ЛАЗЕР

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам для генерации стимулированного излучения, и может быть использована для создания лазеров, предназначенных для использования в составе перемещающихся изделий.
Известен лазер (Л) [1], включающий блок питания и электрически связанный с ним излучатель, содержащий активный элемент, зеркала резонатора и установленный на термостабилизаторе лазерный диод в качестве источника оптической накачки. Однако при средних и больших мощностях накачки Л требуется сложная конструкция термостабилизатора.
Средние и большие мощности накачки позволяет обеспечить Л [2], являющийся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбранный в качестве прототипа.
Л содержит блок питания, включающий печатную плату и радиатор с радиоэлементами, и излучатель, включающий активный элемент, металлическое основание с установленными на нем в качестве источника оптической накачки одним или несколькими излучающими диодами, при этом выход блока питания электрически связан с входом излучателя, теплообменник и установленный между металлическим основанием и теплообменником термоэлектрический элемент.
В связи с раздельной компоновкой составных частей такой Л имеет большой занимаемый объем.
Задачей полезной модели является уменьшение занимаемого объема Л.
Предложен лазер, содержащий блок питания, включающий печатную плату и радиатор с радиоэлементами, и излучатель, включающий активный элемент, металлическое основание с установленными на нем в качестве источника оптической накачки одним или несколькими излучающими диодами, при этом первый выход блока питания электрически связан с первым входом излучателя.
Новизна состоит в том, что в лазере излучатель дополнительно содержит термодатчик, выход которого электрически связан с входом блока питания, и устройство нагревания активного элемента, выполненное в виде металлической пластины с установленными на ней одним или несколькими электрическими нагревательными элементами, силовые выводы которых электрически связаны с вторым выходом блока питания, в качестве металлического основания используется металлический корпус излучателя, имеющий плоскую наружную посадочную поверхность и параллельную ей первую плоскую внутреннюю поверхность, металлический корпус выполнен с поперечным бортом, содержащим параллельную плоской наружной посадочной поверхности вторую плоскую внутреннюю поверхность, на которой установлены радиатор с радиоэлементами и металлическая пластина устройства нагревания активного элемента, а печатная плата с одного конца прикреплена к радиатору с радиоэлементами, а с другого конца прикреплена к поперечному борту, активный элемент расположен между металлической пластиной устройства нагревания активного элемента и первой плоской внутренней поверхностью металлического корпуса, в поперечном борте выполнена ниша, открытая со стороны второй плоской внутренней поверхности металлического корпуса и имеющая плоскую внутреннюю поверхность, параллельную плоской наружной посадочной поверхности металлического корпуса, при этом термодатчик установлен в нише с тепловым контактом с плоской внутренней поверхностью ниши.
Активный элемент лазера может быть выполнен в виде активного волоконного световода.
Печатная плата может быть прикреплена к поперечному борту через промежуточные элементы.
Обращенная к активному элементу поверхность металлической пластины устройства нагревания активного элемента может быть выполнена с лакокрасочным покрытием.
Тепловой контакт термодатчика с плоской внутренней поверхностью ниши может быть выполнен через промежуточные элементы.
Дополнительное введение в излучатель лазера термодатчика, выход которого электрически связан с входом блока питания, и устройства нагревания активного элемента, выполненного в виде металлической пластины с установленными на ней одним или несколькими электрическими нагревательными элементами, силовые выводы которых электрически связаны с вторым выходом блока питания, позволяет установить оптимальный температурный режим активного элемента для получения максимальных энергетических характеристик Л, и таким образом, уменьшить время установления энергетических характеристик Л при работе его при температурах окружающей среды ниже 0°С.
Использование в качестве металлического основания металлического корпуса излучателя, имеющего плоскую наружную посадочную поверхность и параллельную ей первую плоскую внутреннюю поверхность, позволяет, во-первых, отводить при работе на металлический корпус излучателя тепло от одного или нескольких излучающих диодов накачки, во-вторых, установить излучатель плоской наружной посадочной поверхностью на плоскую наружную посадочную поверхность изделия применения, в-третьих, уменьшить объем, занимаемый излучателем Л.
Выполнение металлического корпуса с поперечным бортом, содержащим параллельную плоской наружной посадочной поверхности вторую плоскую внутреннюю поверхность, на которой установлены радиатор с радиоэлементами и металлическая пластина устройства нагревания активного элемента, и крепление печатной платы с одного конца к радиатору с радиоэлементами, а с другого конца к поперечному борту, расположение активного элемента между металлической пластиной устройства нагревания активного элемента и первой плоской внутренней поверхностью металлического корпуса, позволяет уменьшить объем, занимаемый Л.
Выполнение в поперечном борте металлического корпуса ниши, открытой со стороны второй плоской внутренней поверхности металлического корпуса и имеющей плоскую внутреннюю поверхность, параллельную плоской наружной посадочной поверхности металлического корпуса, установка термодатчика в нише с тепловым контактом с плоской внутренней поверхностью ниши, позволяет уменьшить объем, занимаемый Л.
Возможный вариант выполнения лазера с активным элементом в виде активного волоконного световода позволяет эффективно использовать объем излучателя Л и уменьшить объем, занимаемый Л.
Возможный вариант выполнения лазера с креплением печатной платы к поперечному борту через промежуточные элементы позволяет эффективно использовать объем излучателя Л, применив в качестве промежуточных элементов элементы конструкции излучателя Л.
Возможное выполнение в лазере обращенной к активному элементу поверхности металлической пластины с лакокрасочным покрытием позволяет увеличить излучательную способность устройства нагревания, и таким образом, способствует уменьшению времени установления оптимального температурного режима активного элемента, тем самым способствует уменьшению времени установления энергетических характеристик Л при работе его при температурах ниже 0°С.
Возможное выполнение в лазере теплового контакта термодатчика с плоской внутренней поверхностью ниши через промежуточные элементы позволяет обеспечить тепловой контакт термодатчика с металлическим корпусом во всем диапазоне эксплуатационных температур.
Полезная модель поясняется чертежом. На фигуре представлена схема лазера.
Л содержит блок питания 1, включающий печатную плату 2 и радиатор 3 с радиоэлементами (не показаны), и излучатель 4, первый вход которого электрически связан с первым выходом блока питания 1. Излучатель 4 включает активный элемент 5, изготовленный из алюминия металлический корпус 6 (использующийся в качестве металлического основания), 4 излучающих диода 7 (показаны 2 диода) в качестве источника оптической накачки, устройство нагревания активного элемента 5, выполненное в виде металлической пластины 8 с установленными на ней двумя электрическими нагревательными элементами 9, в качестве которых используются активные сопротивления, силовые выводы которых электрически связаны с вторым выходом блока питания 1, термодатчик 10, выход которого электрически связан с входом блока питания 1, предназначенный для выдачи сигнала, пропорционального температуре окружающей среды.
Металлический корпус 6 излучателя 4 имеет плоскую наружную посадочную поверхность 11 и параллельную ей первую плоскую внутреннюю поверхность 12, и выполнен с поперечным бортом 13, содержащим параллельную плоской наружной посадочной поверхности 11 вторую плоскую внутреннюю поверхность 14, на которой установлены радиатор 3 с радиоэлементами и металлическая пластина 8 устройства нагревания активного элемента 5, а печатная плата 2 с одного конца винтом 15 через шайбу 16 прикреплена к радиатору 3 с радиоэлементами, а с другого конца винтом 17 через промежуточный элемент 18 (цилиндр из непроводящего материала) прикреплена к второй плоской внутренней поверхности 14 поперечного борта 13.
В поперечном борте 13 выполнена ниша 19, открытая со стороны второй плоской внутренней поверхности 14 металлического корпуса 6 и имеющая плоскую внутреннюю поверхность 20, параллельную плоской наружной посадочной поверхности 11 металлического корпуса 6, при этом термодатчик 10 установлен на пластине 21 в нише 19 с тепловым контактом с плоской внутренней поверхностью 20 ниши 19. Пластина 21 закреплена на второй плоской внутренней поверхности 14 металлического корпуса 6.
Возможно выполнение теплового контакта термодатчика 10 с плоской внутренней поверхностью 20 ниши 19 через промежуточные элементы, например, прокладки из теплопроводящего материала.
Активный элемент 5 в виде активного волоконного световода расположен между металлической пластиной 8 устройства нагревания активного элемента 5 и первой плоской внутренней поверхностью 12 металлического корпуса 6. При этом обращенная к активному элементу 5 поверхность 22 металлической пластины 8 выполнена с лакокрасочным покрытием.
Л работает следующим образом.
Блок питания 1 обеспечивает электрический ток накачки излучающих диодов 7 и электрический ток через активные сопротивления 9 устройства нагревания активного элемента 5. Излучение излучающих диодов 7 накачивает активный элемент 5 в виде активного волоконного световода. Излучение генерации Л выходит через конец активного волоконного световода с полупрозрачным зеркалом.
В процессе работы часть электрической мощности, потребляемой излучающими диодами 7, переходит в тепловую. Излучающие диоды 7 нагреваются, тепло их кондуктивным путем переходит в металлический корпус 6 излучателя 4, который в свою очередь рассеивает его в окружающее пространство, а через плоскую наружную посадочную поверхность 11 передает его на изделие, на котором установлен Л. Радиатор 3 с радиоэлементами передает тепло от радиоэлементов металлическому корпусу 6 излучателя 4, который в свою очередь рассеивает его в окружающее пространство.
При температурах окружающей среды ниже 0°С по сигналу, поступающему с термодатчика 10, блок питания 1 обеспечивает электрический ток через нагревательные элементы 9, которые нагревают металлическую пластину 8, дополнительно нагревающую в свою очередь активный элемент 5. В связи с нагреванием активного элемента 5 как излучением накачки, так и устройством нагревания активного элемента, уменьшается время установления оптимального температурного режима активного элемента 5, соответственно, уменьшается время установления энергетических характеристики Л.
Таким образом, обеспечивается уменьшение времени установления энергетических характеристики Л при работе его при температурах окружающей среды ниже 0°С.
В связи с компактным расположением блока питания 1 и излучателя 4, в котором компактно расположены активный элемент 5, излучающие диоды 7, устройство нагревания активного элемента 5, термодатчик 10, созданная конструкция обеспечивает уменьшение занимаемого объема Л.
Использованные источники информации:
1. Квантовая электроника, 2001, т.31, №8, с.663.
2. Квантовая электроника, 2002, т.32, №3, с.206 (прототип).