[发明专利]一种用于半导体激光器的冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于半导体激光器的冷却装置，尤其涉及一种具有水冷通路的冷却装置。

背景技术

铷的D1线波长795nm波段的单纵模激光是原子光谱、量子存储、EIT等科学实验的基本实验仪器，很多实验需要大功率(>～200mW)的单纵模窄线宽795nm激光。但是商用的795nm半导体激光管输出只有50mW，远不能满足大功率的科研实验需求。

与795nm相近的808nm激光被广泛用于固体激光器泵浦，很容易买到200mW的单横模808nm半导体激光器，以及几W的多横模808nm半导体激光器。由于半导体激光器的出射激光的波长与温度有关，因此可通过调节温度而调节波长。一般而言，平均温度降低5度，波长降低约1nm。因此，为了得到大功率的795nm的半导体激光器，可以对808nm的激光管进行深冷从而调节其波长。这样一来，就可以用很低的成本得到200mW的795nm的半导体激光器。

通常半导体激光器波长温度系数通常为0.2nm/K。为了从808nm半导体激光器获得797nm的输出波长，需要将其冷却到零下30度左右。同时为了稳定激光器输出波长，其温度起伏要小于10mK。

半导体激光器的冷却方式主要有：1）制冷机：压缩制冷机具有高的制冷效率和最大温差，但是压缩机工作时有机械振动，不易小型化，响应时间不够快；2）半导体制冷片：具有体积小，无工作介质和机械振动，响应快的优点。

半导体制冷片在制冷时会产生大量废热，如不及时带走将积累在半导体制冷片热端，会降低了制冷极限温度，废热造成的高温还有可能损坏激光器。半导体制冷片产生的废热通常由风扇或循环水冷却，风扇噪声大不适合精密的光学实验，循环水具有热容大，无振动的优点，因此得到广泛采用。但是循环水冷却系统的水路中容易产生气泡，而气泡的导热性远远低于水，如果气泡聚集在临近半导体制冷片的热端的部分水路中，那么积累在半导体制冷片热端的热量将无法热传递到循环水中，因而严重影响半导体制冷片的制冷，无法实现半导体激光器的制冷。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种用于半导体激光器的冷却装置，采用循环水系统作为散热装置，能够防止水路中的气泡聚集在半导体制冷片的热端附近。

本发明提供一种用于半导体激光器的冷却装置，具有水冷底座，该水冷底座具有用于流通冷却水的水路，水路中具有突出于水路中的水坝结构，该水坝结构将水路划分成相连通的第一段、第二段和第三段，其中第一段和第三段分别位于水坝结构的两侧，第二段位于第一段和第三段之间并与水坝结构相对，且该第二段相比于第一段和第三段更接近于水冷底座的一个表面。

根据本发明提供的冷却装置，其中所述水坝结构的高度大于或等于水路的第一段和第三段的直径。

根据本发明提供的冷却装置，其中所述水坝结构使第一段、第二段和第三段的水流呈U字形。

根据本发明提供的冷却装置，其中所述水冷底座具有与所述水路相交并相连通的通孔，该通孔的一端延伸到水冷底座的一个表面，另一端延伸到所述水路中，该通孔中塞有塞子，塞子的第一端突出到水路中，在水路中形成所述水坝结构。

根据本发明提供的冷却装置，其中塞子的第二端与水冷底座密封。

根据本发明提供的冷却装置，还包括半导体制冷片，与水冷底座相接触，所述半导体制冷片的热端与水冷底座的距离所述水路的第二段最近的表面相接触。

根据本发明提供的冷却装置，还包括激光器支撑装置，用于承载激光管。

根据本发明提供的冷却装置，还包括密封盒，该密封盒具有盖子和盒体，盒体上具有布儒斯特窗口和插头，密封盒罩住半导体激光器并与水冷底座密封。

根据本发明提供的冷却装置，其中所述密封盒中放置有干燥剂和泡沫。

本发明通过在水冷底座的水路中设置水坝结构，使水坝结构附近的水流呈U字形，防止了气泡的聚集，从而能够防止水路中的气泡聚集导致半导体制冷片的热端的废热无法热传递到水路中的循环水中。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为根据本发明的实施例的冷却装置的剖面立体示意图；

图2为根据本发明的实施例的冷却装置的水冷底座的剖面图；

图3为根据本发明的实施例的冷却装置的具有塞子的水冷底座的剖面图。

具体实施方式