專利名稱：一種半導(dǎo)體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種半導(dǎo)體激光器，屬于激光設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
激光器是ー種能發(fā)射激光的裝置。1954年制成了第一臺(tái)微波量子放大器，獲得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.湯斯把激光微波量子放大器原理推廣應(yīng)用到光頻范圍，井指出了產(chǎn)生激光的方法。1960年T.H.梅曼等人制成了第一臺(tái)紅寶石激光器。1961年A.賈文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍爾等人創(chuàng)制了神化鎵半導(dǎo)體激光器。目前激光器的種類很多。根據(jù)工作物質(zhì)物態(tài)的不同可以把所有的激光器分為以下 幾類第一類，固態(tài)激光器(晶體和玻璃)激光器；第二類，氣體激光器，氣體激光器進(jìn)ー步可以分為原子氣體激光器、離子氣體激光器、分子氣體激光器、準(zhǔn)分子氣體激光器等；第三類，液體激光器，這類激光器所采用的工作物質(zhì)主要包括兩大類，一類是有機(jī)熒光染料溶液，另ー類是含有稀土金屬離子的無機(jī)化合物溶液；第四類，半導(dǎo)體激光器；第五類，自由電子激光器。其中第四類的半導(dǎo)體激光器是用半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的ー類激光器，由于物質(zhì)結(jié)構(gòu)上的差異，產(chǎn)生激光的具體過程比較特殊。常用材料有神化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等。激勵(lì)方式有電注入、電子束激勵(lì)和光泵浦三種形式。半導(dǎo)體激光器件，可分為同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)等幾種。通常在半導(dǎo)體激光器的激光頭的防護(hù)裝置上設(shè)置有激光防護(hù)鏡，該激光防護(hù)鏡用于透過來自于激光器發(fā)光主體的激光，透過激光防護(hù)鏡的激光可以直接作用于エ件表面。然而，半導(dǎo)體激光器在進(jìn)行激光熔覆加工的時(shí)候，由于需要利用高能量束將所需合金粉末熔覆在エ件表面，因此合金粉末在高能量激光下熔化飛濺，該熔化合金粉末飛濺物有可能會(huì)達(dá)到激光防護(hù)鏡的表面，從而污染或者灼燒激光防護(hù)鏡。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種能夠防止半導(dǎo)體激光器的激光防護(hù)鏡被污染或灼燒的半導(dǎo)體激光器。具體地，本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案如下技術(shù)方案I.一種半導(dǎo)體激光器，包括激光頭的防護(hù)裝置，所述激光頭的防護(hù)裝置上沿激光出射方向依次設(shè)有第一通孔、激光防護(hù)鏡和第二通孔，所述激光防護(hù)鏡能夠透過激光，所述第一通孔與所述激光防護(hù)鏡之間形成有第一腔體，所述激光防護(hù)鏡與所述第二通孔之間形成
有第二腔體；在所述激光頭的防護(hù)裝置外部沿激光出射方向設(shè)有冷卻擋光板，所述冷卻擋光板中設(shè)有第三通孔，所述第三通孔與所述第二通孔相對(duì)齊，所述第三通孔周圍設(shè)有在所述冷卻擋光板中延伸的冷卻通道，所述冷卻通道中填充有冷卻介質(zhì)。技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的半導(dǎo)體激光器，其改變之處在于，所述冷卻通道由多段直線型通道連接組合而成。技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的半導(dǎo)體激光器，其改變之處在干，所述多段直線型通道包括進(jìn)ロ段通道、出口段通道、連接所述進(jìn)ロ段通道和所述出口段通道的至少一段過渡段通道， 所述過渡段通道的至少一端具有貫通所述冷卻擋光板的孔ロ，所述孔口內(nèi)制有內(nèi)螺紋。技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案3所述的半導(dǎo)體激光器，其改變之處在于，所述冷卻介質(zhì)為水。技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案4所述的半導(dǎo)體激光器，其改變之處在于，所述第三通孔的內(nèi)徑小于或等于所述第二通孔的內(nèi)徑。技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案I至5任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光器，其改變之處在于，在所述激光頭的防護(hù)裝置與所述冷卻擋光板之間設(shè)有氣體吹掃裝置，來自于所述氣體吹掃裝置的氣流吹掃所述第二通孔與所述第三通孔之間的區(qū)域。技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案I至5任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光器，其改變之處在于，在所述冷卻擋光板的外部沿激光出射方向設(shè)有氣體吹掃裝置，來自于所述氣體吹掃裝置的氣流吹掃所述第三通孔下方的區(qū)域。技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案I至5任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光器，其改變之處在干，所述第一腔體上具有第一氣體入口和第一氣體出口，所述第二腔體上具有第二氣體入口和第二氣體出ロ，所述第一氣體出ロ與所述第二氣體入口連通，所述第二氣體出ロ為所述第二通孔。技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案8所述的半導(dǎo)體激光器，其改進(jìn)之處在干，所述第二腔體為錐形腔體。根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案I的半導(dǎo)體激光器，由于在所述激光頭的防護(hù)裝置外部沿激光出射方向設(shè)有冷卻擋光板，且所述冷卻擋光板內(nèi)設(shè)有冷卻通道，所述冷卻通道內(nèi)填充有冷卻介質(zhì)，因此該冷卻擋光板能夠?qū)φ麄€(gè)激光頭工作時(shí)所產(chǎn)生的高溫進(jìn)行冷卻，從而防止工作時(shí)的高溫?zé)崃客ㄟ^熱傳導(dǎo)到達(dá)激光頭，對(duì)激光頭內(nèi)的精密部件造成熱損傷，影響激光頭正常工作。根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案2的半導(dǎo)體激光器，對(duì)所述冷卻通道的形式進(jìn)行了限定，由于冷卻擋光板通常為四方形的平板形狀，在該冷卻擋光板的第三通孔周圍一次性加エ相互連通的冷卻通道時(shí)，加工困難。因此可以在第三通孔的周圍加工多段直線型通道，然后由該多段直線型通道相互連通形成整體的冷卻通道，加工簡(jiǎn)單方便。[0030]根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案3的半導(dǎo)體激光器，對(duì)所述冷卻通道的形式進(jìn)行了進(jìn)一步地限定，例如所述多段直線型通道可以包括進(jìn)口段通道、出口段通道、連接所述進(jìn)口段通道和所述出口段通道的至少一段過渡段通道，其中所述過渡段通道的至少一端具有貫通所述冷卻擋光板的孔口，所述孔口內(nèi)制有內(nèi)螺紋。這樣，當(dāng)在所述冷卻通道內(nèi)填充冷卻介質(zhì)時(shí)，可以通過螺栓將所述孔口堵死，從而即便于該過渡段通道的加工，又可以通過該過渡段通道使得所述進(jìn)口段通道和所述出口段通道連通。在本實(shí)用新型的技術(shù)方案4中，作為冷卻介質(zhì)，優(yōu)先選擇水。由于水來源廣泛，成本較低，同時(shí)比熱容較大，在實(shí)際的使用中，優(yōu)先選用。在本實(shí)用新型的技術(shù)方案5中，對(duì)所述第三通孔的大小和所述第二通孔的大小進(jìn)行了優(yōu)選，優(yōu)選為使所述第三通孔的內(nèi)徑小于或等于所述第二通孔的內(nèi)徑。這是因?yàn)?，在激光熔覆加工的過程中，激光的發(fā)散范圍較小，而由于激光熔覆的高溫激熔化的合金粉末的濺射范圍較大，將第三通孔的內(nèi)徑設(shè)置為小于或等于第二通孔的內(nèi)徑時(shí)，不但不影響激 光的射出，而且還能夠阻擋熔化濺射的飛濺物過第三通孔以及第二通孔進(jìn)入到第二腔體內(nèi)部，并進(jìn)而到達(dá)所述激光防護(hù)鏡，避免污染激光防護(hù)鏡。根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案6 7的半導(dǎo)體激光器，對(duì)所述的半導(dǎo)體激光器進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，在所述半導(dǎo)體激光器中增加了氣體吹掃裝置，在進(jìn)行激光熔覆等激光加工過程中，來自于氣體吹掃裝置的氣流能夠不斷地吹掃所述第二通孔與所述第三通孔之間的區(qū)域或所述第三通孔下方的區(qū)域，即能夠不斷地吹掃所述第二通孔下方的區(qū)域，從而可以將污染物質(zhì)或者熔融合金飛濺物吹離所述第二通孔，避免污染物質(zhì)或者熔融合金飛濺物通過所述第二通孔而到達(dá)所述激光防護(hù)鏡，從而避免所述激光防護(hù)鏡遭受污染或者破壞。作為氣體吹掃裝置，采用了壓縮空氣吹掃裝置，這是出于降低成本的要求而采用的。因?yàn)?，空氣來源廣泛，用空氣壓縮機(jī)即可獲取。根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)方案8的半導(dǎo)體激光器，通過在第一腔體中設(shè)置第一氣體入口和第一氣體出口，并在第二腔體中設(shè)置第二氣體入口和第二氣體出口，并連通所述第一氣體出口和所述第二氣體入口來使所述第一腔體和所述第二腔體連通，這樣除使用氣體吹掃裝置將所述第二通孔周圍的污染物質(zhì)或者熔融合金飛濺物吹離之外，為保證激光頭的干燥及清潔向所述第一腔體和所述第二腔體中通入氣體為惰性氣體氮?dú)?，使第二腔體內(nèi)始終保持正壓，防止了污染物質(zhì)或者熔融合金飛濺物的進(jìn)入。具體地，在向所述第一腔體中通入氣體的情況下，可以使得氣體進(jìn)入所述第二腔體，從而使得污染物質(zhì)或者熔融合金粉末遠(yuǎn)離所述激光防護(hù)鏡，從而進(jìn)一步起到對(duì)所述激光防護(hù)鏡的保護(hù)作用。根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)方案9的半導(dǎo)體激光器，由于所述第二腔體為包圍著所述激光防護(hù)鏡的錐形腔體，錐形腔體的下部的內(nèi)徑小于錐形腔體的上部的內(nèi)徑。也就是從上至下逐漸縮小的結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)不僅可以提高從所述保護(hù)錐體通孔出來的氣流的吹動(dòng)力，而且也減少了激光反射進(jìn)入腔體燒損防護(hù)鏡片的幾率。

圖I是本實(shí)用新型的第一種實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光器的組成示意圖。圖2是圖I所示半導(dǎo)體激光器中冷卻擋光板的示意圖。圖3是圖2所示冷卻擋光板的左視圖。[0040]圖4是本實(shí)用新型的第二種實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光器的組成示意圖。附圖中的各標(biāo)號(hào)分別表示I——激光頭的防護(hù)裝置，101——第一通孔，102——激光防護(hù)鏡，103——第二通孔，104——?dú)怏w吹掃裝置，2——工件，3——熔融合金粉末，4——第一腔體，401——第一氣體入口，402——第一氣體出口，5——第二腔體，501——第二氣體入口，6——連通管路，7——冷卻擋光板，71——第三通孔，72——冷卻通道，721——進(jìn)口段通道，722——出口段通道，723——過渡段通道，724——孔口，73——冷卻介質(zhì)。
具體實(shí)施方式
為了使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更加清楚地了解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面 結(jié)合附圖和實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。請(qǐng)參見圖I或者圖4，圖I和圖4是本實(shí)用新型的兩種實(shí)施方式的半導(dǎo)體激光器的組成示意圖。在圖I或圖4中，該半導(dǎo)體激光器包括激光頭的防護(hù)裝置1，激光頭的防護(hù)裝置I上沿激光出射方向依次設(shè)有第一通孔101、激光防護(hù)鏡102以及第二通孔103，激光防護(hù)鏡103能夠透過激光，第一通孔101與激光防護(hù)鏡102之間形成有第一腔體4，激光防護(hù)鏡102與第二通孔103之間形成有第二腔體5。在激光頭的防護(hù)裝置I的外部沿激光出射方向設(shè)有冷卻擋光板7，冷卻擋光板7中設(shè)有第三通孔71，第三通孔71與第二通孔103相對(duì)齊，參見圖2和圖3可知，第三通孔71周圍設(shè)有在所述冷卻擋光板7中延伸的冷卻通道72，所述冷卻通道72中填充有冷卻介質(zhì)73。在激光頭的防護(hù)裝置I的下方為待加工的工件2，從圖I或圖4可以看出，工件2上接受激光的位置處容易形成因激光高溫而燃燒濺射的熔融合金粉末3。其中由于第二通孔103和第三通孔71的存在，激光防護(hù)鏡102作為最終向外部射出激光的鏡片而直接暴露于空氣中，所以在本實(shí)用新型中，為了保護(hù)激光防護(hù)鏡102的表面不受侵害，設(shè)置了冷卻擋光板7。在設(shè)置了冷卻擋光板7的情況下，填充在冷卻擋光板7的冷卻通道內(nèi)的冷卻介質(zhì)能夠?qū)φ麄€(gè)激光頭工作時(shí)所產(chǎn)生的高溫進(jìn)行冷卻，從而防止工作時(shí)的高溫?zé)崃客ㄟ^熱傳導(dǎo)到達(dá)激光頭，對(duì)激光頭內(nèi)的精密部件造成熱損傷，影響激光頭正常工作。由圖2可知，本實(shí)用新型實(shí)施例中的冷卻擋光板7中的冷卻通道72由三段直線型通道連接組合而成，這三段直線型通道可以分別單獨(dú)加工而成，并連通形成整體的冷卻通道，這種直線型通道加工簡(jiǎn)單方便，具有良好的可加工性能。需要說明的是，所述的冷卻通道不限于由三段直線型通道連接組合而成，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，可以由四段、五段、或更多段直線型通道連接組合而成。例如，當(dāng)冷卻擋光板7的形狀為五邊形時(shí)，就可以使用四段直線型通道連接組合形成冷卻通道。更進(jìn)一步地，所述多段直線型通道可以包括進(jìn)口段通道721、出口段通道722、連接所述進(jìn)口段通道721和所述出口段通道722的至少一段過渡段通道723，在圖2所示的狀態(tài)下，過渡段通道723的下端具有貫通所述冷卻擋光板7的孔口 724，所述孔口 724內(nèi)制有內(nèi)螺紋。在孔口 724內(nèi)擰入螺栓(未圖示)，可以將孔口 724堵死，避免填充在冷卻通道72內(nèi)的冷卻介質(zhì)通過孔口 724泄露。其中螺紋連接緊密可靠，密封性能較好。此外，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，也可以不需要制出內(nèi)螺紋，而是將所述孔口制成光孔，然后再使用密封件將該光孔密封即可?？梢岳斫獾氖?，所述進(jìn)口段通道721和所述出口段通道722僅僅是名稱的不同，不限于圖2中所示的位置，二者是可以置換的。所述冷卻通道72內(nèi)的冷卻介質(zhì)73可以選擇水或者油液。在實(shí)際的使用中，可以根據(jù)使用需求進(jìn)行選擇。再次參看圖I可知，第三通孔71的內(nèi)徑等于第二通孔103的內(nèi)徑，這樣不但不影響激光的射出，而且還能夠阻擋燃燒濺射的細(xì)粉通過第三通孔以及第二通孔進(jìn)入到第二腔體內(nèi)部，并進(jìn)而到達(dá)所述激光防護(hù)鏡，避免污染激光防護(hù)鏡。更為優(yōu)選地，還可以使第三通孔71的內(nèi)徑小于第二通孔103的內(nèi)徑。作為對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種改進(jìn)，可以在半導(dǎo)體激光器中增加氣體吹掃裝置104，來自于氣體吹掃裝置104的氣流能夠不斷地吹掃第二通孔103下方的區(qū)域，從而可以將污染物質(zhì)或者熔融合金粉末吹離第二通孔103，避免污染物質(zhì)或者熔融合金粉末通過第二通孔103而到達(dá)激光防護(hù)鏡102，從而避免激光防護(hù)鏡102遭受污染或者破壞。在圖I所 示的半導(dǎo)體激光器的第一實(shí)施方式中，所述氣體吹掃裝置104可以設(shè)在激光頭的防護(hù)裝置I和冷卻擋光板7之間，來自于氣體吹掃裝置104的氣流吹掃第二通孔103和第三通孔71之間的區(qū)域，即吹掃第二通孔103下方的區(qū)域。在圖4所示的半導(dǎo)體激光器的第二實(shí)施方式中，所述氣體吹掃裝置104可以設(shè)在冷卻擋光板7的下方，來自于氣體吹掃裝置104的氣流吹掃第三通孔71下方的區(qū)域，即可以吹掃第二通孔103下方的區(qū)域。此外，由本實(shí)用新型圖I或圖4所示的實(shí)施方式可以看出，在第一腔體4上具有第一氣體入口 401和第一氣體出口 402，在第二腔體5上具有第二氣體入口 501和第二氣體出口。其中，所述第一氣體出口 402與所述第二氣體入口 501連通，例如可以通過連通管路6連通，所述第二氣體出口為所述第二通孔103。通過在所述激光防護(hù)鏡的上方和下方設(shè)置第一腔體和第二腔體，并使所述第一腔體和所述第二腔體連通，這樣除使用氣體吹掃裝置將所述第二通孔周圍的污染物質(zhì)或者熔融合金粉末吹離之外，還可以向所述第一腔體和所述第二腔體中通入氣體例如氮?dú)?，以將進(jìn)入所述第二腔體中的污染物質(zhì)或者熔融合金粉末吹出。具體地，在向所述第一腔體中通入氣體的情況下，可以使得氣體進(jìn)入所述第二腔體，從而使得污染物質(zhì)或者熔融合金粉末遠(yuǎn)離所述激光防護(hù)鏡，從而進(jìn)一步起到對(duì)所述激光防護(hù)鏡的保護(hù)作用。進(jìn)一步地，所述第二腔體5為錐形腔體，由于所述第二腔體為包圍著所述激光防護(hù)鏡的錐形腔體，錐形腔體的下部的內(nèi)徑小于錐形腔體的上部的內(nèi)徑。也就是從上至下逐漸縮小的結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)可以提高從所述第二通孔出來的氣流的吹動(dòng)力。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體激光器，其特征在于，包括激光頭的防護(hù)裝置，所述激光頭的防護(hù)裝置上沿激光出射方向依次設(shè)有第一通孔、激光防護(hù)鏡和第二通孔，所述激光防護(hù)鏡能夠透過激光，所述第一通孔與所述激光防護(hù)鏡之間形成有第一腔體，所述激光防護(hù)鏡與所述第二通孔之間形成有第二腔體； 在所述激光頭的防護(hù)裝置外部沿激光出射方向設(shè)有冷卻擋光板，所述冷卻擋光板中設(shè)有第三通孔，所述第三通孔與所述第二通孔相對(duì)齊，所述第三通孔周圍設(shè)有在所述冷卻擋光板中延伸的冷卻通道，所述冷卻通道中填充有冷卻介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述冷卻通道由多段直線型通道連接組合而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述多段直線型通道包括進(jìn)口 段通道、出口段通道、連接所述進(jìn)口段通道和所述出口段通道的至少一段過渡段通道， 所述過渡段通道的至少一端具有貫通所述冷卻擋光板的孔口，所述孔口內(nèi)制有內(nèi)螺紋。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)為水。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述第三通孔的內(nèi)徑小于或等于所述第二通孔的內(nèi)徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，在所述激光頭的防護(hù)裝置與所述冷卻擋光板之間設(shè)有氣體吹掃裝置，來自于所述氣體吹掃裝置的氣流吹掃所述第二通孔與所述第三通孔之間的區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，在所述冷卻擋光板的外部沿激光出射方向設(shè)有氣體吹掃裝置，來自于所述氣體吹掃裝置的氣流吹掃所述第三通孔下方的區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述第一腔體上具有第一氣體入口和第一氣體出口，所述第二腔體上具有第二氣體入口和第二氣體出口，所述第一氣體出口與所述第二氣體入口連通，所述第二氣體出口為所述第二通孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述第二腔體為錐形腔體。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種半導(dǎo)體激光器。該半導(dǎo)體激光器包括激光頭的防護(hù)裝置，所述激光頭的防護(hù)裝置上沿激光出射方向依次設(shè)有第一通孔、激光防護(hù)鏡和第二通孔；在所述激光頭的防護(hù)裝置外部沿激光出射方向設(shè)有冷卻擋光板，所述冷卻擋光板中設(shè)有第三通孔，所述第三通孔與所述第二通孔相對(duì)齊，所述第三通孔周圍設(shè)有在所述冷卻擋光板中延伸的冷卻通道，所述冷卻通道中填充有冷卻介質(zhì)。本實(shí)用新型的半導(dǎo)體激光器，其冷卻通道的冷卻介質(zhì)能夠?qū)φ麄€(gè)激光頭工作時(shí)所產(chǎn)生的高溫進(jìn)行冷卻，從而防止工作時(shí)的高溫?zé)崃客ㄟ^熱傳導(dǎo)到達(dá)激光頭，對(duì)激光頭內(nèi)的精密部件造成熱損傷，影響激光頭正常工作。
文檔編號(hào)B23K26/14GK202752750SQ20122041329
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者李希勇, 周峰, 杜伯奇, 張延亮, 楊慶東, 蘇倫昌, 董春春, 楊帆 申請(qǐng)人:山東能源機(jī)械集團(tuán)大族再制造有限公司