[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

本發明公開了一種半導體激光器一體化結構，可實現激光器的驅動與控制，包括電流源控制模塊、溫度控制模塊、功率穩定模塊、頻率穩定模塊、光路模塊和輔助模塊六個部分。一體化結構為六面體結構，電流源控制模塊用于對激光管注入電流，溫度控制模塊用于控制激光管處于正常工作溫度，功率穩定模塊用于穩定激光光束功率，頻率穩定模塊用于穩定激光光束頻率，光路模塊用于激光光束準直，輔助模塊用于對激光器內電路板供電、顯示和調試。本發明可用于原子陀螺儀、原子鐘、核磁共振分析儀等高精密測量領域，其具有體積小、重量輕、散熱均勻、結構緊湊、功率頻率可控等優點，具有重要的工程使用價值。

技術領域

本發明涉及一種半導體激光器結構，特別涉及一種半導體激光器與控制系統模塊、穩功率模塊和穩頻率模塊一體化的機械結構，用于原子陀螺儀、原子鐘、核磁共振分析儀等高精密測量領域。

背景技術

半導體激光器作為一個可調諧單色光源，具有體積小、重量輕、效率高、成本低、易調諧等優點，在科研和工業領域均發揮著重要的作用。隨著激光冷卻操控原子技術的飛速發展，在原子陀螺儀、原子鐘、核磁共振分析儀等高精密測量領域中，需要利用激光對原子進行冷卻、俘獲和操控，其對激光器的功率穩定性、線寬、頻率穩定性都有很高的要求。

傳統半導體激光器與驅動控制器多采用分離式設計，將驅動器與激光器底座分立，以保證激光器具有高功率和高可靠性。同時，為了減小激光器體積，傳統半導體激光器忽略了穩頻率和穩功率模塊的設計。該類型激光器具有體積大、重量重、安裝不便、不適應工業集成化發展的缺點。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是：本發明從結構和功能上設計一體化激光器結構，克服了目前國內外激光器與控制器模塊、頻率穩定模塊、功率穩定模塊分離設計，體積大、質量重、安裝不便、不適應工業集成化發展的缺點。

本發明解決上述技術問題采用的技術方案是：一種半導體激光器一體化結構，包括半導體激光器溫度控制器組件、半導體激光器頻率穩定模塊組件、半導體激光器電流源控制器組件、半導體激光器功率穩定模塊組件、半導體激光器光路模塊組件、半導體激光器輔助模塊以及半導體激光器散熱組件；其中：

所述的半導體激光器溫度控制器組件，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，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，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，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，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，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底部組件，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。

其中，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。激光器外殼將半導體激光器溫度控制器組件、半導體激光器頻率穩定模塊組件、半導體激光器電流源控制器組件和半導體激光器功率穩定模塊組件集成一體，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和半導體激光器底部組件通過螺栓固定連接，實現一體化特征。

其中，激光器外殼將半導體激光器溫度控制器組件、半導體激光器頻率穩定模塊組件和半導體激光器功率穩定模塊組件中的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的PCB板位于熱沉上方；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、半導體激光器頻率穩定模塊組件、半導體激光器電流源控制器組件和半導體激光器功率穩定模塊組件中相關聯的插口位于板與板相鄰的位置。