[发明专利]TO封装的微型宽温固体激光器

说明书

技术领域

本发明涉及二极管泵浦固体激光器技术领域，特别是一种采用的TO封装方式的、微型化的、工作温度范围超宽的、具有高可靠性的二极管泵浦固体激光器。该种二极管泵浦固体激光器的主要封装工序可实现全自动化，适合大批量生产。

背景技术

二极管泵浦固体激光器采用输出固定波长的二极管激光器代替了传统的氪灯或氙灯来对激光晶体进行泵浦，极大的提高了固体激光器的寿命、光光转换效率，使得固体激光器便于小型化设计。在二级管泵浦固体激光器中加入倍频或光参量放大晶体，还能得到很多二极管激光器目前不能实现的可见光波段的激光输出。因此二极管泵浦固体激光器被广泛的应用于生物检测、军事、建筑测量、显示、机器视觉等方面。目前的二极管泵浦固体激光器没有像二极管激光器那样统一的封装标准，体积只能算是小型化，可靠性不高，不能满足某些特殊要求的应用，比如枪械瞄准器、便携式投影显示等。

在先技术微型封装的绿光激光器(专利号：CN2667747Y)，是一种典型的微型封装的二极管泵浦固体激光器，如附图1所示：包括热沉1001、二极管激光芯片1002、由激光增益介质1003和光学倍频晶体1004合成的绿光激光器微片、输出滤光片1005、功率监测装置1006和二极管激光器管壳1007。二极管激光芯片1002固定在热沉1001上，它发出的808nm的激光泵浦增益介质1003，产生1064nm的基频光，1064nm的基频光通过光学倍频晶体1004产生532nm的绿光，输出滤光片1005反射一定比例的绿光到功率检测装置1006(包括光电探测器和滤光片，保证1006只响应532nm的绿光)，使之能实现绿光输出的APC(恒功率)控制，同时，输出滤光片1005透过绝大部分的绿光，吸收掉残留的红外光。上述元件均以二极管激光器管壳1007作为承接并固定于其上。这种微型二极管泵浦固体激光器结构简单，体积小，但是也有明显的不足：

1.除二极管激光芯片、功率检测装置外，所有元件均以二极管激光器管壳为承接，并固定于其上，这意味着若有碰撞或冲击的状况发生，激光器内部元件相当于直接被作用，没有缓冲；所有元件的基座(用来保证元件高度与二极管激光芯片高度一致)都要加工一个弧面，成本较高；而且要将这些元件依次固定在二极管激光器管壳弧形内壁上，并保证元件之间距离的精确性，操作难度较大，费工时，不利于大批量生产。

2.激光器内不涉及温度探测和控制元件，而泵浦用的二极管激光器的输出波长会随温度变化，会导致整个激光器的输出不稳定或模式变化，很难保证激光器有较宽的工作温度范围。

同时，市场上的二极管泵浦固体激光器产品一般都固有以下两个缺点：

1.激光器的激光晶体和光学件固定、激光器的整体密封都使用胶。使用胶固定或密封的缺点在于，它会挥发气体，污染激光晶体和光学件表面，导致激光输出功率的降低；而且时间越久，激光器整体的气密程度越差。

2.二极管泵浦固体激光器与标准封装的红光、蓝光二极管激光器相比，结构较为复杂，封装形式多样，没有标准化，使用时必须对它的装配、散热做出特别的设计，可替换性差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述在先技术的不足，提供一种微型化且采用二极管激光器的标准封装形式(TO Can)封装的二极管泵浦固体激光器。一种TO封装的微型化、具有超宽工作温度范围和高可靠性的二极管泵浦固体激光器，其组成部分包括：未封装的二极管激光器、温度监测和控制装置、承接热沉、光学耦合元件、由激光增益介质、波片和倍频晶体或光学参量振荡晶体合成的微片式激光腔体、PD探测器、导通PD与二极管激光器Pin脚的引线、带窗口片的管壳。

其特点：

所述的二极管激光器为TO封装方式，其基底上没有封装管壳，至少有4根及4根以上Pin脚；在其突出的固定二极管激光芯片的矩形热沉下面安装温度监测和控制装置。

所述的温度监测和控制装置包括一个两极镀金的贴片热敏电阻和一个两极镀金的贴片加热电阻或微型半导体制冷片或其它微型温控器件。热敏电阻作为传感器，监测二极管激光芯片的温度；贴片加热电阻或其它微型温控器件在外围电路的指导下对半导体芯片进行温控。

所述的承接热沉，作为载体，上面固定所述的光学耦合元件、由激光增益介质、波片和非线性晶体合成的微片式激光腔、PD探测器、导通PD与二极管激光器Pin脚的引线。承接热沉基底的底面设计成平面或者平面上有环形尖角，承接热沉焊接二极管激光器的基底上。

所述的光学耦合元件，焊接在承接热沉上。