ИЗЛУЧАТЕЛЬ ЛАЗЕРА

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам для генерации стимулированного излучения, и может быть использована для создания лазеров, применяющихся в составе изделий, имеющих корпус с большой теплоемкостью.
Известен излучатель лазера (ИЛ) [1], включающий активный элемент, зеркала резонатора, источник оптической накачки, выполненный в виде установленного на термостабилизаторе лазерного диода. Однако, при средних и больших мощностях накачки ИЛ требуется сложная конструкция термостабилизатора.
Средние и большие мощности накачки позволяет обеспечить ИЛ [2], являющийся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбранный в качестве прототипа.
ИЛ содержит активный элемент, источник оптической накачки, выполненный в виде одного или нескольких излучающих диодов, установленных на металлическом основании, теплообменник в виде радиатора и установленный между металлическим основанием и теплообменником термоэлектрический элемент, при этом металлическое основание закреплено на радиаторе и имеет тепловую связь с ним через термоэлектрический элемент.
Во время работы ИЛ излучающие диоды нагреваются и передают тепло металлическому основанию, термоэлектрический элемент переносит тепло от него на теплообменник, который рассеивает его в окружающее пространство путем теплообмена с воздухом.
Однако, в случае применения ИЛ в составе изделий применения, имеющих свой корпус или узлы с достаточно большой теплоемкостью, описанная в [2] конструкция ИЛ неоправданно сложна.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции ИЛ при обеспечении хорошего теплообмена с изделием применения.
Предложен ИЛ, включающий активный элемент, источник оптической накачки, выполненный в виде одного или нескольких излучающих диодов, установленных на металлическом основании.
Новизна состоит в том, что ИЛ снабжен металлическим корпусом, выполняющем функции металлического основания и теплообменника, источник оптической накачки размещен на внутренней поверхности металлического корпуса с возможностью теплообмена, при этом металлический корпус ИЛ имеет плоскую установочную поверхность со средней высотой неровностей профиля Ra не более 4 мкм и элементы крепления, предназначенные для установки и крепления ИЛ на плоской установочной поверхности изделия применения и теплообмена с ним.
Элементы крепления могут включать отверстия в металлического корпусе или выступы металлического корпуса, имеющие отверстия, и плоскую установочную поверхность, совпадающую с плоскостью установочной поверхности металлического корпуса.
Снабжение излучателя металлическим корпусом, выполняющем функции металлического основания и теплообменника, и размещение источника оптической накачки на внутренней поверхности металлического корпуса с возможностью теплообмена, позволяет устанавливать источник оптической накачки на металлический корпус и отводить при работе излучателя на металлический корпус тепло от источника оптической накачки.
Наличие при этом у металлического корпуса ИЛ плоской установочной поверхности со средней высотой неровностей профиля Ra не более 4 мкм и элементов крепления, предназначенных для установки и крепления ИЛ на плоской установочной поверхности изделия применения и теплообмена с ним, позволяет, во-первых, обеспечить надежный тепловой контакт плоской установочной поверхности металлического корпуса ИЛ с плоской установочной поверхностью изделия применения ИЛ, во-вторых, эффективно отводить на изделие применения ИЛ через плоскую установочную поверхность металлического корпуса ИЛ тепло от него.
Таким образом, предложенное решение позволяет упростить конструкцию ИЛ при обеспечении хорошего теплообмена с изделием применения.
Возможное наличие в элементах крепления отверстий в металлическом корпусе или в выступах металлического корпуса и плоской установочной поверхности, совпадающей с плоскостью установочной поверхности металлического корпуса, позволяет закрепить металлический корпус ИЛ на изделии применения ИЛ и при этом увеличить площадь контакта плоской установочной поверхности металлического корпуса ИЛ с плоской установочной поверхностью изделия применения ИЛ, что ведет к улучшению теплоотвода от плоской установочной поверхности металлического корпуса ИЛ к плоской установочной поверхности изделия применения ИЛ.
Полезная модель поясняется чертежом. На фигуре представлена часть металлического корпуса ИЛ с установленными элементами ИЛ, расположенная на плоской установочной поверхности изделия применения ИЛ.
ИЛ содержит изготовленный из алюминия металлический корпус 1, источник оптической накачки, выполненный в виде двух излучающих диодов 2, установленных на внутренней поверхности металлического корпуса 1 с возможностью теплообмена, активный элемент 3 в виде активного волоконного световода с зеркалами на концах, в который вводится через стыковочные элементы излучение излучающих диодов 2. Металлический корпус 1 ИЛ имеет плоскую установочную поверхность 4 со средней высотой неровностей профиля Ra не более 1,6 мкм и элементы крепления 5 и 6. Плоская установочная поверхность 4 обеспечивает эффективный теплоотвод от металлического корпуса 1 при шероховатости поверхности со средней высотой неровностей профиля Ra не более 4 мкм.
Элементы крепления 5 и 6 содержат отверстия в металлическом корпусе 1 ИЛ и выступы металлического корпуса 1 ИЛ, имеющие отверстия 7, и плоскую установочную поверхность 8, совпадающую с плоскостью установочной поверхности 4 металлического корпуса 1 ИЛ. Возможны и иные варианты выполнения элементов крепления.
В других возможных вариантах выполнения элементы крепления могут быть выполнены в виде вырезов в металлическом корпусе 1 ИЛ с отверстиями в оставшейся части упомянутого металлического корпуса 1.
ИЛ работает следующим образом.
ИЛ болтами (не показаны), проходящими через отверстия в элементах крепления 5 и отверстия 7 в выступах в элементах крепления 6 металлического корпуса 1 ИЛ, прикреплен к плоской установочной поверхности 9 изделия применения ИЛ (ответные детали крепления на изделии применения не показаны). При этом обеспечивается плотное прилегание плоской установочной поверхности 9 изделия применения ИЛ с плоской установочной поверхностью 4 металлического корпуса 1 ИЛ и с плоской установочной поверхностью 8 элементов крепления 5 и 6. Соответственно, обеспечивается эффективный теплоотвод от металлического корпуса 1 ИЛ к изделию применения ИЛ.
Блок питания (не показан) обеспечивает электрический ток накачки излучающих диодов 2, излучение которых накачивает активный элемент 3. Излучение генерации ИЛ выходит наружу через конец активного элемента 3 в виде активного волоконного световода с выходным зеркалом.
В процессе работы ИЛ часть электрической мощности, потребляемой излучающими диодами 2 и не излучаемой в виде излучения, переходит в тепловую. Излучающие диоды 2 нагреваются, тепло от них кондуктивным путем переходит в металлический корпус 1 ИЛ, который в свою очередь передает его через плоскую установочную поверхность 4 на плоскую установочную поверхность 9 изделия применения ИЛ.
При этом, так как выделяемое тепло переходит на металлический корпус 1 ИЛ, и от него переходит на корпус или другой массивный узел изделия применения ИЛ, температура излучающих диодов 2 поддерживается в допустимых пределах.
Таким образом, достигается упрощение конструкции ИЛ при обеспечении хорошего теплообмена с изделием применения.
Использованные источники информации:
1. Квантовая электроника, 2001, т.31, №8, с.663.
2. Квантовая электроника, 2002, т.32, №3, с.205-209. - Прототип.