Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 7268
(13) U
(46) 2011.04.30
(51) МПК
H 01S 3/00 (2006.01)
H 01S 3/02 (2006.01)
(54) ЛАЗЕР
(21) Номер заявки: u 20100936
(22) 2010.11.09
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Пеленг" (BY)
(72) Авторы: Батюшков Валентин Вениами-
нович; Михайлов Юрий Тимофеевич;
Мышалов Павел Ильич; Поздняков
Павел Григорьевич; Ракуш Владимир
Валентинович; Синаторов Михаил Пет-
рович; Тареев Анатолий Михайлович
(BY)
(73) Патентообладатель: Открытое акцио-
нерное общество "Пеленг" (BY)
(57)
1. Лазер, содержащий блок питания, включающий печатную плату и радиатор с ра-
диоэлементами, и излучатель, включающий активный элемент, металлическое основание
с установленными на нем в качестве источника оптической накачки одним или несколь-
кими излучающими диодами, при этом первый выход блока питания электрически связан
с первым входом излучателя, отличающийся тем, что излучатель дополнительно содер-
жит термодатчик, выход которого электрически связан со входом блока питания, и
устройство нагревания активного элемента, выполненное в виде металлической пластины
с установленными на ней одним или несколькими электрическими нагревательными элемен-
тами, силовые выводы которых электрически связаны со вторым выходом блока питания,
в качестве металлического основания используется металлический корпус излучателя,
имеющий плоскую наружную посадочную поверхность и параллельную ей первую плос-
кую внутреннюю поверхность, металлический корпус выполнен с поперечным бортом,
содержащим параллельную плоской наружной посадочной поверхности вторую плоскую
внутреннюю поверхность, на которой установлены радиатор с радиоэлементами и метал-
лическая пластина устройства нагревания активного элемента, а печатная плата с одного
BY7268U2011.04.30

2. BY 7268 U 2011.04.30
2
конца прикреплена к радиатору с радиоэлементами, а с другого конца прикреплена к по-
перечному борту, активный элемент расположен между металлической пластиной устрой-
ства нагревания активного элемента и первой плоской внутренней поверхностью метал-
лического корпуса, в поперечном борте выполнена ниша, открытая со стороны второй
плоской внутренней поверхности металлического корпуса и имеющая плоскую внутрен-
нюю поверхность, параллельную плоской наружной посадочной поверхности металличе-
ского корпуса, при этом термодатчик установлен в нише с тепловым контактом с плоской
внутренней поверхностью ниши.
2. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что активный элемент выполнен в виде активно-
го волоконного световода.
3. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что печатная плата прикреплена к поперечному
борту через промежуточные элементы.
4. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что обращенная к активному элементу поверх-
ность металлической пластины устройства нагревания активного элемента выполнена с
лакокрасочным покрытием.
5. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что тепловой контакт термодатчика с плоской
внутренней поверхностью ниши выполнен через промежуточные элементы.
(56)
1. Квантовая электроника. - 2001. - Т. 31. - № 8. - С. 663.
2. Квантовая электроника. - 2002. - Т. 32. - № 3. - С. 206 (прототип).
Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к устрой-
ствам для генерации стимулированного излучения, и может быть использована для созда-
ния лазеров, предназначенных для использования в составе перемещающихся изделий.
Известен лазер [1], включающий блок питания и электрически связанный с ним излу-
чатель, содержащий активный элемент, зеркала резонатора и установленный на термоста-
билизаторе лазерный диод в качестве источника оптической накачки. Однако при средних
и больших мощностях накачки лазера требуется сложная конструкция термостабилиза-
тора.
Средние и большие мощности накачки позволяет обеспечить лазер [2], являющийся
наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбранный в
качестве прототипа.
Лазер содержит блок питания, включающий печатную плату и радиатор с радиоэле-
ментами, и излучатель, включающий активный элемент, металлическое основание с уста-
новленными на нем в качестве источника оптической накачки одним или несколькими
излучающими диодами, при этом выход блока питания электрически связан с входом из-
лучателя, теплообменник и установленный между металлическим основанием и теплооб-
менником термоэлектрический элемент.
В связи с раздельной компоновкой составных частей такой лазер имеет большой за-
нимаемый объем.
Задачей полезной модели является уменьшение занимаемого лазером объема.
Предложен лазер, содержащий блок питания, включающий печатную плату и радиа-
тор с радиоэлементами, и излучатель, включающий активный элемент, металлическое ос-
нование с установленными на нем в качестве источника оптической накачки одним или
несколькими излучающими диодами, при этом первый выход блока питания электрически
связан с первым входом излучателя.
Новизна состоит в том, что в лазере излучатель дополнительно содержит термодатчик,
выход которого электрически связан с входом блока питания, и устройство нагревания

3. BY 7268 U 2011.04.30
3
активного элемента, выполненное в виде металлической пластины с установленными на
ней одним или несколькими электрическими нагревательными элементами, силовые вы-
воды которых электрически связаны с вторым выходом блока питания, в качестве метал-
лического основания используется металлический корпус излучателя, имеющий плоскую
наружную посадочную поверхность и параллельную ей первую плоскую внутреннюю
поверхность, металлический корпус выполнен с поперечным бортом, содержащим па-
раллельную плоской наружной посадочной поверхности вторую плоскую внутреннюю
поверхность, на которой установлены радиатор с радиоэлементами и металлическая
пластина устройства нагревания активного элемента, а печатная плата с одного конца
прикреплена к радиатору с радиоэлементами, а с другого конца прикреплена к попереч-
ному борту, активный элемент расположен между металлической пластиной устройства
нагревания активного элемента и первой плоской внутренней поверхностью металличе-
ского корпуса, в поперечном борте выполнена ниша, открытая со стороны второй плоской
внутренней поверхности металлического корпуса и имеющая плоскую внутреннюю по-
верхность, параллельную плоской наружной посадочной поверхности металлического
корпуса, при этом термодатчик установлен в нише с тепловым контактом с плоской внут-
ренней поверхностью ниши.
Активный элемент лазера может быть выполнен в виде активного волоконного свето-
вода.
Печатная плата может быть прикреплена к поперечному борту через промежуточные
элементы.
Обращенная к активному элементу поверхность металлической пластины устройства
нагревания активного элемента может быть выполнена с лакокрасочным покрытием.
Тепловой контакт термодатчика с плоской внутренней поверхностью ниши может
быть выполнен через промежуточные элементы.
Дополнительное введение в излучатель лазера термодатчика, выход которого электри-
чески связан с входом блока питания, и устройства нагревания активного элемента, выпол-
ненного в виде металлической пластины с установленными на ней одним или нескольки-
ми электрическими нагревательными элементами, силовые выводы которых электрически
связаны с вторым выходом блока питания, позволяет установить оптимальный температур-
ный режим активного элемента для получения максимальных энергетических характеристик
лазера, и таким образом, уменьшить время установления энергетических характеристик
лазера при работе его при температуре окружающей среды ниже 0 °С.
Использование в качестве металлического основания металлического корпуса излуча-
теля, имеющего плоскую наружную посадочную поверхность и параллельную ей первую
плоскую внутреннюю поверхность, позволяет, во-первых, отводить при работе на метал-
лический корпус излучателя тепло от одного или нескольких излучающих диодов накач-
ки, во-вторых, установить излучатель плоской наружной посадочной поверхностью на
плоскую наружную посадочную поверхность изделия применения, в-третьих, уменьшить
объем, занимаемый излучателем лазера.
Выполнение металлического корпуса с поперечным бортом, содержащим параллель-
ную плоской наружной посадочной поверхности вторую плоскую внутреннюю поверх-
ность, на которой установлены радиатор с радиоэлементами и металлическая пластина
устройства нагревания активного элемента, и крепление печатной платы с одного конца к
радиатору с радиоэлементами, а с другого конца к поперечному борту, расположение ак-
тивного элемента между металлической пластиной устройства нагревания активного эле-
мента и первой плоской внутренней поверхностью металлического корпуса позволяют
уменьшить объем, занимаемый лазером.
Выполнение в поперечном борте металлического корпуса ниши, открытой со стороны
второй плоской внутренней поверхности металлического корпуса и имеющей плоскую
внутреннюю поверхность, параллельную плоской наружной посадочной поверхности ме-

4. BY 7268 U 2011.04.30
4
таллического корпуса, установка термодатчика в нише с тепловым контактом с плоской
внутренней поверхностью ниши позволяют уменьшить объем, занимаемый лазером.
Возможный вариант выполнения лазера с активным элементом в виде активного во-
локонного световода позволяет эффективно использовать объем излучателя лазера и
уменьшить объем, занимаемый лазером.
Возможный вариант выполнения лазера с креплением печатной платы к поперечному
борту через промежуточные элементы позволяет эффективно использовать объем излуча-
теля лазера, применив в качестве промежуточных элементов элементы конструкции излуча-
теля лазера.
Возможное выполнение в лазере обращенной к активному элементу поверхности ме-
таллической пластины с лакокрасочным покрытием позволяет увеличить излучательную
способность устройства нагревания и, таким образом, способствует уменьшению времени
установления оптимального температурного режима активного элемента, тем самым спо-
собствует уменьшению времени установления энергетических характеристик лазера при
работе его при температурах ниже 0 °С.
Возможное выполнение в лазере теплового контакта термодатчика с плоской внутрен-
ней поверхностью ниши через промежуточные элементы позволяет обеспечить тепловой
контакт термодатчика с металлическим корпусом во всем диапазоне эксплуатационных
температур.
Полезная модель поясняется чертежом. На фигуре представлена схема лазера.
Лазер содержит блок питания 1, включающий печатную плату 2 и радиатор 3 с радио-
элементами (не показаны), и излучатель 4, первый вход которого электрически связан с
первым выходом блока питания 1. Излучатель 4 включает активный элемент 5, изготовлен-
ный из алюминия металлический корпус 6 (использующийся в качестве металлического ос-
нования), 4 излучающих диода 7 (показаны 2 диода) в качестве источника оптической
накачки, устройство нагревания активного элемента 5, выполненное в виде металлической
пластины 8 с установленными на ней двумя электрическими нагревательными элементами 9,
в качестве которых используются активные сопротивления, силовые выводы которых
электрически связаны с вторым выходом блока питания 1, термодатчик 10, выход которо-
го электрически связан с входом блока питания 1, предназначенный для выдачи сигнала,
пропорционального температуре окружающей среды.
Металлический корпус 6 излучателя 4 имеет плоскую наружную посадочную поверх-
ность 11 и параллельную ей первую плоскую внутреннюю поверхность 12 и выполнен с
поперечным бортом 13, содержащим параллельную плоской наружной посадочной по-
верхности 11 вторую плоскую внутреннюю поверхность 14, на которой установлены ра-
диатор 3 с радиоэлементами и металлическая пластина 8 устройства нагревания активного
элемента 5, а печатная плата 2 с одного конца винтом 15 через шайбу 16 прикреплена к
радиатору 3 с радиоэлементами, а с другого конца винтом 17 через промежуточный эле-
мент 18 (цилиндр из непроводящего материала) прикреплена к второй плоской внутрен-
ней поверхности 14 поперечного борта 13.
В поперечном борте 13 выполнена ниша 19, открытая со стороны второй плоской
внутренней поверхности 14 металлического корпуса 6 и имеющая плоскую внутреннюю
поверхность 20, параллельную плоской наружной посадочной поверхности 11 металличе-
ского корпуса 6, при этом термодатчик 10 установлен на пластине 21 в нише 19 с тепло-
вым контактом с плоской внутренней поверхностью 20 ниши 19. Пластина 21 закреплена
на второй плоской внутренней поверхности 14 металлического корпуса 6.
Возможно выполнение теплового контакта термодатчика 10 с плоской внутренней по-
верхностью 20 ниши 19 через промежуточные элементы, например прокладки из тепло-
проводящего материала.
Активный элемент 5 в виде активного волоконного световода расположен между ме-
таллической пластиной 8 устройства нагревания активного элемента 5 и первой плоской

5. BY 7268 U 2011.04.30
5
внутренней поверхностью 12 металлического корпуса 6. При этом обращенная к активно-
му элементу 5 поверхность 22 металлической пластины 8 выполнена с лакокрасочным по-
крытием.
Лазер работает следующим образом.
Блок питания 1 обеспечивает электрический ток накачки излучающих диодов 7 и
электрический ток через активные сопротивления 9 устройства нагревания активного эле-
мента 5. Излучение излучающих диодов 7 накачивает активный элемент 5 в виде активно-
го волоконного световода. Излучение генерации лазера выходит через конец активного
волоконного световода с полупрозрачным зеркалом.
В процессе работы часть электрической мощности, потребляемой излучающими дио-
дами 7, переходит в тепловую. Излучающие диоды 7 нагреваются, тепло их кондуктив-
ным путем переходит в металлический корпус 6 излучателя 4, который в свою очередь
рассеивает его в окружающее пространство, а через плоскую наружную посадочную по-
верхность 11 передает его на изделие, на котором установлен лазер. Радиатор 3 с радио-
элементами передает тепло от радиоэлементов металлическому корпусу 6 излучателя 4,
который в свою очередь рассеивает его в окружающее пространство.
При температуре окружающей среды ниже 0 °С по сигналу, поступающему с термо-
датчика 10, блок питания 1 обеспечивает электрический ток через нагревательные элемен-
ты 9, которые нагревают металлическую пластину 8, дополнительно нагревающую в свою
очередь активный элемент 5. В связи с нагреванием активного элемента 5 как излучением
накачки, так и устройством нагревания активного элемента, уменьшается время установле-
ния оптимального температурного режима активного элемента 5, соответственно, умень-
шается время установления энергетических характеристик лазера.
Таким образом, обеспечивается уменьшение времени установления энергетических
характеристик лазера при работе его при температуре окружающей среды ниже 0 °С.
В связи с компактным расположением блока питания 1 и излучателя 4, в котором
компактно расположены активный элемент 5, излучающие диоды 7, устройство нагрева-
ния активного элемента 5, термодатчик 10, созданная конструкция обеспечивает умень-
шение занимаемого лазером объема.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.