一种温度监控的体布拉格光栅装置及半导体激光器

摘要

本实用新型属于激光技术领域，尤其涉及一种温度监控的体布拉格光栅装置，应用于单片VBG锁波长的激光器中，温度监控的体布拉格光栅装置包括散热组件和VBG，散热组件设置于VBG的四周，VBG嵌入散热组件内；热感应组件，其设置于散热组件上，热感应组件至少部分与VBG接触，热感应组件被配置为检测VBG的温度。还提供了一种半导体激光器，包括上述的温度监控的体布拉格光栅装置。本实用新型的温度监控的体布拉格光栅装置解决了当激光器采用单片VBG锁波长技术时，避免VBG温度过高，导致VBG出现析晶而失效的问题。

说明书

技术领域

本实用新型属于激光技术领域，尤其涉及一种温度监控的体布拉格光栅装置及半导体激光器。

背景技术

中、高功率锁波长半导体激光器具有窄线宽，体积小，效率高，寿命长等优点，是光纤激光器及固体激光器主要的泵浦源。由于直接应用于半导体激光工业加工领域，以及伴随着大功率光纤激光器的需求的增加，对半导体激光器有输出功率和光束质量有着更高的需求。

目前中、高功率锁波长半导体激光器主要采用外腔光反馈技术，大多使用体布拉格光栅(Volume Bragg Grating，简称VBG)来实现半导体芯片的波长锁定，如图1所示。但由于VBG2’制造工艺复杂，其价格也异常高。使用多个小片VBG2’进行波长锁定的成本也较高，因此，如图2所示，推动了单片VBG2锁波长技术的发展，但因VBG2材料原因，温升较高，不仅会对激光器输出的中心波长，线宽产生影响，也会VBG2的材料产生析晶，导致VBG2损坏无法使用。对激光器长期可靠性产生影响，限制了其在高功率锁波长半导体激光器上的发展。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种温度监控的体布拉格光栅装置，解决了当激光器采用单片VBG锁波长技术时，避免VBG温度过高，导致VBG出现析晶而失效的问题。

本实用新型中还提供了一种半导体激光器，应用上述温度监控的体布拉格光栅装置，此激光器成本低，且工作状态稳定，可靠，使用寿命长。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种温度监控的体布拉格光栅装置，应用于单片VBG锁波长的激光器中，所述温度监控的体布拉格光栅装置包括：

散热组件和VBG，所述散热组件设置于所述VBG的四周，所述VBG嵌入所述散热组件内；

热感应组件，其设置于所述散热组件上，所述热感应组件至少部分与所述VBG接触，所述热感应组件被配置为检测所述VBG的温度。

优选地，所述VBG铆压于所述散热组件。

优选地，所述散热组件为金属散热框，所述金属散热框一体成型。

优选地，所述金属散热框的两侧的侧边框上设置有散热齿，所述热感应组件设置于所述金属散热框的顶框。

优选地，所述散热齿沿所述侧边框均匀分布。

优选地，所述热感应组件包括：

热敏电阻，其设置于所述VBG的上端面，所述热敏电阻被配置为检测所述VBG的温度；

控制电路组件，所述热敏电阻连接于所述控制电路组件，所述热敏电阻检测所述VBG的温度信息实时传递至所述控制电路组件。

优选地，所述热敏电阻的热感应部粘接于所述VBG的上端面。

优选地，所述热感应组件与所述散热组件之间设置有绝缘片。

优选地，所述金属散热框的内壁设置有台阶面，所述VBG设置于所述台阶面上。

本实施例中还提供了一种半导体激光器，包括所述的温度监控的体布拉格光栅装置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型中在VBG的外周设置散热组件，VBG在工作过程中产生的热量均通过散热组件散出，利用热感应组件检测VBG的温度，对VBG的温度实时监控，保证VBG的温度稳定，以够减少激光器输出中心波长偏移，减少半导体激光器的输出线宽，确保激光器的工作状态稳定。

VBG在工作过程中，通过对VBG进行散热，保证VBG的工作温度处于正常状态，能够增加VBG的使用寿命，提升利用单片VBG锁波长的激光器的可靠性。

相比其他的风冷以及水冷散热装置，本实用新型中的温度监控的体布拉格光栅装置，具有体积小，易于封装，稳定性高等优点，保证半导体激光器的气密性要求，增加可靠性，特别适用于中、高功率锁波长半导体激光器。

附图说明

图1为本实用新型中的利用多片VBG锁波长的激光器的原理示意图；

图2为本实用新型中的利用单片VBG锁波长的激光器的原理示意图；

图3为本实用新型中的利用温度监控的体布拉格光栅装置的激光器的原理示意图；

图4为本实用新型中的温度监控的体布拉格光栅装置的第一角度的结构示意图；

图5为本实用新型中的温度监控的体布拉格光栅装置的第二角度的结构示意图；

图6为本实用新型中的温度监控的体布拉格光栅装置的第三角度的结构示意图；

图7为本实用新型中的温度监控的体布拉格光栅装置的爆炸图。

其中，

2’、VBG；

001、温度监控的体布拉格光栅装置；

1、散热组件；11、金属散热框；110、散热齿；111、侧边框；112、顶框；113、底框；

2、VBG；

3、热感应组件；31、热敏电阻；311、热感应部；312、引脚部；4、绝缘片。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图3所示，本实施例中提供了一种温度监控的体布拉格光栅装置001，应用于单片VBG2锁波长的激光器中，为解决单片VBG2锁波长的激光器中，VBG2在使用过程中的温度过高导致析晶的问题。

具体地，如图4-图7所示，上述温度监控的体布拉格光栅装置001包括散热组件1、VBG2和热感应组件3，散热组件1设置于VBG2的四周，VBG2嵌入散热组件1内，热感应组件3设置于散热组件1上，且至少部分与VBG2接触，热感应组件3被配置为监测VBG2的温度。

本实施例中，在VBG2的外周设置散热组件1，VBG2在工作过程中产生的热量均通过散热组件1散出，利用热感应组件3检测VBG2的温度，对VBG2的温度实时监控，保证VBG2的温度稳定，以够减少激光器输出中心波长偏移，减少半导体激光器的输出线宽，确保激光器的工作状态稳定。

VBG2在工作过程中，通过对VBG2进行散热，保证VBG2的工作温度处于正常状态，能够增加VBG2的使用寿命，提升利用单片VBG2锁波长的激光器的可靠性。

相比其他的风冷以及水冷散热装置，本实施例中的温度监控的体布拉格光栅装置001具有体积小，易于封装，稳定性高等优点，保证半导体激光器的气密性要求，增加可靠性，特别适用于中、高功率锁波长半导体激光器。

优选地，为进一步提高散热组件1对VBG2的散热效果，使散热组件1对VBG2的散热效果达到最大化，同时保证VBG2工作过程中的稳固性，VBG2铆压于散热组件1。

优选地，为保证散热组件1的散热效果，散热组件1为金属散热框11，金属散热框11一体成型，能够保证VBG2产生的散热经金属散热框11以热传导的方式传递散出，若金属散热框11由多个部件装配而成，装配之后，各部件之间存在缝隙，导致VBG2产生的热量经热对流方式传递，降低散热效率，而采用一体成型的金属散热框11，能最大化提高散热效率。优选地，为便于VBG2与金属散热框11的装配，降低加工成本，VBG2铆接于金属散热框11内，进一步优选地，金属散热框11的内壁设置有台阶面，VBG2的四周均搭设于台阶面上，台阶面稳固支撑VBG2，防止VBG2从金属散热框11内脱出。在其他实施例中，散热组件1还可以为由人工合成的石墨制成的散热框。

针对金属散热框11的具体结构，上述金属散热框11的两侧的侧边框111的外侧设置有散热齿110，热感应组件3设置于金属散热框11的顶框112。

在金属散热框11的两侧的侧边框111的外侧设置散热齿110，增加散热面积，进一步提高散热速度。金属散热框11的底框113安装于激光器内部的铜底座上，热量经底框113和铜底座散热，激光器内部的铜底座用于安装和放置激光器的各个电子元器件。

为能够将VBG2内部的热量均匀快速地散出，进一步优选地，每个侧边框111上的散热齿110均匀分布。本实施例中上述散热齿110的具体结构形状为，在金属散热框11的每个侧边框111上均间隔预设距离开设多个U型槽，以形成散热齿110，达到增加散热面积的作用。在其他的实施例中，散热齿110还可以为半圆形、三角形等，具体形状可根据实际需要确定。

针对上述热感应组件3，热感应组件3热敏电阻31和控制电路组件(图中为示出)，热敏电阻31设置于VBG2的上端面，热敏电阻31被配置为检测VBG2的温度，热敏电阻31连接于控制电路组件(图中为示出)，热敏电阻31检测VBG2的温度信息实时传递至控制电路组件(图中为示出)。采用热敏电阻31的成本低，且结构简单，便于装配，便于激光器的封装。在其他实施例中，还可以为热电偶。

在监测VBG2的温度的过程中，为防止热感应组件3中不能承受高温的部分结构被损坏、烧毁，热感应组件3与散热组件1之间设置有绝缘片4。具体而言，为便于安装热敏电阻31，将热敏电阻31的热感应部311粘接在VBG2上端面，热感应部311能够实时监测VBG2的温度，为防止热敏电阻31的引脚部312因温度过高被损坏、烧毁，用绝缘片4将热敏电阻31的引脚部312与金属散热框11隔开绝缘。本实施例中的绝缘片4为耐高温绝缘片，以保证不会被VBG产生的热量烧坏。

为快速对VBG2散热，提高散热效率，增强散热效果，本实施例中金属散热框11由铝或铝合金制成。

本实施例中还提供了一种半导体激光器，包括的温度监控的体布拉格光栅装置。此半导体激光器应用上述温度监控的体布拉格光栅装置，只利用单片VBG2实现波长锁定，减小激光器输出中心的波长漂移，减小激光器的输出线宽，因此此激光器的成本低，且因VBG2工作过程中温度稳定，确保了激光器工作状态稳定、可靠。

具体地，上述半导体激光器为中、高功率锁波长半导体激光器。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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权利要求的保护范围之内。