ЛАЗЕРНЫЙ МОДУЛЬ

Полезная модель относится к оптико-электронным приборам, в частности к малогабаритным лазерным источникам света, и может быть использовано в оптических приборах, предназначенных, например, для проведения метрологических измерений.
Известен лазерный модуль, включающий полый цилиндрический корпус, линзу, расположенную в держателе, закрепленном в передней части корпуса модуля, лазерный диод с выводами, расположенный в корпусе на одной оптической оси с линзой, плату с электронной схемой для управления лазерным диодом, соединенную с выводами лазерного диода, расположенную за пределами корпуса и закрепленную со стороны его открытой задней торпевой поверхности (Патент США № 5,394,430 МПК: H01S 3/08).
Данный модуль излучает тонкий, коллимированный лазерный луч и может использоваться, например, для метрологических измерений. Однако конструкция модуля не является герметичной, расположенная за пределами корпуса плата с электронной схемой, делает конструкцию модуля хрупкой и ненадежной, а лазерный диод, состоящий из основания, на котором расположен лазерный кристалл и крышка, контактирует с корпусом модуля только передней частью поверхности основания. При этом в данной конструкции отсутствует длемент прижима диода к корпусу. Такая конструкция не обеспечивает хорошего теплоотвода для лазерного диода, что уменьшает его ресурс при непрерывном режиме работы.
РЬвестен также лазерный модуль, включающий расположенные в полом цилиндрическом корпусе, линзу, закрепленную с помощью резиновых колец в держателе, расположенном в передней части корпуса модуля, лазерный диод с выводами, плату с электронной схемой для управления лазерным диодом, соединенную с выводами лазерного диода и закрепленную в задней части корпуса. При этом между держателем линзы и лазерным диодом расположена пружина, которая не допускает смещения лазерного диода относительно линзы (Патент США № 5,878,073, МПК: H01S 3/08).
Описанный модуль также может использоваться, например, для метрологических измерений и в отличие от предыдущего модуля имеет более компактную и надежную конструкцию. Однако, лазерный диод, состоящий из основания, на котором расположен лазерный кристалл и крьппка, также как и в предыдущей модели, контактирует с корпусом модуля только передней частью поверхности основания, что не обеспечивает должного теплоотвода для лазерного диода, и таким образом уменьшает его ресурс при
непрерьшном режиме работы. Кроме того, модуль имеет негерметичную конструкцию, что ограничивает его область применения.
Наиболее близким к заявляемому является лазерный модуль, содержащий полый цилиндрический корпус, в котором на одной оптической оси расположены оптическая система, закрепленная в держателе, ввинчивающимся в корпус с его передней стороны и лазерный диод с выводами, электронную схему управления лазерным диодом, которая электрически соединена с выводами лазерного диода, и заглушку, закрепленную со стороны задней торцевой поверхности корпуса. Лазерный диод представляет собой основание, на котором закреплен лазерный кристалл, закрытый крыщкой. При этом корпус модуля является первым электрическим контактом для подачи питания на драйвер и лазерный диод, а в заглупже расположен второй электрический контакт (Патент США № 5,121,188, МПК: H01L 23/04).
Недостатком указанного устройства является также отсутствие надежного теплового и механического контакта между основанием лазерного диода и корпусом модуля, приводящее к перегреву лазерного диода во время работы и сокращению вследствие этого его времени наработки. Кроме того, использование корпуса модуля в качестве одного из электрических контактов для подачи питания ограничивает область применения лазерного модуля такой конструкции.
Задача предлагаемого рещения заключается в повышении надежности устройства, за счет увеличения ресурса работы лазерного диода и повьппения механической прочности устройства. Это достигается путем изменения конструкции модуля в целом и узла крепления лазерного диода, обеспечивающих надежный тепловой и механический контакт лазерного диода с корпусом модуля.
Поставленная задача решается тем, что в лазерном модуле, содержащем полый цилиндрический корпус, в котором на одной оптической оси расположены оптическая система и лазерный диод с выводами, подключенными к электронной схеме управления, согласно заявляемого решения, корпус выполнен из двух частей, в одной из которых расположена оптическая система и лазерный диод, а в другой - электронная схема управления, при этом диод снабжен прижимным элементом, обеспечивающим тепловой контакт лазерного диода и корпуса и имеющим отверстие для выводов лазерного диода.
При этом части корпуса лазерного модуля имеют резьбовое соединение.
Изобретение поясняется чертежом, на котором схематически представлен заявляемый лазерный модуль.
..
2- электронная схема управления,
3- прижимной элемент (гайка),
4- лазерный диод,
5- передняя часть корпуса,
6- оптическая система,
7- проводники питания,
8- герметизирующий элемент.
Лазерный модуль представляет собой корпус, состоящий из двух частей передней - 5 и задней - 1. В передней части корпуса 5 расположены лазерный диод 4, содержащий встроенный фотодиод обратной связи и излучающий кристалл, закрепленные на основании и закрытые крьппкой, прижимной элемент в виде гайки 3, обеспечивающий надежный механический контакт лазерного диода 4 с передней частью корпуса 5, и как следствие - надежный тепловой контакт задней части поверхности основания лазерного диода 4 с передней частью корпуса 5, играющего роль естественного теплоотвода. В передней части корпуса 5 также расположена оптическая система 6, состоящая из одной или более линз, формирующая лазерное излучение в пучок заданной формы. В задней части корпуса 1, играющей роль защитного кожуха, размещена электронная схема управления 2 лазерным диодом 4, представляющая собой сформированную, например, на поликоровой плате электрическую схему, поддерживающую постоянную мощность излучения лазерного диода. В торце задней части корпуса 1 выполнено отверстие в котором с помощью герметизирующего элемента 8 закреплены проводники питания 7. Передняя и задняя часть корпуса представляют собой полые цилиндры, сочленяемые с помощью резьбового соединения.
Устройство работает следующим образом.
На электронную схему управления 2 лазерным диодом 4 подаётся напряжение питания. Электронная схема поддерживает постоянную мощность излучения лазерного кристалла, благодаря наличию обратной связи с фотодиодом. Обратная связь осуществляется следующим образом, например, при уменьщении мощности излучения вследствие нагревания лазерного кристалла происходит изменение тока фотодиода, электронная схема 2 увеличивает ток накачки, подаваемый на лазерный кристалл, пропорционально изменивщемуся току фотодиода, уровень испускаемой оптической мощности увеличивается, оставаясь, таким образом, постоянным. Кроме поддержания заданного уровня оптической мощности лазерного диода 4 электронная схема управления 2 выполняет ещё и защитные функции, отключая лазерный диод 4 при создании ситуации, способной привести к выходу его из строя. Питание на электронную схему подается с
Мв;(3
помощью двух проводников 7 через отверстие в задней части корпуса 1. Причем место выхода проводников из корпуса гереметизируется с помощью элемента 8, выполненного например, из эластичного материала.
Выходящее из лазерного диода 4 излучение попадает в оптическую систему 6, находящуюся внутри передней части корпуса 5. Оптическая система 6 позволяет формировать пучок с заданными параметрами расходимости. Используя коллимирующую оптическую систему, состоящую из одной или нескольких линз, можно получить пучок с расходимостью порядка 0,5-2 мрад., представляющий собой в сечении круг или эллипс. При расположении, например, цилиндрической линзы после коллимирующей оптической системы можно получить пучок, имеющий расходимость порядка 0,5-2 мрад в плоскости параллельной оси цилиндрической линзы и 0,5-2 рад в плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической линзы. При этом сечение пучка будет иметь форму линии.
Таким образом, заявляемая конструкция позволяет увеличить ресурс работы лазерного модуля по сравнению с известными аналогами на 15-30%. Конструкция модуля в целом является более устойчивой к механическим воздействиям, при этом обеспечение герметичности корпуса распшряет области применения данной конструкции.