CN218549069U - 泵浦源封装结构及激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种泵浦源封装结构及激光器，其中泵浦源封装结构包括设有容置腔的外壳、设于容置腔内且与外壳之间留有间隙的内壳、以及连接外壳和内壳的控温底板；外壳、内壳以及控温底板之间合围形成有隔热腔，内壳上设有安装腔，安装腔内设有与控温底板连接的激光发生模块，内壳和外壳上穿设有用于输出激光发生模块发射的激光束的光纤跳线。外壳、内壳以及控温底板之间合围形成有隔热腔，隔热腔够极大地降低外壳与内壳之间的热传导效率，将安装腔内的热量与外壳外部的热量隔绝开来，进而使得处于安装腔内的激光发生模块不容易受外壳外环境的温度的影响；激光发生模块连接在控温底板上，可以调节控温底板的温度来实现对激光发生模块的控温。

Description

泵浦源封装结构及激光器

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，更具体地说，涉及一种泵浦源封装结构，以及具有该泵浦源封装结构的激光器。

背景技术

激光器在医疗、科学研究、工业加工、军事、电子信息技术、半导体，图像显示等领域有着广泛的应用；激光器一般是通过泵浦源产生的泵浦光激发固态激光材料(即激光增益介质)，最终产生输出的激光。当激光器的工作环境温度，尤其是泵浦源周围的环境温度发生变化时，会导致激光器的输出能量、光束质量、能量稳定性等产生波动，因此需要控制泵浦源周围的环境温度至合适的温度范围内，以保证输出激光的稳定性。

相关技术中的激光器内部一般为一体的封闭式结构，泵浦源所处的环境温度的容易被激光器内部其他构件产生的热量影响，以致难以实现对泵浦源周围的环境温度的精准控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种泵浦源封装结构及激光器，以解决现有技术中存在的泵浦源周围的环境温度容易被激光器内部其他构件产生的热量影响的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

第一方面，提供一种泵浦源封装结构，包括设有容置腔的外壳、设于所述容置腔内且与所述外壳之间留有间隙的内壳、以及连接所述外壳和所述内壳的控温底板；

其中，所述外壳、所述内壳以及所述控温底板之间合围形成有隔热腔，所述内壳上设有安装腔，所述安装腔内设有与所述控温底板连接的激光发生模块，所述内壳和所述外壳上穿设有用于输出所述激光发生模块发射的激光束的光纤跳线。

通过采用上述技术方案，外壳、内壳以及控温底板之间合围形成有隔热腔，隔热腔够极大地降低外壳与内壳之间的热传导效率，将安装腔内的热量与外壳外部的热量隔绝开来，进而使得处于安装腔内的激光发生模块不容易受外壳外环境的温度的影响；同时，由于激光发生模块连接在控温底板上，可以通过调节控温底板的温度来实现对激光发生模块的控温。

在一个实施例中，所述外壳包括设于所述控温底板上的外框，以及设于所述外框上的外盖，所述外框、所述外盖以及所述控温底板之间合围形成有所述容置腔。所述内壳包括设于所述控温底板上的内框，以及设于所述内框上的内盖，所述内框、所述内盖以及所述控温底板之间合围形成有所述安装腔。

通过采用上述技术方案，外框上设置有可拆卸的外盖，以便于后续对外框内的器件进行检查和维修。内框上设置有可拆卸的内盖，以便于后续对内框内的器件进行检查和维修。

在一个实施例中，所述隔热腔由所述外框的内壁、所述外盖的内壁、所述内框的外壁，所述内盖的外壁与所述控温底板内壁合围形成。

通过采用上述技术方案，上述各构件合围形成隔热腔，将外框和外盖外侧的外部空间与内框和内盖内侧的安装腔隔离开来，进而降低安装腔与外部空间之间的热交换效率。

在一个实施例中，所述激光发生模块包括用于发射激光束的激光发生组件、设于所述激光束光路上的激光滤波器、以及设于激光束光路上且用于将所述激光束耦合至所述光纤跳线的聚焦透镜。

通过采用上述技术方案，激光发生模块发射的激光束经过激光滤波器滤掉激光束的回光后射入至聚焦透镜，聚焦透镜将该激光束聚焦耦合至光纤跳线内，激光束可以经由光纤跳线传输至特定设备，实现激光的输出。

在一个实施例中，所述外框还包括管嘴和管嘴保护套，所述管嘴设置在所述外框背离所述内框的一侧的表面上，所述光纤跳线穿设在所述管嘴内，所述管嘴上套设有所述管嘴保护套。

通过采用上述技术方案，所述管嘴保护套用于保护所述管嘴处的光纤跳线，降低光纤跳线被外力破坏的可能性。

在一个实施例中，所述隔热腔内设有抽真空管道，所述抽真空管道用于与外部抽真空设备连接。

通过采用上述技术方案，抽真空设备可以将隔热腔内抽成真空状态，使得隔热腔内可进行热传导的物质极少，进而实现其隔热功能。

在一个实施例中，所述外壳、所述内壳以及所述控温底板的表面上设有喷砂层和金属镀层。

通过采用上述技术方案，在外壳、内壳以及控温底板的表面上设置喷砂层和金属镀层；可以提升外壳、内壳以及控温底板的物理性能，增加产品的美观度。

在一个实施例中，所述隔热腔内填充有隔热介质。

在另一个实施例中，所述隔热腔内填充有阻燃介质。

通过采用上述技术方案，在隔热腔内填充隔热介质可以进一步增强隔热腔的隔热效果；在隔热腔内填充阻燃介质，可以在电子元器件起火时进行阻燃，防止火灾的蔓延。

在一个实施例中，所述控温底板背离所述激光发生模块的侧面设有散热组件。

通过采用上述技术方案，激光发生模块在工作时会产生热量，散热组件可以将激光发生模块所产生的热量传递出去，进而实现对激光发生模块的温度进行调控。

第二方面，提供一种激光器，包括激光增益介质、谐振腔以及上述技术方案中任一项所述的泵浦源封装结构，所述泵浦源封装结构用于激发所述激光增益介质，所述激光增益用于接收所述泵浦源封装结构的辐射而发射光子，所述谐振腔用于放大由所述激光增益介质发射的光子以输出连续激光或脉冲激光。

通过采用上述技术方案，由于泵浦源封装结构与谐振腔的最佳工作温度并不相同，采用本实施例提供的泵浦源封装结构可以降低谐振腔处产生的热量传递至泵浦源封装结构处的速度，进而便于对泵浦源封装结构处的温度进行调控，进而实现激光器各部件的精准控温，以保证激光输出的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的泵浦源封装结构的立体结构图；

图2是本实用新型实施例提供的泵浦源封装结构的内部结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的泵浦源封装结构的俯视图；

图4是图3中A-A处的截面剖视图。

图中各附图标记为：100、泵浦源封装结构；1、外壳；2、内壳；3、控温底板；4、隔热腔；5、激光发生模块；6、光纤跳线；7、连接器；

11、容置腔；12、外框；13、外盖；21、安装腔；22、内框；23、内盖；51、激光发生组件；52、激光滤波器；53、聚焦透镜；

121、管嘴；122、管嘴保护套；511、激光发光单元；512、快轴准直镜；513、慢轴准直镜；514、布拉格光栅；515、反射镜。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接位于另一个元件上或者间接位于另一个元件上。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接或间接连接至另一个元件。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性或指示技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行更加详细的描述：

如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型实施例提供的一种泵浦源封装结构100，包括设有容置腔11的外壳1、设于容置腔11内且与外壳1之间留有间隙的内壳2、以及连接外壳1和内壳2的控温底板3；可以理解地，本实施例对外壳1、内壳2以及控温底板3的材料不做限定，其可以为不锈钢、无氧铜等金属材料，也可以为其他非金属材料。具体地，在本实施例中外壳1和内壳2的材料优选为不锈钢材料，控温底板3的材料优选为无氧铜材料。

其中，外壳1、内壳2以及控温底板3之间合围形成有隔热腔4，内壳2上设有安装腔21，安装腔21内设有与控温底板3连接的激光发生模块5，内壳2和外壳1上穿设有用于输出激光发生模块5发射的激光束的光纤跳线6。可以理解地，一般情况下，隔热腔4内的介质为空气，空气将外壳1与内壳2隔离开来，可以降低安装腔21与外壳1外环境的热交换速率；作为本实施例的另一个变形实施例，可以在隔热腔4内增设抽真空管道，抽真空管道与抽真空设备连接，抽真空设备可以将隔热腔4内抽成真空状态，其中，真空状态是指在其间不存在物质的理想状态，在此处，该真空状态是指其间存在的物质极少的状态。基于此，再结合热学原理可知，热传导需要通过具有一定的热导系数的物质才能够进行热传导，不管是隔热腔4中是存在空气还是处于真空状态，都能够极大地防止内壳2的热量传导到外壳1上，同样地，也可以极大地防止外壳1的热量传导到内壳2上，从而起到极好的隔热效果，进而使得激光发生模块5所处的环境的温度不容易受外壳1外环境的温度的影响。需要说明地是，激光发生模块5是泵浦源的主要工作部件，控制好了激光发生模块5所处区域的温度即控制好了泵浦源的工作温度。

通过采用上述技术方案，外壳1、内壳2以及控温底板3之间合围形成有隔热腔4，隔热腔4够极大地降低外壳1与内壳2之间的热传导效率，将安装腔21内的热量与外壳1外部的热量隔绝开来，进而使得处于安装腔21内的激光发生模块5不容易受外壳1外环境的温度的影响；同时，由于激光发生模块5连接在控温底板3上，可以通过调节控温底板3的温度来实现对激光发生模块5的控温。

如图3、图4所示，作为本实施例的其中一种可选实施方式，外壳1包括设于控温底板3上的外框12，以及设于外框12上的外盖13，外框12、外盖13以及控温底板3之间合围形成有容置腔11。优选地，外盖13可拆卸连接在外框12上，具体地，外盖13通过螺丝可拆卸连接在外框12上。

通过采用上述技术方案，外框12上设置有可拆卸的外盖13，以便于后续对外框12内的器件进行检查和维修。

如图2、图3所示，作为本实施例的其中一种可选实施方式，外框12还包括管嘴121和管嘴保护套122，管嘴121设置在外壳1背离内壳2的一侧的表面上，光纤跳线6穿设在管嘴121内，管嘴121上套设有管嘴保护套122，管嘴保护套122用于保护管嘴121处的光纤跳线6，降低光纤跳线6被外力破坏的可能性。具体地，管嘴保护套122通过ND353胶水粘接固定在管嘴121上。

如图3、图4所示，作为本实施例的其中一种可选实施方式，内壳2包括设于控温底板3上的内框22，以及设于内框22上的内盖23，内框22、内盖23以及控温底板3之间合围形成有安装腔21。

通过采用上述技术方案，内框22上设置有可拆卸的内盖23，以便于后续对内框22内的器件进行检查和维修。

如图4所示，作为本实施例的其中一种可选实施方式，隔热腔4由外框12的内壁、外盖13的内壁、内框22的外壁，内盖23的外壁与控温底板3内壁合围形成。

通过采用上述技术方案，上述各构件合围形成隔热腔4，将外框12和外盖13外侧的外部空间与内框22和内盖23内侧的安装腔21隔离开来，进而降低安装腔21与外部空间之间的热交换效率。

如图2所示，作为本实施例的其中一种可选实施方式，激光发生模块5包括用于发射激光束的激光发生组件51、设于激光束光路上的激光滤波器52、以及设于激光束光路上且用于将激光束耦合至光纤跳线6的聚焦透镜53。

可以理解地，激光滤波器52用于滤掉激光束的回光，降低该回光对激光发生组件51造成损伤的可能性。

通过采用上述技术方案，激光发生模块5发射的激光束经过激光滤波器52滤掉激光束的回光后射入至聚焦透镜53，聚焦透镜53将该激光束聚焦耦合至光纤跳线6内，激光束可以经由光纤跳线6传输至特定设备，实现激光的输出。

如图2所示，作为本实施例的其中一种可选实施方式，以控温底板底面所在的平面为XY平面，激光发生组件51包括多个激光发光单元511、多个快轴准直镜512、多个慢轴准直镜513、多个布拉格光栅514以及多个反射镜515；各激光发光单元511与对应的一个快轴准直镜512、一个慢轴准直镜513、一个布拉格光栅514以及一个反射镜515位于X轴方向的同一直线上，快轴准直镜512的光轴、慢轴准直镜513的光轴以及布拉格光栅514的光轴重合，且对准相应的激光发光单元511的发光面，所有的激光发光单元511在Z轴方向上高度错落，换句话说，激光发光单元511并不是呈现出一排一字排开结构，而是彼此之间相互错开，且激光发光单元511在高度上也并不是全部或部分位于同一高度上，而是各自的高度均不相同，进而实现激光发光单元511发出的光束朝同一方向发射时互不相干涉。所有的反射镜515在Y轴方向上位于同一直线上且在Z轴方向上高度错落。同理可知，所有的反射镜515高度错落，即各反射镜515一一对应各激光发光单元511，以实现将各激光发光单元511发出的激光束偏转。

可以理解地，本实施例对激光发光单元511的种类不进行限定，激光发光单元511可以为COS或者半导体激光二极管，本实施例中激光发光单元511优选为COS。具体地，COS通过SnAgCu焊料焊接固定在控温底板3上。

可以理解地，快轴准直镜512适用于接受激光发光单元511发出的激光，将激光沿快轴方向转换成第一平行光束，并输出第一平行光束。具体地，该快轴准直镜512为具有消球差功能的非球面透镜或双胶合透镜。可以理解地，慢轴准直镜513适用于接受第一平行光束，并将第一平行光束沿慢轴方向转换成第二平行光束。该慢轴准直镜513为具有消球差功能的非球面透镜或双胶合透镜。消球差功能可同时消除球面像差和慧星像差，进而进一步提高光束质量。

可以理解地，体布拉格光栅514可以将一部分入射激光按照原入射光路反馈回激光发光单元511的源区中，实现激光发光单元511的输出波长锁定，进而实现激光的窄光谱输出。

如图3、图4所示的实施例，可以理解地，所有的激光发光单元511在Z轴方向上高度错落，使得每个激光发光单元511发射的激光彼此高度不同且在XY平面上相互错落。具体地，如图4所示，控温底板3上形成有高低不同的阶梯，各激光发光单元511分别布置在各阶梯上，激光发光单元511由单一的平面布置变为空间立体布置，由此以能保证所有的激光发光单元511在控温底板3上呈立体塔形布置，进而使得各激光发光单元511的光路在Z轴方向上相互错开，使得各光路相互独立，避免产生干涉。

可以理解地，所有的反射镜515在Y轴方向上位于同一直线上且在Z轴方向上高度错落，所有的反射镜515在Y轴方向上位于同一直线上，使得各反射镜515的光路可以在同一直线方向上进行汇聚；所有的反射镜515在Z轴方向上高度错落，使得各反射镜515反射的光路相互独立，避免产生干涉。

具体地，快轴准直镜512、慢轴准直镜513、布拉格光栅514、反射镜515通过UV3410胶水胶粘固定在控温底板3上。

通过采用上述技术方案，激光发生模块5发射的激光束经过快轴准直镜512实现其在快轴方向上准直，然后经过慢轴准直镜513实现其在慢轴方向上准直，接下来经过布拉格光栅514实现其波长的锁定，最后被反射镜515反射至聚焦透镜53处进行耦合；各快轴准直镜512、各慢轴准直镜513、各布拉格光栅514以及各反射镜515的型号规格以及位置关系可根据不同的激光输出要求进行定制，以实现输出符合设计要求的激光。

如图2所示，作为本实施例的其中一种可选实施方式，泵浦源封装结构100还包括连接器7，连接器7穿设于外壳1和内壳2的侧壁上，连接器7与激光发生模块5电性连接，连接器7用于将外部设备的电信号传递至激光发生模块5。具体地，本实施例中的连接器7优选为玻璃绝缘子，玻璃绝缘子由外部的玻璃绝缘层和其内布置的导线构成，该导线的一端延伸至与各激光发光单元511电性连接，该导线的另一端与外部电源设备连接，以便于外部电源设备为各激光发光单元511供电，进而实现各激光发光单元511的正常工作。

通过采用上述技术方案，连接器7将外部电源设备与激光发生模块5电性连接，可以实现外部电源设备为激光发生模块5进行供电，进而保证激光发生模块5可以正常工作。

作为本实施例的其中一种可选实施方式，在一个实施例中，外壳1、内壳2以及控温底板3的表面上设有喷砂层(未图示)和金属镀层(未图示)。可以理解地，喷砂层通过喷砂工艺形成，喷砂能把工件表面的锈皮等一切污物清除，以便于后续电镀粘附金属镀层；金属镀层通过电镀工艺形成，具体地，本实施例中的镀层金属优选为金或镍。镀镍可以增加外壳1、内壳2以及控温底板3的耐磨性,其次可以提升外观的美观度。镀金可以增加外壳1、内壳2以及控温底板3耐高温的性能，具有很好的抗变色性能，也可以提升外观的美观度。

通过采用上述技术方案，在外壳1、内壳2以及控温底板3的表面上设置喷砂层和金属镀层；可以提升外壳1、内壳2以及控温底板3的物理性能，增加产品的美观度。

作为本实施例的其中一种可选实施方式，在一个实施例中，隔热腔4内填充有隔热介质(未图示)，隔热介质包括但不限于云母片或气凝胶等；在另一个实施例中，隔热腔4内填充有阻燃介质(未图示)，阻燃介质可以为固态粉末状阻燃剂或者为内含阻燃剂的微型胶囊。其中阻燃剂包括有机阻燃剂、无机阻燃剂或无机阻燃剂和有机阻燃剂混合形成的混合阻燃剂。其具体成分为本领域技术人员所熟知的现有技术，本实施例中对此不再进行赘述。需要说明地是，该阻燃介质应当优选为热传导效率不高的物质，以实现在不影响隔热效果的前提下实现阻燃。

通过采用上述技术方案，在隔热腔4内填充隔热介质可以进一步增强隔热腔4的隔热效果；在隔热腔4内填充阻燃介质，可以在电子元器件起火时进行阻燃，防止火灾的蔓延。

作为本实施例的其中一种可选实施方式，控温底板3背离激光发生模块5的侧面设有散热组件(未图示)。可以理解地，散热组件包括但不限于：水冷散热装置、风冷散热装置等。

通过采用上述技术方案，激光发生模块5在工作时会产生热量，散热组件可以将激光发生模块5所产生的热量传递出去，进而实现对激光发生模块5的温度进行调控。

本实施例还提供一种激光器，包括激光增益介质、谐振腔以及上述实施例中任一种的泵浦源封装结构100，该泵浦源封装结构100具有上述任一实施例中的泵浦源封装结构100的有益效果，泵浦源封装结构100用于激发激光增益介质，激光增益用于接收泵浦源封装结构100的辐射而发射光子，谐振腔用于放大由激光增益介质发射的光子以输出连续激光或脉冲激光。

通过采用上述技术方案，由于泵浦源封装结构100与谐振腔的最佳工作温度并不相同，采用本实施例提供的泵浦源封装结构100可以降低谐振腔处产生的热量传递至泵浦源封装结构100处的速度，进而便于对泵浦源封装结构100处的温度进行调控，进而实现激光器各部件的精准控温，以保证激光输出的稳定性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种泵浦源封装结构，其特征在于，包括设有容置腔的外壳、设于所述容置腔内且与所述外壳之间留有间隙的内壳、以及连接所述外壳和所述内壳的控温底板；

其中，所述外壳、所述内壳以及所述控温底板之间合围形成有隔热腔，所述内壳上设有安装腔，所述安装腔内设有与所述控温底板连接的激光发生模块，所述内壳和所述外壳上穿设有用于输出所述激光发生模块发射的激光束的光纤跳线。

2.如权利要求1所述的泵浦源封装结构，其特征在于，所述外壳包括设于所述控温底板上的外框，以及设于所述外框上的外盖，所述外框、所述外盖以及所述控温底板之间合围形成有所述容置腔；所述内壳包括设于所述控温底板上的内框，以及设于所述内框上的内盖，所述内框、所述内盖以及所述控温底板之间合围形成有所述安装腔。

3.如权利要求2所述的泵浦源封装结构，其特征在于，所述隔热腔由所述外框的内壁、所述外盖的内壁、所述内框的外壁，所述内盖的外壁与所述控温底板内壁合围形成。

4.如权利要求2所述的泵浦源封装结构，其特征在于，所述外框还包括管嘴和管嘴保护套，所述管嘴设置在所述外框背离所述内框的一侧的表面上，所述光纤跳线穿设在所述管嘴内，所述管嘴上套设有所述管嘴保护套。

5.如权利要求1所述的泵浦源封装结构，其特征在于，所述激光发生模块包括用于发射激光束的激光发生组件、设于所述激光束光路上的激光滤波器、以及设于激光束光路上且用于将所述激光束耦合至所述光纤跳线的聚焦透镜。

6.如权利要求1所述的泵浦源封装结构，其特征在于，所述隔热腔内设有抽真空管道，所述抽真空管道用于与外部抽真空设备连接。

7.如权利要求1所述的泵浦源封装结构，其特征在于，所述外壳、所述内壳以及所述控温底板的表面上设有喷砂层和金属镀层。

8.如权利要求1所述的泵浦源封装结构，其特征在于，所述隔热腔内填充有隔热介质和/或阻燃介质。

9.如权利要求1所述的泵浦源封装结构，其特征在于，所述控温底板背离所述激光发生模块的侧面设有散热组件。

10.一种激光器，其特征在于，包括激光增益介质、谐振腔以及如权利要求1至9任一项所述的泵浦源封装结构，所述泵浦源封装结构用于激发所述激光增益介质，所述激光增益用于接收所述泵浦源封装结构的辐射而发射光子，所述谐振腔用于放大由所述激光增益介质发射的光子以输出连续激光或脉冲激光。

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