CN102544994B - 热沉装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热沉装置，包括上热沉和下热沉，上热沉和下热沉通过螺钉固定连接，在上热沉的底部设置有第一收容槽，在下热沉的顶部设置有第二收容槽，第一收容槽和第二收容槽共同形成收容光学晶体的空间，在靠近第一收容槽的位置设置有第一应力消除装置。因为在热沉装置中设置了应力消除装置，这样在不破坏热沉的导热连接的情况下使得热沉具有一定的弹性伸缩量，用螺钉固定上下热沉的时候使得光学晶体具有一定的缓冲弹性，能够兼容光学晶体和机械加工零件的加工公差，最后实现理想的弹性导热接触，在保证光学晶体具有良好的导热接触的同时尽可能的降低了光学晶体的夹持应力。

Description

热沉装置
技术领域
本发明涉及激光器领域，尤其涉及的是一种热沉装置。
背景技术
在泵浦光泵浦光学晶体的时候，由于泵浦光到激光的量子亏损和自发辐射损耗等，泵浦光中总有一部分热量产生在激光光学晶体中，这就导致光学晶体温度升高，并且产生热透镜和热致衍射损耗等效应，影响了激光的输出功率和光束质量。通常，激光光学晶体要安装在一个由铜或铝等导热良好的材料中，以保证光学晶体上产生的热量能够很好的传递到金属热沉，再通过热电制冷或循环冷却水等温度控制技术让热沉维持恒定的温度。因此光学晶体和热沉之间的热接触是否良好则是整个环节的关键。
非线性倍频光学晶体在工作时需要稳定的温度，以达到倍频所需要的位相匹配条件，因此非线性光学晶体也需要安装在热沉中，再通过热电制冷或循环冷却水等温度控制技术让热沉维持恒定的温度。因此，非线性光学晶体和热沉之间是否有很好的热接触将对光学晶体温度是否稳定产生非常大的影响。
请参阅图1和图2，热沉通常由上下两部分组成，分别是上热沉11、21和下热沉12、22，光学晶体10、20则放置于上热沉11、21和下热沉12、22之间，上热沉11、21和下热沉12、22通过螺钉13、23固定。
由于光学晶体10、20和热沉机械件的加工尺寸都存在一定的加工误差，这就导致光学晶体10、20和上下两个热沉面接触的时候存在一定的缝隙，再用螺钉13、23固定的时候，光学晶体10、20内部不可避免的产生了较大的夹持应力，而且上热沉11、21和下热沉12、22之间也几乎不可能实现两个平行表面的良好的接触。
由于光学晶体10、20导热不好，而且有内部夹持应力的存在，这样的光学晶体热沉组件在泵浦激光作用的情况下会引起强烈的热效应，严重影响了激光的输出功率，并且导致激光光斑圆度的劣化，甚至会造成光学晶体的断裂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热沉装置，旨在解决现有的热沉装置与光学晶体接触不良及存在夹持应力的问题。
本发明的技术方案如下：
一种热沉装置，包括上热沉和下热沉，上热沉和下热沉通过螺钉固定连接，在上热沉的底部设置有第一收容槽，在下热沉的顶部设置有第二收容槽，第一收容槽和第二收容槽共同形成收容光学晶体的空间，在靠近第一收容槽的位置设置有第一夹持应力消除装置。
所述的热沉装置，其中，所述下热沉在靠近第二收容槽的位置设置有第二夹持应力消除装置。
所述的热沉装置，其中，所述第一夹持应力消除装置包括一个第一槽状结构，所述第一槽状结构与所述第一收容槽连通。
所述的热沉装置，其中，所述第一夹持应力消除装置还包括至少两个第二槽状结构，两个第二槽状结构对称分布在第一槽状结构的两侧，所述两个第二槽状结构的开口都朝向上热沉的顶部方向。
所述的热沉装置，其中，所述第二夹持应力消除装置包括一个第三槽状结构，所述第三槽状结构与所述第二收容槽连通。
所述的热沉装置，其中，在所述第三槽状结构的两侧还设置有第四槽状结构。
所述第一槽状结构的宽度是0.15毫米至0.35毫米，深度是2毫米至4毫米；所述第二槽状结构的宽度是0.15毫米至0.35毫米，深度是2毫米至4毫米；所述第二槽状结构与第一槽状结构之间的间距是1毫米至3毫米。
所述第三槽状结构的宽度是0.15毫米至0.35毫米，深度是0.5毫米至1毫米。
所述的热沉装置，其中，所述第一收容槽和第二收容槽都为V形槽。
所述的热沉装置，其中，所述第一收容槽和第二收容槽都为弧形槽。
本发明的有益效果：
因为在热沉装置中设置了夹持应力消除装置，这样在不破坏热沉的导热连接的情况下使得热沉具有一定的弹性伸缩量，用螺钉固定上下热沉的时候使得光学晶体具有一定的缓冲弹性，能够兼容光学晶体和机械加工零件的加工公差，最后实现理想的弹性导热接触，在保证光学晶体具有良好的导热接触的同时尽可能的降低了光学晶体的夹持应力。
附图说明
图1是现有技术中应用于方形光学晶体的热沉装置的示意图。
图2是现有技术中应用于圆形光学晶体的热沉装置的示意图。
图3是本发明应用于方形光学晶体的热沉装置的示意图。
图4是图3中上热沉的剖面图。
图5是本发明应用于圆形光学晶体的热沉装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
本发明设计了一种独特的热沉结构，既能保证光学晶体和上下两个热沉之间的良好热接触，在保证良好的热接触的同时尽量避免在光学晶体内部产生很大的夹持应力。
请参阅图3和图4，本发明应用于方形光学晶体的热沉装置包括上热沉31和下热沉32，上热沉31和下热沉32通过螺钉33固定连接。
在上热沉31的底部设置有第一收容槽311，在靠近第一收容槽311的位置设置有第一应力消除装置35。第一收容槽311为V形槽。
优选的，第一应力消除装置35包括一个第一槽状结构351和两个第二槽状结构352，所述第一槽状结构351的开口朝向所述下热沉32方向，所述第一槽状结构与所述第一收容槽连通，所述两个第二槽状结构352对称分布在第一槽状结构351的两侧，所述两个第二槽状结构352的开口朝向上热沉31的顶部方向。第一槽状结构351的宽度是0.15mm-0.35mm，深度是2mm-4mm。第二槽状结构352的宽度是0.15mm-0.35mm，深度是2mm-4mm，第二槽状结构352和第一槽状结构351的间距是1mm-3mm。
请注意：实际上开槽的宽度越窄越好，因为槽越窄这样造成的接触面减少是最少的，但是由于加工条件的限制，所以取的上述尺寸。
在其他实施方式中，去掉两个第二槽状结构352也是可行的。
在下热沉32的顶部设置有第二收容槽321，在靠近第二收容槽321的位置设置有第二应力消除装置36。第二收容槽321为V形槽。
优选的，第二应力消除装置36为一个第三槽状结构，该第三槽状结构的开口朝向所述上热沉31方向，该第三槽状结构的宽度是0.15mm-0.35mm，深度是0.5mm-1.0mm。
在其他实施方式中，在该第三槽状结构的两侧各增加一个或两个第四槽状结构也是可行的。
当上热沉31和下热沉32通过螺钉33固定后，第一收容槽311和第二收容槽321共同形成收容方形光学晶体的空间。
请参阅图5和图6，本发明应用于圆形光学晶体的热沉装置与应用于方形光学晶体的热沉装置的结构基本相同，二者的区别是：第一收容槽411和第二收容槽421均为弧形槽。
当上热沉41和下热沉42通过螺钉43固定后，第一收容槽311和第二收容槽321共同形成收容圆形光学晶体40的空间。
在其他实施方式中，在下热沉32、42上不设置第二应力消除装置36也是可行的。
在以上实施方式中，光学晶体可以是激光光学晶体或非线性倍频光学晶体。
本发明具有多种变形设计的具体实施方式，例如：根据实际操作的需要，可以设置所述上热沉具有多个第一收容槽、多个第一应力消除装置，所述下热沉具有多个第二收容槽、多个第二应力消除装置；可以设置所述第一应力消除装置包括多个第一槽状结构和多个第二槽状结构，所述第二应力消除装置包括多个第三槽状结构和多个第四槽状结构。
由于在热沉装置中设置了第一及第二应力消除装置，这样在不破坏热沉的导热连接的情况下使得热沉具有一定的弹性伸缩量，用螺钉固定上下热沉的时候使得光学晶体具有一定的缓冲弹性，能够兼容光学晶体和机械加工零件的加工公差，最后实现理想的弹性导热接触，在保证光学晶体具有良好的导热接触的同时尽可能的降低了光学晶体的夹持应力。
本发明的热沉装置尤其适合高功率激光泵浦的情况，能够提高激光的输出功率和保持良好的光斑椭圆度，避免高功率泵浦下出现光学晶体断裂。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种热沉装置，包括上热沉和下热沉，所述上热沉和下热沉通过螺钉固定连接，在所述上热沉的底部设置有第一收容槽，在所述下热沉的顶部设置有第二收容槽，所述第一收容槽和第二收容槽共同形成收容外部光学晶体的空间，其特征在于，所述上热沉在靠近第一收容槽的位置设置有第一应力消除装置，所述第一应力消除装置包括一个第一槽状结构，所述第一槽状结构的开口朝向所述下热沉方向，所述第一槽状结构与所述第一收容槽连通。
2.根据权利要求1所述的热沉装置，其特征在于，所述下热沉在靠近第二收容槽的位置设置有第二应力消除装置。
3.根据权利要求2所述的热沉装置，其特征在于，所述第一应力消除装置还包括至少两个第二槽状结构，两个第二槽状结构对称分布在第一槽状结构的两侧，所述两个第二槽状结构的开口都朝向所述上热沉的顶部方向。
4.根据权利要求2所述的热沉装置，其特征在于，所述第二应力消除装置包括一个第三槽状结构，所述第三槽状结构与所述第二收容槽连通。
5.根据权利要求4所述的热沉装置，其特征在于，在所述第三槽状结构的两侧还设置有第四槽状结构。
6.根据权利要求3所述的热沉装置，其特征在于，所述第一槽状结构的宽度是0.15毫米至0.35毫米，深度是2毫米至4毫米；所述第二槽状结构的宽度是0.15毫米至0.35毫米，深度是2毫米至4毫米；所述第二槽状结构与第一槽状结构之间的间距是1毫米至3毫米。
7.根据权利要求4所述的热沉装置，其特征在于，该第三槽状结构的宽度是0.15毫米至0.35毫米，深度是0.5毫米至1毫米。
8.根据权利要求1所述的热沉装置，其特征在于，所述第一收容槽和第二收容槽都为V形槽。
9.根据权利要求1所述的热沉装置，其特征在于，所述第一收容槽和第二收容槽都为弧形槽。
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