[發明專利]一種半導體激光器一體化結構

有效

• 申請號: 201810544802.7
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108767652B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 全偉;洪穎臻;翟躍陽;劉思喆
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024;H01S5/068;H01S5/0687
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種半導體激光器一體化結構，其特征在于：包括半導體激光器溫度控制器組件(1)、半導體激光器頻率穩定模塊組件(2)、半導體激光器電流源控制器組件(3)、半導體激光器功率穩定模塊組件(4)、半導體激光器光路模塊組件(5)、半導體激光器輔助模塊(6)以及半導體激光器散熱組件(7)；其中：

所述的半導體激光器溫度控制器組件(1)，用于安裝溫度控制PCB板；

所述的半導體激光器頻率穩定模塊組件(2)，用于安裝頻率穩定PCB板；

所述的半導體激光器電流源控制器組件(3)，用于安裝電流源驅動PCB板；

所述的半導體激光器功率穩定模塊組件(4)，用于安裝功率穩定PCB板；

所述的半導體激光器光路模塊組件(5)，用于安裝光學筒，內部固定激光器和準直透鏡；

所述的半導體激光器輔助模塊(6)，用于安裝4個分別顯示電流、溫度、頻率和功率參數的8位數碼管、各電路板的調試接口、SMB插口、5V和15V供電插口以及電流源調節旋鈕；

所述的半導體激光器散熱組件(7)，用于作為半導體激光器熱沉，并與TEC、銅塊、熱敏電阻相連接，對激光管進行散熱；

該半導體激光器一體化結構將半導體激光器與控制器、穩頻率和穩功率模塊進行一體化結構設計，其中，激光器外殼將半導體激光器溫度控制器組件(1)、半導體激光器頻率穩定模塊組件(2)、半導體激光器電流源控制器組件(3)和半導體激光器功率穩定模塊組件(4)集成一體，通過螺釘在六面體結構上固定各模塊；半導體激光器光路模塊組件(5)和半導體激光器散熱組件(7)通過螺栓固定連接，實現一體化特征；

激光器外殼將半導體激光器溫度控制器組件(1)、半導體激光器頻率穩定模塊組件(2)和半導體激光器功率穩定模塊組件(4)中的PCB板固定在激光器四周外殼上，半導體激光器電流源控制器組件(3)的PCB板位于熱沉上方，半導體激光器電流源控制器組件(3)的PCB板上發熱高的元件位于遠離激光管的位置；半導體激光器溫度控制器組件(1)、半導體激光器頻率穩定模塊組件(2)、半導體激光器電流源控制器組件(3)和半導體激光器功率穩定模塊組件(4)中相關聯的插口位于板與板相鄰的位置；

通過對半導體激光器散熱組件(7)中的散熱片進行肋片厚度、寬度和間距設計，對半導體激光器溫度控制器組件(1)、半導體激光器頻率穩定模塊組件(2)、半導體激光器電流源控制器組件(3)、半導體激光器功率穩定模塊組件(4)的外殼進行寬度和間距合適的散熱孔設計，保障激光器電路系統在良好的熱條件下工作，實現激光器內部的熱平衡；將激光管固定在一定厚度的銅塊中，銅塊通過TEC與熱沉相連接，使將激光管的熱量向激光器外部傳遞；

所述的半導體激光器散熱組件(7)中，通過兩個TEC支架將TEC固定于激光器熱沉上，TEC熱端與熱沉接觸，TEC冷端與銅塊接觸，通過螺栓將銅塊、TEC、TEC支架和激光器熱沉緊密固定；TEC傳導熱量，銅塊上的熱敏電阻監測激光管的溫度，溫度控制PCB板對激光管進行溫度控制；

所述的半導體激光器光路模塊組件(5)中，激光管與準直透鏡固定于光學筒中，并通過墊片與銅塊相連接；激光管出射的激光光束與透鏡焦點共軸，光學筒內設計的螺紋用于調節透鏡與激光管的距離，實現激光準直共軸；

所述的半導體激光器電流源控制器組件(3)中，在半導體激光器散熱組件(7)上設計四個帶螺紋孔的高度適宜的圓柱形凸臺，用于固定電流源驅動PCB板；PCB板中央挖孔，用于安裝TEC支架；

所述的半導體激光器溫度控制器組件(1)、半導體激光器頻率穩定模塊組件(2)、半導體激光器功率穩定模塊組件(4)中，通過PCB板邊角的四個螺紋孔與激光器外殼固定；與PCB板相接觸的激光器外殼上設計大小、間距適宜的散熱孔，用于PCB板散熱；

所述的半導體激光器輔助模塊(6)中，通過4個8位數碼管顯示激光器工作過程中的電流、溫度、功率和頻率數值，監測激光器工作情況；電流源驅動PCB板、溫度控制PCB板、功率穩定PCB板和頻率穩定PCB板通過15針和10針插口進行調試，通過5V和15V的電源插口供電；功率穩定PCB板和頻率穩定PCB板通過SMB口進行光路信息反饋；電流源驅動PCB板通過旋鈕調節激光管電源大小。