CN101071932A - 一种半导体激光精密调准及温控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体激光精密调准及温控装置，由温控部、调准部、壳体、底座及接头构成。温控部和调准部均设置于壳体内，壳体固定于底座上，壳体底部设置航空接头。温控部由激光管、热沉、TEC温控器件、热管散热器构成，激光管安装在热沉上，TEC温控器件贴在热沉上，背面再安装热管散热器，调准部由光束准直及光电反馈部件和二维微调机构组成；二维微调机构由调节框、板簧、准直组件支撑滑块、调节螺杆对构成，准直组件支撑滑块依托在板簧上并设置于调节框内，调节螺杆对以相互垂直的方向穿过调节框两相邻边并延伸至准直组件支撑滑块表面。本发明具有激光束调准和激光管温度控制等两大功能，结构简单、整体绝热性好，使用方便、精度高、性能稳定可靠。

Description

一种半导体激光精密调准及温控装置

技术领域

本发明涉及一种调准及温控装置，尤其涉及一种半导体激光精密调准及温控装置。

背景技术

随着激光技术的发展，商品化半导体激光器输出功率越来越大，波长范围覆盖可见及红外，加之具有体积小、重量轻、效率高、低压驱动等特点，因而它们在光谱技术、光外差探测、光纤通信、高功率固体激光泵浦、医疗、加工，乃至激光冷却实验等领域得到愈来愈广泛的应用。在以上所述的各种应用中，激光输出参数的精密、稳定是至关重要的。

由于半导体激光器光辐射波长和输出功率与结温度有很大的关系，温度的起伏会引起光功率的变化，或造成激光频率的漂移，影响输出的准确、稳定。尤其对于中、大功率器件，在实际应用中，往往需要对半导体激光器进行温度控制。由于半导体激光输出光束的发散角很大，且非对称，因此，实际使用中准直问题也显得十分突出。另外，还有光学***光轴横向对心调整问题。半导体激光在各种应用中作为光源，通常需要高质量的激光输出，不仅具有优良的准直特性，同时具备精密、稳定的物理参数。现有的装置结构复杂，稳定性差，调准精度低。另一方面，温度调节速度慢，控制精度低。

发明内容

本发明的目的在于：为克服上述传统技术的不足，提供一种整体绝热性好，温度调节速度快、精度高、性能稳定、结构简单、成本低的半导体激光精密调准及温控装置。

本发明通过以下方案实现：由温控部、调准部、壳体、底座及接头构成。温控部和调准部均设置于壳体内，壳体固定于底座上，壳体底部设置航空接头，以确保整体结构紧凑。温控部由激光管、热沉、TEC温控器件、热管散热器构成，激光管安装在热沉上，TEC温控器件贴在热沉上，背面再安装热管散热器，调准部由光束准直及光电反馈部件和二维微调机构组成，光束准直及光电反馈部件包括光学准直组件、光探测传感器，整体安装在二维微调机构上以实现光轴横向调整定位，达到与光束同轴；二维微调机构由调节框、板簧、准直组件支撑滑块、调节螺杆对构成，准直组件支撑滑块依托在板簧上并设置于调节框内，调节螺杆对以相互垂直的方向穿过调节框两相邻边并延伸至准直组件支撑滑块表面。

本发明所述准直组件支撑滑块外侧面有两垂直面，作为导引面，通过调节螺杆对实现二维微调，中心开有螺纹孔，用以固定光束准直及光电反馈部件。

本发明所述的光束准直及光电反馈部件包括透镜筒、采样反射镜、光敏管、楔形筒、冒圈、准直透镜组；采样反射镜与水平呈45度角经楔形筒固定设置于透镜筒内，在透镜筒筒壁上、正对采样反射镜的垂直上方开设有透光孔，透光孔内安装有光敏管，准直透镜组设置于透镜筒一端。

本发明所述接头呈L形。

本发明所述的透光孔为螺纹孔，且与光敏管外设的光敏管套相配合。

本发明在壳体内壁设置有绝热层。

本发明具有以下特点：1、由于采用了独特设计的二维微调结构，使得准直透镜的调节机构大大简化，并且调整方便，能够适应各种封装的激光管。光学***光轴X/Y方向对准精度可达±0.01mm；2、为降低环境温度对***的影响，本发明内部采取了双层绝热措施，以尽可能的减少与外界的热交换，所有热量仅能通过热沉后的两个TEC进出，同时由于TEC为一种非线性元件，其效率在冷/热面温差增加时会急剧下降。由于使用了有超高的导热率且体积较小的热管散热器，能够在不使用风扇强制对流的情况下，达到并超过普通铝翅片散热器的效果；3、本发明***中激光器的驱动电源和温度控制电路部分为外置，各部件都采用模块化设计，便于实现各部件的更换升级及维护；本发明可用于数字式半导体激光***，由于采用CPU控制，性能稳定可靠；4、本发明具有激光束调准和激光管温度控制等两大功能，并带有光强检测反馈信号和温度检测反馈信号输出。5、本发明完全按激光器热力学特性而进行优化设计，整体绝热性好，温度调节速度快、精度高。由于使用热管，没有风扇、水泵等运动部件，避免了震动对光束的影响。光学部分在保持调节精度不变的前提下，仅使用几个零件就实现了国外同类产品几十个零件的功能。极大的简化和缩小了***结构，使得调节更为可靠，并降低了成本。6、由于采用数字控制技术，通过有效的算法，可获得理想的温度控制效果。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明所述二维微调机构结构示意图；

图3为光束准直及光电反馈部件结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。

本实施例由温控部、调准部、壳体3、底座5及接头6构成。温控部和调准部均设置于壳体3内，壳体3固定于底座5上，壳体3内壁设置有绝热层10，壳体3底部设置L形航空接头6，以确保整体结构紧凑。温控部由激光管9、热沉7、TEC温控器件8、热管散热器1构成，激光管9安装在热沉7上，TEC温控器件8贴在热沉7上，背面安装有热管散热器1。调准部由光束准直及光电反馈部件2和二维微调机构4组成，光束准直及光电反馈部件2包括透镜筒21、采样反射镜22、光敏管套23、光敏管24、楔形筒25、冒圈26、准直透镜组27，整体安装在二维微调机构4上以实现光轴横向调整定位，达到与光束同轴。采样反射镜22与水平呈45度角经楔形筒25固定设置于透镜筒21内，在透镜筒21筒壁上、正对采样反射镜22的垂直上方开设有透光孔28，透光孔28内安装有光敏管24，准直透镜组27设置于透镜筒21一端。透光孔28为螺纹孔，且与光敏管24外设的光敏管套23相配合。二维微调机构4的结构如图2所示，它由调节框41、板簧42、准直组件支撑滑块43、调节螺杆对44构成，准直组件支撑滑块43依托在板簧42上并设置于调节框41内，调节螺杆对44以相互垂直的方向穿过调节框41两相邻边并延伸至准直组件支撑滑块43表面，通过旋动调节螺杆对44实现二维微调。

Claims (6)

1、一种半导体激光精密调准及温控装置，其特征在于：由温控部、调准部、壳体(3)、底座(5)及接头(6)构成；温控部和调准部均设置于壳体(3)内，壳体(3)固定于底座(5)上，壳体(3)底部设置航空接头(6)，温控部由激光管(9)、热沉(7)、TEC温控器件(8)、热管散热器(1)构成，激光管(9)安装在热沉(7)上，TEC温控器件(8)贴在热沉(7)上，背面再安装热管散热器(1)，调准部由光束准直及光电反馈部件(2)和二维微调机构(4)组成，光束准直及光电反馈部件(2)包括光学准直组件、光探测传感器，整体安装在二维微调机构(4)上以实现光轴横向调整定位，达到与光束同轴；二维微调机构(4)由调节框(41)、板簧(42)、准直组件支撑滑块(43)、调节螺杆对(44)构成，准直组件支撑滑块(43)依托在板簧(42)上并设置于调节框(41)内，调节螺杆对(44)以相互垂直的方向穿过调节框(41)两相邻边并延伸至准直组件支撑滑块(43)表面。

2、根据权利要求1所述的半导体激光精密调准及温控装置，其特征在于：准直组件支撑滑块(43)外侧面有两垂直面，作为导引面，通过调节螺杆对(44)实现二维微调，中心开有螺纹孔，用以固定光束准直及光电反馈部件(2)。

3、根据权利要求1或2所述的半导体激光精密调准及温控装置，其特征在于：光束准直及光电反馈部件(2)包括透镜筒(21)、采样反射镜(22)、光敏管(24)、楔形筒(25)、冒圈(26)、准直透镜组(27)；采样反射镜(22)与水平呈45度角经楔形筒(25)固定设置于透镜筒(21)内，在透镜筒(21)筒壁上、正对采样反射镜(22)的垂直上方开设有透光孔(28)，透光孔(28)内安装有光敏管(24)，准直透镜组(27)设置于透镜筒(21)一端。

4、根据权利要求1或2所述的半导体激光精密调准及温控装置，其特征在于：接头(6)呈L形。

5、根据权利要求3所述的半导体激光精密调准及温控装置，其特征在于：透光孔(28)为螺纹孔，且与光敏管(24)外设的光敏管套(23)相配合。

6、根据权利要求1或2所述的半导体激光精密调准及温控装置，其特征在于：在壳体(3)内壁设置有绝热层(10)。