[發明專利]一種用于半導體激光器的冷卻裝置

在審

• 申請號: 201310135883.2
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN104112981A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 羅鑫宇;蘆小剛;王如泉
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;王博

技術領域

本發明涉及一種用于半導體激光器的冷卻裝置，尤其涉及一種具有水冷通路的冷卻裝置。

背景技術

銣的D1線波長795nm波段的單縱模激光是原子光譜、量子存儲、EIT等科學實驗的基本實驗儀器，很多實驗需要大功率(>～200mW)的單縱模窄線寬795nm激光。但是商用的795nm半導體激光管輸出只有50mW，遠不能滿足大功率的科研實驗需求。

與795nm相近的808nm激光被廣泛用于固體激光器泵浦，很容易買到200mW的單橫模808nm半導體激光器，以及幾W的多橫模808nm半導體激光器。由于半導體激光器的出射激光的波長與溫度有關，因此可通過調節溫度而調節波長。一般而言，平均溫度降低5度，波長降低約1nm。因此，為了得到大功率的795nm的半導體激光器，可以對808nm的激光管進行深冷從而調節其波長。這樣一來，就可以用很低的成本得到200mW的795nm的半導體激光器。

通常半導體激光器波長溫度系數通常為0.2nm/K。為了從808nm半導體激光器獲得797nm的輸出波長，需要將其冷卻到零下30度左右。同時為了穩定激光器輸出波長，其溫度起伏要小于10mK。

半導體激光器的冷卻方式主要有：1）制冷機：壓縮制冷機具有高的制冷效率和最大溫差，但是壓縮機工作時有機械振動，不易小型化，響應時間不夠快；2）半導體制冷片：具有體積小，無工作介質和機械振動，響應快的優點。

半導體制冷片在制冷時會產生大量廢熱，如不及時帶走將積累在半導體制冷片熱端，會降低了制冷極限溫度，廢熱造成的高溫還有可能損壞激光器。半導體制冷片產生的廢熱通常由風扇或循環水冷卻，風扇噪聲大不適合精密的光學實驗，循環水具有熱容大，無振動的優點，因此得到廣泛采用。但是循環水冷卻系統的水路中容易產生氣泡，而氣泡的導熱性遠遠低于水，如果氣泡聚集在臨近半導體制冷片的熱端的部分水路中，那么積累在半導體制冷片熱端的熱量將無法熱傳遞到循環水中，因而嚴重影響半導體制冷片的制冷，無法實現半導體激光器的制冷。

發明內容

因此，本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種用于半導體激光器的冷卻裝置，采用循環水系統作為散熱裝置，能夠防止水路中的氣泡聚集在半導體制冷片的熱端附近。

本發明提供一種用于半導體激光器的冷卻裝置，具有水冷底座，該水冷底座具有用于流通冷卻水的水路，水路中具有突出于水路中的水壩結構，該水壩結構將水路劃分成相連通的第一段、第二段和第三段，其中第一段和第三段分別位于水壩結構的兩側，第二段位于第一段和第三段之間并與水壩結構相對，且該第二段相比于第一段和第三段更接近于水冷底座的一個表面。

根據本發明提供的冷卻裝置，其中所述水壩結構的高度大于或等于水路的第一段和第三段的直徑。

根據本發明提供的冷卻裝置，其中所述水壩結構使第一段、第二段和第三段的水流呈U字形。

根據本發明提供的冷卻裝置，其中所述水冷底座具有與所述水路相交并相連通的通孔，該通孔的一端延伸到水冷底座的一個表面，另一端延伸到所述水路中，該通孔中塞有塞子，塞子的第一端突出到水路中，在水路中形成所述水壩結構。

根據本發明提供的冷卻裝置，其中塞子的第二端與水冷底座密封。

根據本發明提供的冷卻裝置，還包括半導體制冷片，與水冷底座相接觸，所述半導體制冷片的熱端與水冷底座的距離所述水路的第二段最近的表面相接觸。

根據本發明提供的冷卻裝置，還包括激光器支撐裝置，用于承載激光管。

根據本發明提供的冷卻裝置，還包括密封盒，該密封盒具有蓋子和盒體，盒體上具有布儒斯特窗口和插頭，密封盒罩住半導體激光器并與水冷底座密封。

根據本發明提供的冷卻裝置，其中所述密封盒中放置有干燥劑和泡沫。

本發明通過在水冷底座的水路中設置水壩結構，使水壩結構附近的水流呈U字形，防止了氣泡的聚集，從而能夠防止水路中的氣泡聚集導致半導體制冷片的熱端的廢熱無法熱傳遞到水路中的循環水中。

附圖說明

以下參照附圖對本發明實施例作進一步說明，其中：

圖1為根據本發明的實施例的冷卻裝置的剖面立體示意圖；

圖2為根據本發明的實施例的冷卻裝置的水冷底座的剖面圖；

圖3為根據本發明的實施例的冷卻裝置的具有塞子的水冷底座的剖面圖。

具體實施方式