the possibility of mutual fixation with a laser diode 7 functionally connected to each other fixed on the bottom 6 of the base part 1 and fixed on the support elements of the base part 1 by a multilayer printed unit 5 containing conductive 13, 14 and electrically insulating layers 15, functional fuel elements 21 and means for drainage of heat to the heat sink housing, an interface and power connector 11 and a fiber optic output of an optical signal 9, located in the corresponding windows 10 of the base part 1, and a cover 2, mentioned the supporting elements of the base part 1 are made in the form of an inner peripheral step 4 to adjoin the printed circuit assembly 5, the printed circuit assembly 5 includes n> 1 heat-conducting layers 17, electrically isolated in the inner part of the printed circuit assembly, the outer layers include an electrically insulated heat conductor peripheral surface elements 12, and heat-conducting rod elements 19 are introduced into the printed circuit assembly 5 in the area of its contact with the peripheral step 4 of the base part 1 of the housing, connecting the said heat-conducting layers 17 and electrically insulated heat-conducting peripheral surface elements 12 of the outer layers 13. Technical result - improving the quality of radiation from a high-precision narrow-band laser module. 6 ill.

Description

Полезная модель относится к конструкции оптоэлектронных лазерных модулей, в частности, к конструкции модулей высокоточных узкополосных лазеров с оптоволоконным выходом и пассивным охлаждением.The utility model relates to the design of optoelectronic laser modules, in particular, to the design of high-precision narrow-band laser modules with fiber-optic output and passive cooling.

Из уровня техники известен модуль высокоточного оптоволоконного лазера, содержащий коробчатый корпус, к внутренней стенке которого приварена тепловыделяющая труба, к наружной стороне тепловыделяющей трубы приварено теплоотводящее кольцо, в нижней части корпуса через болты установлена теплопроводящая силикагелевая основа, в нижнем конце выпуклого кольца тепловыделения через болты установлена металлическая прокладка, к верхнему концу металлической прокладки приварена опорная втулка, а в опорной втулке неподвижно установлен вытяжной вентилятор; труба рассеивания тепла выполнена в нижней части корпуса; на трубе рассеивания тепла выполнено теплоотводящее кольцо; труба рассеивания тепла соединена с теплопроводной силикагелевой основой в нижней части корпуса; в нижней части основания теплопроводного силикагеля установлена металлическая опора для прокладки, в нижней части металлической прокладки выполнена опорная втулка, в опорной втулке установлен вытяжной вентилятор, воздушный поток вводится в трубу рассеивания тепла через вытяжной вентилятор, сбор и рассеивание тепла проводятся по трубе рассеивания тепла (патент CN №210744442, опубл. 12.06.2020).A high-precision fiber-optic laser module is known from the prior art, containing a box-shaped housing, to the inner wall of which a heat-generating pipe is welded, a heat-dissipating ring is welded to the outer side of the heat-generating pipe, a heat-conducting silica gel base is installed in the lower part of the housing through bolts, and a heat-conducting silica gel base is installed at the lower end of the convex heat release ring through bolts a metal gasket, a support sleeve is welded to the upper end of the metal gasket, and an exhaust fan is fixedly installed in the support sleeve; a heat dissipation pipe is made in the lower part of the body; a heat sink ring is made on the heat dissipation pipe; the heat dissipation pipe is connected to a heat conductive silica gel base at the bottom of the body; in the lower part of the base of the heat-conducting silica gel there is a metal support for the gasket, in the lower part of the metal gasket there is a support sleeve, an exhaust fan is installed in the support sleeve, the air flow is introduced into the heat dissipation pipe through the exhaust fan, the collection and dissipation of heat is carried out through the heat dissipation pipe (patent CN No. 210744442, publ. 06/12/2020).

Известное техническое решение обладает достаточно эффективной системой рассеивания тепла, однако неприемлемо в большинстве оптоэлектронных лазерных модулей ввиду существенных габаритов, обусловленных использованием габаритного вспомогательного охлаждающего оборудования.The known technical solution has a sufficiently effective heat dissipation system, however, it is unacceptable in most optoelectronic laser modules due to the significant dimensions due to the use of dimensional auxiliary cooling equipment.

Из уровня техники известен модуль высокоточного оптоволоконного лазера, установленного в корпусе, который приводится в действие и устанавливается рядом с его драйвером. Для уменьшения воздействия на лазер тепла, генерируемого драйвером, корпус включает в себя пассивный теплоотводящий элемент, на котором установлен драйвер, при этом тепло, генерируемое драйвером, рассеивается пассивным теплоотводящим элементом (патент US №7804867, опубл. 28.09.2010).In the prior art, a high-precision fiber-optic laser module is known, mounted in a housing, which is driven and mounted next to its driver. To reduce the effect of the heat generated by the driver on the laser, the housing includes a passive heat sink on which the driver is installed, while the heat generated by the driver is dissipated by the passive heat sink (US patent No. 7804867, publ. 09/28/2010).

В отличие от ранее рассмотренного аналога, данная конструкция весьма компактна, но обладает существенным недостатком. Поскольку тепло, генерируемое драйвером, передается на пассивный теплоотводящий элемент конвективно, через внутрикорпусную воздушную массу, теплообмен недостаточно эффективен, что негативно сказывается на эксплуатационных/качественных показателях лазерного модуля, таких, как точность, стабильность, надежность.Unlike the previously considered analogue, this design is very compact, but it has a significant drawback. Since the heat generated by the driver is transferred to the passive heat sink element convectively through the in-house air mass, the heat exchange is not efficient enough, which negatively affects the performance / quality parameters of the laser module, such as accuracy, stability, and reliability.

Наиболее близким к заявленному техническому решению - прототипом -является лазерный модуль, включающий разъемный теплоотводящий корпус, выполненный из теплопроводного материала и включающий выполненные с возможностью взаимной фиксации коробчатую базовую часть с функционально связанными между собой закрепленным на дне базовой части лазерным диодом, закрепленным на опорных элементах базовой части многослойным печатным узлом, содержащим токопроводящие и электрически изолирующие слои, функциональные тепловыделяющие элементы и средства стока тепла на теплоотводящий корпус в виде развитых поверхностей конвективного теплообмена, разъемом интерфейса и питания и оптоволоконным выводом оптического сигнала, размещенными в соответствующих окнах базовой части, и крышку (Сайт компании АО «ЛЛС» https://lenlasers.ru/ [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https://lenlasers.ru/product/drajver-dlya-lazernyh-diodov-qc8x1x6x/ с внутренней ссылкой https://lenlasers.ru/upload/iblock/994/QC8x1x6x.LLS.pdf и дополнительно https://lenlasers.ш/product/draj ver-dlya-lazernyh-diodov-tipa-14-pin-babochka/, без ограничений (свободный) - 26.04.2021).The closest to the claimed technical solution - a prototype - is a laser module, which includes a split heat sink housing made of a heat-conducting material and including a box-shaped base part made with the possibility of mutual fixation with functionally interconnected laser diode fixed at the bottom of the base part, fixed on the support elements of the base part with a multilayer printed circuit assembly containing conductive and electrically insulating layers, functional fuel elements and means of heat sinking to the heat sink housing in the form of developed convective heat exchange surfaces, an interface and power connector and a fiber-optic output of an optical signal located in the corresponding windows of the base part, and a cover (Site of JSC "LLS" https://lenlasers.ru/ [Electronic resource]. -Access mode: https://lenlasers.ru/product/drajver-dlya-lazernyh-diodov-qc8x1x6x/ with internal link https: // lenlasers .ru / upload / iblock / 994 / QC8x1x6x.LLS.pdf and up additionally https: //lenlasers.ш/product/draj ver-dlya-lazernyh-diodov-tipa-14-pin-babochka /, unlimited (free) - 04/26/2021).

К недостаткам прототипа следует отнести те же недостатки, что и у вышеприведенного аналога, а именно низкое качество, обусловленное сложностью обеспечения (без использования дополнительных технических средств, таких, например, как система принудительной вентиляции, дополнительные охлаждающие устройства и т.п.) узкой полосы лазерного излучения шириной менее 10 кГц ввиду неэффективного отвода тепла от функциональных элементов печатного узла, что влечет чрезмерный и/или неравномерный нагрев функциональных элементов печатного узла, приводит к тепловому дисбалансу в работе печатного узла и лазерного диода и, как следствие, увеличению тепловых шумов системы управления лазерным диодом с сопутствующим расширением полосы лазерного излучения.The disadvantages of the prototype should include the same disadvantages as in the above analogue, namely, low quality due to the complexity of providing (without the use of additional technical means, such as, for example, a forced ventilation system, additional cooling devices, etc.) of a narrow strip laser radiation with a width of less than 10 kHz due to ineffective heat removal from the functional elements of the printed circuit assembly, which entails excessive and / or uneven heating of the functional elements of the printed circuit assembly, leads to a thermal imbalance in the operation of the printed circuit assembly and the laser diode and, as a consequence, an increase in thermal noise of the control system laser diode with concomitant broadening of the laser radiation band.

Техническая проблема, решаемая заявленным техническим решением - устранение вышеуказанных недостатков путем минимизации теплового влияния на качество лазерного излучения лазерного модуля.The technical problem solved by the claimed technical solution is the elimination of the above disadvantages by minimizing the thermal effect on the quality of the laser radiation of the laser module.

Технический результат - повышение качества излучения высокоточного узкополосного лазерного модуля.The technical result is to improve the quality of radiation from a high-precision narrow-band laser module.

Проблема решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в лазерном модуле, содержащем разъемный теплоотводящий корпус, выполненный из теплопроводного материала и включающий выполненные с возможностью взаимной фиксации коробчатую базовую часть с функционально связанными между собой закрепленным на дне базовой части лазерным диодом, закрепленным на опорных элементах базовой части многослойным печатным узлом, содержащим токопроводящие и электрически изолирующие слои, функциональные тепловыделяющие элементы и средства стока тепла на теплоотводящий корпус, разъемом интерфейса и питания и оптоволоконным выводом оптического сигнала, размещенными в соответствующих окнах базовой части, и крышку, упомянутые опорные элементы базовой части выполнены в виде внутренней периферийной ступеньки для прилегания к ней печатного узла, печатный узел включает n≥1 теплопроводных слоев, электрически изолированно размещенных во внутренней части печатного узла, внешние слои включают электрически изолированные теплопроводные периферийные поверхностные элементы, а в печатный узел в зоне его контакта с периферийной ступенькой базовой части корпуса введены теплопроводные стержневые элементы, соединяющие между собой упомянутые теплопроводные слои и электрически изолированные теплопроводные периферийные поверхностные элементы внешних слоев, кроме того целесообразно исполнение средства стока тепла на теплоотводящий корпус в виде электрически изолированных теплопроводных поверхностных элементов, сформированных в токопроводящих слоях печатного узла, а в последний введены теплопроводные стержневые элементы, соединяющие между собой упомянутые теплопроводные поверхностные элементы с теплопроводными слоями, помимо этого целесообразно исполнение средства стока тепла на теплоотводящий корпус в виде электрически изолированных теплопроводных поверхностных элементов, сформированных в наружных слоях печатного узла в зоне контакта с тепловыделяющими элементами, а в печатный узел введены теплопроводные стержневые элементы, соединяющие между собой упомянутые теплопроводные поверхностные элементы с теплопроводными слоями.The problem is solved, and the claimed technical result is achieved by the fact that in a laser module containing a split heat sink housing made of a thermally conductive material and including a box-shaped base part made with the possibility of mutual fixation with functionally interconnected laser diode fixed at the bottom of the base part, fixed on the reference elements of the base part with a multilayer printed circuit assembly containing conductive and electrically insulating layers, functional fuel elements and means for drainage of heat to the heat sink housing, an interface and power connector and a fiber-optic output of an optical signal located in the corresponding windows of the base part, and a cover, said support elements of the base part are made in the form of an inner peripheral step for adjoining the printed circuit assembly, the printed circuit assembly includes n≥1 heat-conducting layers, electrically isolated in the inner part of the printed circuit assembly, the outer layers include electrically insulated heat-conducting peripheral surface elements, and heat-conducting rod elements are introduced into the printed circuit assembly in the zone of its contact with the peripheral step of the base part of the housing, connecting the said heat-conducting layers and electrically insulated heat-conducting peripheral surface elements of the outer layers; heat sinking body in the form of electrically insulated heat-conducting surface elements formed in the conductive layers of the printed circuit assembly, and heat-conducting rod elements are introduced into the latter, connecting the said heat-conducting surface elements with heat-conducting layers; in addition, it is advisable to design the heat sink means to the heat sink body in the form of electrically insulated heat-conducting surface elements formed in the outer layers of the printed circuit assembly in the zone of contact with the heat-generating elements, and heat is introduced into the printed circuit assembly conductive bar elements connecting said heat-conducting surface elements with heat-conducting layers.

Заявленное техническое решение иллюстрируется следующими условными схематическими изображениями:The claimed technical solution is illustrated by the following conventional schematic images:

Фиг. 1 - внешний вид лазерного модуля в изометрии;FIG. 1 - isometric view of the laser module;

Фиг. 2 - коробчатая базовая часть корпуса без лазерного диода и печатного узла, вид в плане;FIG. 2 - box-shaped base part of the housing without laser diode and printed circuit assembly, plan view;

Фиг. 3 - коробчатая базовая часть корпуса с установленными лазерным диодом и печатным узлом, вид в плане;FIG. 3 - box-shaped base part of the housing with installed laser diode and printed circuit assembly, plan view;

Фиг. 4 - печатный узел со стороны контакта с периферийным бордюром базовой части корпуса, вид в плане;FIG. 4 - printed circuit assembly from the side of contact with the peripheral border of the base part of the housing, plan view;

Фиг. 5 - сечение А-А на Фиг. 4;FIG. 5 - section a-a in Fig. 4;

Фиг. 6 - сечение В-В на Фиг. 5.FIG. 6 - section b-b in fig. 5.

Цифровые позиции на представленных условных изображениях обозначают следующее:Numerical positions in the presented conventional images indicate the following:

1 - базовая часть корпуса;1 - the base part of the body;

2 - крышка корпуса;2 - housing cover;

3 - винт (3I - резьбовое отверстие под винт 3);3 - screw (3 I - threaded hole for screw 3);

4 - периферийная ступенька;4 - peripheral step;

5 - многослойный печатный узел;5 - multilayer printed circuit assembly;

6 - дно коробчатой базовой части 1;6 - the bottom of the box-shaped base part 1;

7 - лазерный диод;7 - laser diode;

8 - электрический вывод;8 - electrical outlet;

9 - оптоволоконный вывод оптического сигнала;9 - fiber optic output of the optical signal;

10 - окно;10 - window;

11 - разъем интерфейса и питания;11 - interface and power connector;

12 - электрически изолированные теплопроводные периферийные поверхностные элементы внешних слоев многослойного печатного узла;12 - electrically insulated heat-conducting peripheral surface elements of the outer layers of the multilayer printed circuit assembly;

13 - внешние токопроводящие слои;13 - outer conductive layers;

14 - внутренние токопроводящие слои;14 - internal conductive layers;

15 - электрически изолирующие слои;15 - electrically insulating layers;

16 - токопроводящие стержневые элементы;16 - conductive rod elements;

17 - теплопроводные слои;17 - heat-conducting layers;

18 - электрически изолированные окна;18 - electrically insulated windows;

19 - теплопроводные стержневые элементы;19 - heat-conducting rod elements;

20 - токопроводящие треки;20 - conductive tracks;

21 - функциональные тепловыделяющие элементы;21 - functional fuel elements;

22 - электрически изолированные теплопроводные поверхностные элементы;22 - electrically insulated heat-conducting surface elements;

23 - электрически изолированные теплопроводные элементы.23 - electrically insulated heat-conducting elements.

Как это представлено на Фиг. 1, заявленный лазерный модуль выполнен на базе разъемного теплоотводящего корпуса из теплопроводного материала, содержащего коробчатую базовую часть 1 и крышку 2, выполненные с возможностью взаимной фиксации посредством, например, винтов 3.As shown in FIG. 1, the claimed laser module is made on the basis of a split heat sink housing made of a thermally conductive material containing a box-shaped base part 1 and a cover 2 made with the possibility of mutual fixation by means of, for example, screws 3.

Согласно полезной модели, в коробчатой базовой части 1 выполнена периферийная ступенька 4 (Фиг. 2), предназначенная для теплового контакта с печатным узлом 5, конструктивное исполнение которого будет представлено ниже. Дно 6 коробчатой базовой части 1 используется для установки на нем лазерного диода 7 (Фиг. 3, исполнение аналогично прототипу и поэтому подробно в рамках настоящей заявки не описывается). Лазерный диод 7 электрически связан с печатным узлом 5 посредством электрических выводов 8 (Фиг. 3, исполнение аналогично прототипу или иное из числа известных и поэтому подробно в рамках настоящей заявки не описывается). Лазерный диод 7 имеет оптоволоконный вывод оптического сигнала 9, проходящий через одно из окон 10 в коробчатой базовой части 1. Внешние электрические связи печатного узла 5 осуществляются через разъем интерфейса и питания 11, размещенного во втором окне 10 (Фиг. 3, исполнение аналогично прототипу или иное из числа известных и поэтому подробно в рамках настоящей заявки не описывается).According to the invention, in the box-shaped base part 1, a peripheral step 4 (Fig. 2) is made, intended for thermal contact with the printed circuit assembly 5, the design of which will be presented below. The bottom 6 of the box-shaped base part 1 is used to install a laser diode 7 on it (Fig. 3, the design is similar to the prototype and therefore is not described in detail within the framework of this application). The laser diode 7 is electrically connected to the printed circuit assembly 5 by means of electrical leads 8 (Fig. 3, the design is similar to the prototype or otherwise known and therefore is not described in detail within the framework of this application). The laser diode 7 has a fiber optic output of the optical signal 9 passing through one of the windows 10 in the box-shaped base part 1. External electrical connections of the printed circuit assembly 5 are carried out through the interface and power connector 11 located in the second window 10 (Fig. 3, execution is similar to the prototype or otherwise known and therefore not described in detail in the framework of this application).

Согласно полезной модели, как отмечалось выше, печатный узел 5 имеет тепловой контакт с периферийной ступенькой 4 коробчатой базовой части 1, выполненной из материала с высокой теплопроводностью (например, медь, латунь, алюминий и т.п.). Указанный тепловой контакт обеспечен наличием электрически изолированных теплопроводных периферийных поверхностных элементов 12, которые могут быть, в зависимости от особенностей конструкции лазерного модуля и/или его компонентов, как сплошными/замкнутыми, так и прерывистыми/фрагментарными.According to the invention, as noted above, the printed circuit assembly 5 has thermal contact with the peripheral step 4 of the box-shaped base part 1 made of a material with high thermal conductivity (for example, copper, brass, aluminum, etc.). The specified thermal contact is provided by the presence of electrically insulated heat-conducting peripheral surface elements 12, which can be, depending on the design features of the laser module and / or its components, either continuous / closed or intermittent / fragmentary.

Печатный узел 5 включает внешние 13 и внутренние 14 токопроводящие слои, разделенные между собой электрически изолирующими слоями 15, при этом межслойные электрические соединения обеспечены через выполненные в печатном узле токопроводящие стержневые элементы 16. Согласно полезной модели, печатный узел 5 сформирован с дополнительными одним или более теплопроводными слоями 17, электрически изолированно размещенными во внутренней части печатного узла 5 (Фиг. 5 и Фиг. 6). В случае пересечения стержневыми элементами 16 теплопроводных слоев 17, в последних формируют электрически изолированные окна 18. Теплопроводные слои 17 соединяются «по теплу» с элементами 12 посредством теплопроводных стержневых элементов 19, размещаемых вне зон пересечения с токопроводящими треками 20 (на Фиг. 3 условно показан единичный трек 20, в целом исполнение треков не отличается от прототипа, не является предметом настоящей полезной модели и дополнительных пояснений/изображений не требует) токопроводящих слоев 13 и 14.The printed circuit unit 5 includes external 13 and internal 14 conductive layers separated by electrically insulating layers 15, while the interlayer electrical connections are provided through conductive rod elements 16 made in the printed circuit assembly. layers 17, electrically isolated located in the inside of the printed circuit assembly 5 (Fig. 5 and Fig. 6). If the rod elements 16 intersect the heat-conducting layers 17, electrically insulated windows 18 are formed in the latter. The heat-conducting layers 17 are connected "by heat" to the elements 12 by means of heat-conducting rod elements 19 located outside the zones of intersection with the conductive tracks 20 (Fig. 3 is conventionally shown single track 20, in general, the execution of the tracks does not differ from the prototype, is not the subject of this utility model and does not require additional explanations / images) of conductive layers 13 and 14.

Таким образом, заявленное техническое решение, по сути, реализует радиатор, интегрированный в многослойную плату печатного узла, превосходно воспринимающий тепловую нагрузку от функциональных тепловыделяющих элементов 21 и осуществляющий эффективный вывод избыточного тепла на теплоотводящий корпус. При этом печатный узел 5 (его печатная плата) перестает быть аккумулятором тепла, превносимого элементами 21, поскольку означенное тепло отводится «изнутри» печатной платы по формируемой заявленным техническим решением высокоэффективной теплоотводящей цепочке: слои 17 - элементы 19 - элементы 12 - базовая часть 1 - крышка 2. При этом эффективность теплоотвода имеет потенциал повышения за счет увеличения количества слоев 17 и применения электрически изолирующего материала с высокой теплопроводностью, например - теплопроводная керамика из оксида или нитрида алюминия - в качестве материала слоев 15.Thus, the claimed technical solution, in fact, realizes a radiator integrated into a multilayer printed circuit board, excellently taking the thermal load from the functional heat-generating elements 21 and efficiently removing excess heat to the heat-dissipating body. In this case, the printed circuit assembly 5 (its printed circuit board) ceases to be a heat accumulator carried by the elements 21, since the aforementioned heat is removed "from the inside" of the printed circuit board along the highly efficient heat removal chain formed by the claimed technical solution: layers 17 - elements 19 - elements 12 - base part 1 - cover 2. In this case, the efficiency of heat removal has the potential to increase due to an increase in the number of layers 17 and the use of an electrically insulating material with high thermal conductivity, for example, a heat-conducting ceramic made of aluminum oxide or nitride as the material of layers 15.

В зависимых пунктах формулы полезной модели раскрываются частные случаи реализации существенного признака независимого пункта, а именно средств стока тепла на теплоотводящий корпус, нереализуемые в рамках вышеприведенных прототипа и/или аналога и/или иных решениях вне заявленного.In the dependent claims of the utility model, particular cases of the implementation of an essential feature of an independent claim are disclosed, namely, means of heat sink to the heat sink body, which cannot be implemented within the framework of the above prototype and / or analogue and / or other solutions outside the stated one.

Как отмечалось выше, в прототипе средство стока тепла на теплоотводящий корпус формируется развитием площади «принимающих» поверхностей конвективного теплообмена и их теплоемкости, обеспечиваемой массовой инерционностью. Такой подход влечет существенное повышение массогабаритных параметров лазерного модуля, что в ряде применений является просто недопустимым.As noted above, in the prototype, the means of heat sinking to the heat sink body is formed by the development of the area of the "receiving" surfaces of convective heat transfer and their heat capacity, provided by the mass inertia. This approach entails a significant increase in the mass and size parameters of the laser module, which is simply unacceptable in a number of applications.

Одним из частных технических решений, позволяющих сформировать эффективный сток тепла от элементов 21 на теплоотводящий корпус является формирование на внешних слоях 13 печатного узла 5 в зоне контакта с элементами 21 электрически изолированных теплопроводных поверхностных элементов 22, которые посредством теплопроводных стержневых элементов 19 соединяются «по теплу» с теплопроводными слоями 17 - началом ранее рассмотренной теплоотводящей цепочки: слои 17 - элементы 19 - элементы 12 - базовая часть 1 - крышка 2 (Фиг. 5).One of the particular technical solutions that allows you to form an effective heat sink from the elements 21 to the heat sink housing is the formation on the outer layers 13 of the printed circuit assembly 5 in the contact zone with the elements 21 of electrically insulated heat-conducting surface elements 22, which are connected "by heat" by means of heat-conducting rod elements 19 with heat-conducting layers 17 - the beginning of the previously considered heat-removing chain: layers 17 - elements 19 - elements 12 - base part 1 - cover 2 (Fig. 5).

Другим частным техническим решением, позволяющим сформировать эффективный сток тепла от теплоемких внутренних токопроводяших слоев 14, предложено исполнение средства стока тепла на теплоотводящий корпус в виде электрически изолированных теплопроводных элементов 23, сформированных в токопроводяших слоях 14 печатного узла 5, соединенных «по теплу» посредством теплопроводных стержневых элементов 19 с теплопроводными слоями 17 - началом ранее рассмотренной теплоотводящей цепочки: слои 17 - элементы 19 - элементы 12 - базовая часть 1 - крышка 2 (Фиг. 5).Another particular technical solution that allows you to form an effective heat sink from the heat-consuming internal conductive layers 14, it is proposed to implement the heat sink means to the heat-dissipating body in the form of electrically insulated heat-conducting elements 23 formed in the conductive layers 14 of the printed circuit assembly 5, connected "by heat" by means of heat-conducting rod elements 19 with heat-conducting layers 17 - the beginning of the previously considered heat-removing chain: layers 17 - elements 19 - elements 12 - base part 1 - cover 2 (Fig. 5).

Помимо организации эффективного отвода тепла, описанного выше, в остальном заявленное техническое решение работает в соответствии с заложенным в него функционалом аналогично прототипу и в дополнительных пояснениях не нуждается.In addition to the organization of effective heat removal described above, the rest of the claimed technical solution works in accordance with the functionality laid down in it, similar to the prototype and does not need additional explanations.

Проведенные эксперименты подтвердили высокую эффективность заявленного технического решения, снижение тепловых шумов на 15% и более по сравнению с прототипом и, как следствие, способность сужения линии полосы лазерного излучения до значений менее 10 кГц.The experiments carried out confirmed the high efficiency of the claimed technical solution, a decrease in thermal noise by 15% or more compared to the prototype and, as a consequence, the ability to narrow the line of the laser radiation band to values less than 10 kHz.

Таким образом, изложенное позволяет сделать вывод о том, что техническая проблема - минимизация теплового влияния на качество лазерного излучения лазерного модуля - решена, а заявленный технический результат - повышение качества излучения высокоточного узкополосного лазерного модуля - достигнут.Thus, the foregoing allows us to conclude that the technical problem - minimizing the thermal effect on the quality of laser radiation of the laser module - has been solved, and the claimed technical result - improving the radiation quality of a high-precision narrow-band laser module - has been achieved.

Claims (3)

1. Лазерный модуль, содержащий разъемный теплоотводящий корпус, выполненный из теплопроводного материала и включающий выполненные с возможностью взаимной фиксации коробчатую базовую часть с функционально связанными между собой закрепленным на дне базовой части лазерным диодом, закрепленным на опорных элементах базовой части многослойным печатным узлом, содержащим токопроводящие и электрически изолирующие слои, функциональные тепловыделяющие элементы и средства стока тепла на теплоотводящий корпус, разъемом интерфейса и питания и оптоволоконным выводом оптического сигнала, размещенными в соответствующих окнах базовой части, и крышку, отличающийся тем, что упомянутые опорные элементы базовой части выполнены в виде внутренней периферийной ступеньки для прилегания к ней печатного узла, печатный узел включает n≥1 теплопроводных слоев, электрически изолированно размещенных во внутренней части печатного узла, внешние слои включают электрически изолированные теплопроводные периферийные поверхностные элементы, а в печатный узел в зоне его контакта с периферийной ступенькой базовой части корпуса введены теплопроводные стержневые элементы, соединяющие между собой упомянутые теплопроводные слои и электрически изолированные теплопроводные периферийные поверхностные элементы внешних слоев.1. A laser module containing a split heat sink housing made of a heat-conducting material and including a box-shaped base part made with the possibility of mutual fixation with a laser diode, which is functionally connected to each other and fixed on the bottom of the base part, fixed on the support elements of the base part by a multilayer printed circuit containing conductive and electrically insulating layers, functional fuel elements and means of heat sinking to the heat sink housing, interface and power connector and optical fiber output of the optical signal located in the corresponding windows of the base part, and a cover, characterized in that said support elements of the base part are made in the form of an inner peripheral step for adjoining a printed circuit assembly to it, the printed circuit assembly includes n≥1 heat-conducting layers, electrically insulated located in the inner part of the printed circuit assembly, the outer layers include electrically insulated heat-conducting peripheral surfaces the remaining elements, and heat-conducting rod elements are introduced into the printed circuit assembly in the zone of its contact with the peripheral step of the base part of the housing, connecting the said heat-conducting layers and electrically insulated heat-conducting peripheral surface elements of the outer layers. 2. Лазерный модуль по п. 1, отличающийся тем, что средство стока тепла на теплоотводящий корпус выполнено в виде электрически изолированных теплопроводных поверхностных элементов, сформированных в токопроводящих слоях печатного узла, а в последний введены теплопроводные стержневые элементы, соединяющие между собой упомянутые теплопроводные поверхностные элементы с теплопроводными слоями.2. The laser module according to claim 1, characterized in that the heat sink means to the heat sink housing is made in the form of electrically insulated heat-conducting surface elements formed in the conductive layers of the printed circuit assembly, and heat-conducting rod elements are introduced into the latter, connecting said heat-conducting surface elements with heat-conducting layers. 3. Лазерный модуль по п. 1, отличающийся тем, что средство стока тепла на теплоотводящий корпус выполнено в виде электрически изолированных теплопроводных поверхностных элементов, сформированных в наружных слоях печатного узла в зоне контакта с тепловыделяющими элементами, а в печатный узел введены теплопроводные стержневые элементы, соединяющие между собой упомянутые теплопроводные поверхностные элементы с теплопроводными слоями.3. The laser module according to claim 1, characterized in that the heat sink means to the heat sink housing is made in the form of electrically insulated heat-conducting surface elements formed in the outer layers of the printed circuit assembly in the contact zone with the fuel elements, and heat-conducting rod elements are introduced into the printed circuit assembly, connecting said heat-conducting surface elements with heat-conducting layers.
RU2021115924U 2021-06-02 2021-06-02 Laser module RU206203U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021115924U RU206203U1 (en) 2021-06-02 2021-06-02 Laser module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021115924U RU206203U1 (en) 2021-06-02 2021-06-02 Laser module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU206203U1 true RU206203U1 (en) 2021-08-30

Family

ID=77663278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021115924U RU206203U1 (en) 2021-06-02 2021-06-02 Laser module

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU206203U1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080267234A1 (en) * 2003-09-11 2008-10-30 Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. Apparatus for dissipating heat in electro-optical communications systems
US20120061127A1 (en) * 2010-09-10 2012-03-15 Honeywell International Inc. Electrical component assembly for thermal transfer
US20140008050A1 (en) * 2011-03-25 2014-01-09 Koninklijke Philips N.V. Thermal interface pad material with perforated liner
RU170831U1 (en) * 2014-03-31 2017-05-11 Айпиджи Фотоникс Корпорэйшн HIGH POWER LASER DIODE HOUSING METHOD AND LASER DIODE MODULE
RU2671923C1 (en) * 2018-01-17 2018-11-07 Владимир Степанович Кондратенко Device for heat removal from heat-generating objects
RU2676080C1 (en) * 2017-12-13 2018-12-26 Акционерное общество "Ракетно-космический центр "Прогресс" (АО "РКЦ "Прогресс") Heat-loaded radio electronic unit

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080267234A1 (en) * 2003-09-11 2008-10-30 Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. Apparatus for dissipating heat in electro-optical communications systems
US20120061127A1 (en) * 2010-09-10 2012-03-15 Honeywell International Inc. Electrical component assembly for thermal transfer
US20140008050A1 (en) * 2011-03-25 2014-01-09 Koninklijke Philips N.V. Thermal interface pad material with perforated liner
RU170831U1 (en) * 2014-03-31 2017-05-11 Айпиджи Фотоникс Корпорэйшн HIGH POWER LASER DIODE HOUSING METHOD AND LASER DIODE MODULE
RU2676080C1 (en) * 2017-12-13 2018-12-26 Акционерное общество "Ракетно-космический центр "Прогресс" (АО "РКЦ "Прогресс") Heat-loaded radio electronic unit
RU2671923C1 (en) * 2018-01-17 2018-11-07 Владимир Степанович Кондратенко Device for heat removal from heat-generating objects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2626326B2 (en) Motor control unit
JP4936020B2 (en) Motor control device
CN110494018B (en) Optical module
FR2588072B1 (en) DISSIPATION SYSTEM FOR POWER SEMICONDUCTOR ELEMENTS
JP2017130514A (en) Electronic control device
TW200836044A (en) Heat-dissipating module
RU206203U1 (en) Laser module
RU2361378C2 (en) Cooling device
JPH0374864A (en) Cooling structure of printed-circuit board
JP2000091648A (en) Peltier module
TWI692294B (en) Converter
KR200200517Y1 (en) The cooling device of heat protect board for electronic machine
JP2004119812A (en) Compact terminal device
JPH1093250A (en) Heat-dissipating structure of printed wiring board
JPH11237193A (en) Plate type heat pipe and mounting structure using it
JPH02244748A (en) Heat pipe type cooler
JP2002010624A (en) Power supply device
CN217845415U (en) Automatic temperature control device of online gas thermal imager
CN219919549U (en) Electronic equipment
CN221901250U (en) Industrial Ethernet electronic product heat abstractor
CN214753717U (en) Heat radiator
CN218451050U (en) Cooling system for inner ring temperature
RU2390876C1 (en) Integrated circuit package
JP2599464B2 (en) Mounting board with built-in heat pipe
JP3888031B2 (en) Radiator