[发明专利]一种光纤耦合模块的温控散热系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别是涉及一种应用于半导体激光器中且对光纤耦合模块进行温度控制以达到良好散热的系统。

背景技术

半导体激光器是一种以一定半导体材料作为工作物质而产生受激发射作用的器件，其由于波长范围宽，耦合效率高，响应速度快、制作简单、成本低、易于大量生产，且体积小、重量轻、寿命长等优点，在通信技术、生物医学工程、军工技术等领域得到广泛应用。到目前为止，半导体激光器已经是光纤通信、光纤传感、光盘记录存储、光互连、激光打印和印刷、激光分子光谱学以及固定激光器泵浦、光纤放大器泵浦中不可替代的重要光源。

因此，半导体激光电源的可靠性、稳定性也由此显得格外重要，其中，光纤耦合模块作为半导体激光器中的重要器件，其对温度比较敏感，一旦温度发生异常变化便会影响到模块寿命，严重时会影响整个半导体激光器器件的性能，而且该光纤耦合模块在工作中会产生大量的热量，因此，如何对其进行温度控制和散热对整个半导体激光器的品质是非常关键的。

现在，小功率的半导体激光器可以采用简单的被动散热方式；而大功率的半导体激光器则一般需要冷冻压缩机去进行散热，但由于冷冻压缩机体积大、噪音大，且容易受到应用环境的限制，使半导体激光器的应用范围变窄，并且除此之外还需要制冷剂，对环境亦存在一定的污染，因此目前已经不常采用该种方式。

目前，热电致冷芯片(Thermoelectric Cooling Chip，简称TEC)由于体积小、无噪音、无需使用制冷剂、无环保公害、寿命长，且可倒立或侧立使用，无方向限制，日后几乎不需维护等优点，特别在风冷加致冷片的制冷形式中得到应用，该形式具有结构简单、维护方便、容易控制等优点，在工程应用得到广泛实施。不过，TEC控制器虽然有较高的效率，可将除TEC以外的器件产生的热量减到最小，但是风冷却需要大功率的风扇和大散热片，其对电源的空间和重量提出了一定的要求。

发明内容

基于现有技术存在的问题，本发明的主要目的在于提供一种耦合效率高、散热好，且电源空间占用少并且重量轻的光纤耦合模块的温控散热系统。

为了实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：

所述温控散热系统应用于半导体激光器中，包括热电致冷芯片、第一热沉、LD模块、第二热沉、水冷块、温度开关、循环水泵、换热器以及调速风扇；其中，所述热电致冷芯片设置有吸热面和放热面，所述第一热沉和第二热沉分别安装在热电致冷芯片的吸热面和放热面，所述温度开关安装在第二热沉上，所述LD模块安装在第一热沉上，所述水冷块安装在第二热沉上，所述调速风扇上安装有换热器，所述循环水泵分别位于换热器和水冷快前方。

进一步地，所述第一热沉上设置有导热硅脂层。

进一步地，所以第一热沉和第二热沉为紫铜材质的散热片。

进一步地，所述水冷块内置放有防冻液。

进一步地，所述水冷块和第二热沉之间采用密封圈密封。

进一步地，还包括热敏电阻，该热敏电阻为安装在第一热沉上。

进一步地，所述调速风扇采用热敏电阻调速。

进一步地，所述换热器为鳍片式。

本发明所述一种光纤耦合模块的温控散热系统具有以下优点：1)通过采用局部循环水散热工艺，TEC制冷片控温技术，有效地解决了激光电源体积小、设计紧凑等问题；2)通过对光纤耦合模块工作温度的监测与控制，进一步提高了温控的可靠性，保证了半导体激光器的散热性能。

附图说明

图1为本发明所述一种光纤耦合模块的温控散热系统的架构图。

图2为本发明所述一种光纤耦合模块的温控散热系统的水冷块内部结构图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来对本发明所述一种光纤耦合模块的温控散热系统作进一步的详细说明。

本发明所述一种光纤耦合模块的温控散热系统采用局部循环水散热工艺以及TEC制冷片控温技术。其中，所述TEC是利用塞贝克效应来制冷或加热的半导体P-N结器件，依靠热交换，通过一面吸热另一面散热实现加热制冷。

在本发明中，当在TEC两端施加直流电压时，TEC的一面加热(散热)，另一面则制冷(吸热)；因此，TEC加热(散热)的一面被称为“放热面”，而其制冷(吸热)的一面称为“吸热面”。实施时，如果把TEC两端的电压反相，则吸热面和放热面就会互换。在实际使用时，需要控制温度的物体安装在吸热面，而散热装置安装在放热面。