專利名稱：一種多l(xiāng)d密集陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光二級管(LD)載體，特別涉及一種多個LD密集陣列。
背景技術(shù)：
隨著激光器的發(fā)展，對泵浦源功率的要求越來越高。受到單個LD功率的限制，往往需要同時使用數(shù)十個LD。為了減小大功率激光器的體積，必須將這些LD緊湊地排列成一個LD陣列，同時保證它們的溫控效果。LD的工作溫度，通常在10°C到50°C之間，在不斷加大電流的過程中會快速升溫。LD的溫度變化會使出射波長發(fā)生漂移，影響整體激光器的光——光轉(zhuǎn)換效率，并有可能損傷其他器件。也就是說，LD的溫度可以影響光纖激光器的出射功率及使用可靠性。目前常用的LD陣列有兩種。一種是將每個LD在一維平面內(nèi)排列，雖然加工簡單，但是當LD數(shù)量很多時，所占面積非常大，占空比小，利用率低，如圖2、圖3、圖4所示。圖中斜線部分表示的是單個LD 所占的面積。另一種是先將LD分組，然后每組LD呈階梯狀排列，當要增加LD時，為了保護LD 的耦合輸出光纖，只能增加階梯數(shù)量。雖然這樣與平面排列方式相比可以節(jié)省面積，但是當 LD數(shù)量很多時，整體熱沉的高度顯著增加，不但受到激光器整體高度設(shè)計的限制，而且隨著高度的增加，LD的溫控效果也會顯著下降，如圖5所示。顯然，在LD很多時，傳統(tǒng)的LD陣列排布方式都無法滿足大功率激光器對小體積和溫控的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的最終目的是獲得小體積的多LD密集陣列，實現(xiàn)具有高體積利用率、拓展性好、高效率溫控的大功率LD陣列設(shè)計，適合作為大功率激光器/激光放大器的泵浦源模塊。本發(fā)明提供了一種多LD密集陣列，包括密集排列的多個柱臺，每個柱臺上固定一個LD，其中每個柱臺均為傾斜柱臺，上表面的傾斜方向與LD的電源指示方向或尾纖輸出方向相同。優(yōu)選的，本發(fā)明采用的柱臺為二維傾斜柱臺，柱臺上表面沿著兩個不同的方向傾斜；其中一個上仰傾角的方向與LD的電源指示方向相同，另一個上仰傾角的方向與LD的尾纖輸出方向相同。本發(fā)明所述柱臺可以單獨制作，并固定在LD陣列的底板上。采用單獨制作的方式，柱臺的加工制作過程非常簡單，容易實現(xiàn)。本發(fā)明所述柱臺也可以經(jīng)過一體加工制作出整個陣列，采用一體加工的方式加工過程相對復(fù)雜，但可以避免柱臺與底板之間的接觸不良問題，從而保證LD陣列的溫控效果。
柱臺為單獨制作時，本發(fā)明還包括在柱臺內(nèi)部或底板內(nèi)部埋設(shè)的銅管或加工出的冷卻槽，作為冷卻液的通路。陣列為一體加工時，本發(fā)明還包括在柱臺陣列內(nèi)部埋設(shè)的銅管或加工出的冷卻槽，作為冷卻液的通路。本發(fā)明與現(xiàn)有裝置相比具有以下突出優(yōu)點(I)LD電極與輸出尾纖更加便于整理。(2)充分利用空間，與一維平面排列方式相比，總投影面積減少約三分之一。(3)與階梯狀陣列相比降低了陣列的高度，并可以保證冷卻效果。(4)靈活性強，可以按照不同需要，選擇單獨制作并單獨使用、單獨制作并列陣使用、一體制作并一體使用。


圖1為本發(fā)明所使用的LD。(a)為LD的俯視圖，(b)為LD的前視圖，(c)為LD的
左視圖。圖2為傳統(tǒng)平鋪式排列方法1。圖3為傳統(tǒng)平鋪式排列方法2。圖4為傳統(tǒng)平鋪式排列方法3。圖5為傳統(tǒng)階梯式排列方法。(a)為LD的俯視圖，(b)為LD的前視圖，(c)為LD 的左視圖。圖6為二維傾斜柱臺單元與LD的裝配圖(以方柱臺為例)。圖7為二維傾斜柱臺陣列與LD的裝配圖(以一體制作的方柱臺陣列為例)。圖8為裝配后的泵浦源模塊(LD陣列)的尾纖排布與電極排布示意圖。(a)為尾纖排布示意圖，(b)電極排布示意圖(以方柱臺為例)。圖9為二維傾斜柱臺單元。(a)和(b)分別為不同觀察角度的示意圖，(C)為(b) 的透視圖(以方柱臺為例)。圖10為柱臺的冷卻方案示意圖。(a)為一體制作的柱臺陣列冷卻方案示意圖。(b) 為單獨制作的柱臺單元冷卻方案示意圖。圖11為二維傾斜柱臺加工方法示意圖(以方柱臺為例)。圖1 圖11中，1——LD, 2——LD電極，3——LD輸出尾纖保護套，4——傳統(tǒng)平鋪式排列方法1中單個LD所占面積，5——傳統(tǒng)平鋪式排列方法2中單個LD所占面積， 6——傳統(tǒng)平鋪式排列方法3中單個LD所占面積，7——階梯式排列方法中單個LD所占面積，8——階梯式排列方法中放置LD的階梯，9——二維傾斜柱臺單元，10——二維傾斜柱臺陣列，11——二維傾斜柱臺陣列與LD裝配后組成的泵浦源模塊，12——LD固定孔，13—— 串聯(lián)水路，14——單體水路，15——冷卻液入口或出口，16——加工二維傾斜柱臺單元所用的長方體。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。 圖6為根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)的一個單獨的柱臺，上表面裝配有一個LD。圖7為根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)的一體加工的多LD密集陣列，由多個柱臺9和固定在柱臺上的LD組成。圖6和圖7中的每個柱臺均為如圖9所示的方形柱臺9。每個柱臺均為二維傾斜柱臺，柱臺上表面沿著兩個不同的方向傾斜其中一個上仰傾角的方向，即Y方向，與LD的電源指示方向2相同，另一個上仰傾角的方向，即X方向，與LD的尾纖輸出方向3相同。由于采用了二維傾斜的方式，與傳統(tǒng)的平鋪方式相比，可以充分利用空間，總投影面積可以減少約三分之一。與階梯式陣列相比，由于降低了陣列高度，可以保證溫控效果。圖8為裝配后的泵浦源模塊(LD陣列)的尾纖排布與電極排布示意圖。(a)為尾纖排布示意圖，(b)電極排布示意圖(以方柱臺為例)。從圖中可知，由于采用了二維傾斜的方式，LD電極與輸出尾纖更加便于整理。圖7中的多LD陣列為通過一體加工的方式整體制作出的LD陣列。采用一體加工的方式是為了保證LD陣列的溫控效果，適合于對溫控要求高的場合。圖10為柱臺以及陣列的冷卻方案示意圖。(a)為在一體制作的柱臺陣列中加工出的串聯(lián)水路13，通過冷卻液與柱臺陣列之間的熱交換實現(xiàn)對LD的溫控。(b)為單獨制作的柱臺單元中加工出的冷卻液通路14。本實施方式中使用的二維傾斜柱臺的加工方法如圖11所示。以單個方柱臺為例， 二維傾斜柱臺單元模塊的加工方法是，從一個長方體16的頂點，設(shè)為點A，沿著ARC平面進行切割，點B和點C分別為棱上的兩點。點B和點C的位置取決于其他設(shè)計因素的要求，如溫控效果、LD尺寸等。點B和點C都不是頂點。完成切割后，長方體即為二維傾斜柱臺單元模塊，并將LD固定在其表面，組成一個新的帶熱沉的LD模塊。將各新的模塊按照要求， 進行緊密排列，就可以組成一個緊密排列的LD陣列，形成一個大的泵浦源模塊。也可以直接在一個整體型材上加工出所有的二維傾斜柱臺，方法相似。加工完斜面后，于上表面加工固定孔，并于下表面或內(nèi)部加工出冷卻槽。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換，這些改進和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種多LD密集陣列，包括密集排列的多個柱臺，每個柱臺上固定一個LD，其特征在于，每個柱臺均為傾斜柱臺，上表面的傾斜方向與LD的電源指示方向或尾纖輸出方向相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多LD密集陣列，其特征在于，所述柱臺為二維傾斜柱臺， 柱臺上表面沿著兩個不同的方向傾斜；其中一個上仰傾角的方向與LD的電源指示方向相同，另一個上仰傾角的方向與LD的尾纖輸出方向相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多LD密集陣列，其特征在于，所述柱臺為單獨制作， 并固定在LD陣列的底板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多LD密集陣列，其特征在于，還包括在柱臺內(nèi)部或底板內(nèi)部埋設(shè)的銅管或加工出的冷卻槽，作為冷卻液的通路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多LD密集陣列，其特征在于，所述柱臺為經(jīng)過一體加工制作出的整個陣列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多LD密集陣列，其特征在于，還包括在柱臺陣列內(nèi)部埋設(shè)的銅管或加工出的冷卻槽，作為冷卻液的通路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多LD密集陣列，包括密集排列的多個柱臺，每個柱臺上固定一個LD，其中每個柱臺均為傾斜柱臺，上表面的傾斜方向與LD的電源指示方向或尾纖輸出方向相同。優(yōu)選的，本發(fā)明采用的柱臺為二維傾斜柱臺，柱臺上表面沿著兩個不同的方向傾斜；其中一個上仰傾角的方向與LD的電源指示方向相同，另一個上仰傾角的方向與LD的尾纖輸出方向相同。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)LD電極與輸出尾纖更加便于整理。(2)充分利用空間。(3)與階梯狀陣列相比降低了陣列的高度，并可以保證冷卻效果。(4)靈活性強，可以按照不同需要，選擇單獨制作并單獨使用、單獨制作并列陣使用、一體制作并一體使用。
文檔編號H01S5/40GK102201649SQ20111009655
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者史俊鋒, 孫鑫鵬, 李松柏 申請人:中國兵器裝備研究院