CN101719618A - 一种改善非对称散热板条型激光器热焦距不对称的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善非对称散热板条型激光器热焦距不对称的装置，包括激光介质和热沉，激光介质为板条型，热沉分为上下两部分，夹持在激光介质上下两个大面上，在热沉上沿其与激光介质接触的长度方向设有凹槽装置，使得热量集中从激光介质与热沉连接的角落部分导走，通过数值分析软件模拟计算，可以得到适当的凹槽装置的位置、宽度和深度等参数，使得激光介质温度梯度近似对称分布，从而使激光介质的两个方向具有对称的热焦距。本发明结构简单，易于实现，可以有效解决非对称散热板条型激光器两个方向热焦距不对称的问题。
Description
技术领域
本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种改善非对称散热板条型激光器热焦距不对称的方法。
背景技术
激光自1960年问世以来，已经迅速成为社会发展进步的主要推动力量。固体激光器是应用最为广泛的一类激光器，在科学研究、生产加工、国防军事、医疗生物等国民经济的各个领域得到了极为广泛的应用。
对于二级管或灯泵浦的固体激光器，输入的能量大部分都转化为热而耗散掉了，只有少部分能够转化为激光输出。因此，在固体激光器中，激光介质的热效应严重制约了激光器的输出性能和可靠性。
因此，在固体激光器设计中，通常需要在激光介质周围包裹或夹持热导率较高的介质进行散热，以降低热效应对激光器性能的影响，这种散热介质一般被称为激光介质的热沉。
板条型固体激光器的泵浦方法一般有端面泵浦、侧面泵浦、边缘泵浦和角泵浦等几种形式。激光介质的形状一般为矩形或平行四边形截面的六面体。除了在端面泵浦中可以在正方形截面激光介质四周加持热沉达到对称散热外，其它几种泵浦方式通常采用激光介质其中两个大面与热沉接触的非对称散热方式。在这种情况下，散热方向(即激光介质的厚度方向)的温度梯度要比绝热方向(即激光介质的宽度方向)的温度梯度大很多，进而导致厚度方向的热焦距比宽度方向的热焦距小。这种热焦距在两个方向的非对称性造成了输出激光的不对称，同时由于两个方向的动态工作点必须同时在稳区内，使得激光器运行的稳区范围减小，影响了板条型固体激光器在一些方面的实际应用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种改善非对称散热板条型激光器热焦距不对称的方法，以简单的结构、低廉的成本实现非对称散热板条型激光器两个方向热焦距的对称化。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种改善非对称散热板条型激光器热焦距不对称的装置，包括热沉和激光介质，其特征在于，所述激光介质为板条型，所述热沉分为上下两部分，夹持在所述激光介质上下两个大面上，在热沉上沿其与激光介质接触的长度方向上设有凹槽装置，凹槽装置内为设置的空气绝热槽或者填充的导热介质。
优选地，所述激光介质为矩形或平行四边形的截面形状。
优选地，所述激光介质是激光晶体、激光玻璃介质、激光塑料介质或激光陶瓷介质。
优选地，所述凹槽装置的位置、宽度和深度由数值分析软件根据实际散热模型模拟计算确定。
与现有技术相比，本发明的突出优点有：1、本发明装置在激光介质的热沉上设有凹槽装置，使激光介质的温度梯度对称分布，在非对称散热的条件下获得对称的热焦距，最终获得对称的激光输出，非对称散热板条型激光器提高在调Q、倍频等应用中的效率；2、本发明装置在激光介质热沉上设有凹槽装置，使激光介质的散热近似对称，因此可以在不同泵浦功率下均获得不同功率的对称的激光输出。本发明结构简单，成本低廉，能实现非对称散热板条型固体激光器的热焦距对称化，进而在不同功率下均获得对称的激光输出，本发明可以广泛用于各种非对称散热板条型固体激光器中。
附图说明
图1是本发明改善非对称散热板条型激光器热焦距不对称的装置的角泵浦板条结构特例示意图；
图2是本发明改善非对称散热板条型激光器热焦距不对称的装置填充了导热介质的角泵浦板条结构特例示意图。
其中，1：热沉；2：激光介质；3：掺杂区；4：凹槽装置；5：导热介质。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本实施例中，以角泵浦的复合板条激光介质为例来阐述本发明的设计思想。如图1所示，本发明改善非对称散热板条型激光器热焦距不对称的装置包括板条型激光介质2和热沉1，热沉1分为上下两部分，夹持在板条型激光介质2上下两个大面上。在本实施例中，板条型激光介质2中间为掺杂区3，也就是吸收泵浦光产热的热源，为了使两方向热焦距对称，热沉1的凹槽装置4可以设置为挖出的空气绝热槽，其位置、宽度和深度通过数值分析软件根据实际散热模型模拟计算决定。
如图2所示，也可以将上述装置的凹槽装置4设置为具有一定热导率的导热介质5，同样可以根据实际散热模型计算得到所填充导热介质5的位置、宽度和深度，使散热对称。
上述实施例只是给出了针对角泵浦复合板条激光介质如何使两方向的热焦距对称化，并没有描述所有的可能。实际上，还可以将本发明运用于其它泵浦方式的板条型激光介质，只要通过将热沉1设置凹槽装置4，改变热流方向，最终使板条型激光介质2两方向的热焦距对称，即能达到本发明的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种改善非对称散热板条型激光器热焦距不对称的装置，包括热沉(1)和激光介质(2)，其特征在于，所述激光介质(2)为板条型，所述热沉(1)分为上下两部分，夹持在所述激光介质(2)上下两个大面上，在热沉(1)上沿其与激光介质(2)接触的长度方向上设有凹槽装置(4)，凹槽装置(4)内为设置的空气绝热槽或者填充的导热介质。
2.如权利要求1所述的改善非对称散热板条型激光器热焦距不对称的装置，其特征在于，所述激光介质(2)为矩形或平行四边形的截面形状。
3.如权利要求1所述的改善非对称散热板条型激光器热焦距不对称的装置，其特征在于，所述激光介质(2)是激光晶体、激光玻璃介质、激光塑料介质或激光陶瓷介质。
4.如权利要求1所述的改善非对称散热板条型激光器热焦距不对称的装置，其特征在于，所述凹槽装置(4)的位置、宽度和深度由数值分析软件根据实际散热模型模拟计算确定。
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