CN114583532B - 一种薄片激光晶体冷却装置及激光器 - Google Patents

一种薄片激光晶体冷却装置及激光器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种薄片激光晶体冷却装置及激光器，属于激光器散热技术领域，薄片激光晶体冷却装置依次包括进出液板、分液板和直冷板，所述进出液板上设有进液口和回液口，所述分液板上设有分液通孔，所述直冷板的一侧面与薄片激光晶体相贴合，其另一侧面设有冷却槽，且所述冷却槽通过分液通孔分别与进液口、回液口连通，本发明能够保证冷却液被合理分配至薄片激光晶体的宽度方向和长度方向，提高了薄片激光晶体冷却的均匀性，保证了薄片激光晶体的正常工作，同时，实现了紧凑化集成，能够有效释放了薄片激光晶体的热应力，提高薄片激光晶体的使用寿命。

Description

一种薄片激光晶体冷却装置及激光器
技术领域
本发明属于激光器散热技术领域，具体地说涉及一种薄片激光晶体冷却装置及激光器。
背景技术
薄片激光器是一类有潜力的高功率激光器，其薄片激光晶体的厚度一般都在毫米量级。在薄片激光晶体模块集成系统中，不仅需要对薄片激光晶体进行高效冷却、精确定位、紧凑化集成，还需要满足薄片激光晶体工作中应力释放的要求，以保证薄片激光器系统的工作性能。
现有的薄片激光器中，薄片激光晶体的热管理方式不合理，无法满足高效冷却的要求，同时，薄片激光晶体的热管理集成方式不合理，一方面无法满足系统紧凑化集成的要求，另一方面无法满足薄片激光晶体工作中应力释放的要求，容易导致薄片激光晶体无法实现高效热管理，工作应力无法有效释放，影响薄片激光器的正常工作。
发明内容
针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种薄片激光晶体冷却装置及激光器。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种薄片激光晶体冷却装置，依次包括进出液板、分液板和直冷板，所述进出液板上设有进液口和回液口，所述分液板上设有分液通孔，所述直冷板的一侧面与薄片激光晶体相贴合，其另一侧面设有冷却槽，且所述冷却槽通过分液通孔分别与进液口、回液口连通。
进一步，所述进液口和所述回液口位于进出液板的一侧面，所述进出液板的另一侧面设有第一扇形结构和第二扇形结构。
进一步，所述第一扇形结构与进液口对应设置并连通，所述第二扇形结构与回液口对应设置并连通。
进一步，所述第一扇形结构包括多个第一出液口，且多个第一出液口位于同一弧线上，所述第一出液口与进液口连通。
进一步，所述第二扇形结构包括多个第二出液口，且多个第二出液口位于同一弧线上，所述第二出液口与回液口连通。
进一步，所述分液通孔设有多个，且分液通孔分别对应第一出液口、第二出液口设置。
优选的，所述分液通孔设为腰形孔。
进一步，所述第一出液口和所述第二出液口的总数量等于所述分液通孔的数量。
进一步，所述进液口与所述回液口沿着薄片激光晶体的宽方向对称设置，所述第一扇形结构和所述第二扇形结构沿着薄片激光晶体的宽度方向对称设置。
进一步，所述冷却槽沿着薄片激光晶体的长度方向设置，且冷却槽沿着薄片激光晶体的宽度方向相间隔的设有多个。
进一步，所述冷却槽通过所述分液通孔分别与所述第一出液口、所述第二出液口连通。
进一步，所述冷却槽与分液通孔组对应设置并连通，所述分液通孔组包括2个分液通孔，且位于分液通孔组的2个分液通孔分别对应第一扇形结构、第二扇形结构。
进一步，所述进出液板、所述分液板和所述直冷板依次贴合设置形成散热组件，且贴合面之间相焊接密封，保证能够承受高压而不泄露。
进一步，所述薄片激光晶体包括2个散热面，且每个散热面均焊接有散热组件。
进一步，所述2个散热面分别为上散热面和下散热面，所述上散热面为薄片激光晶体的顶面，且上散热面对应上散热组件，所述下散热面为薄片激光晶体的底面，且下散热面对应下散热组件。
进一步，所述薄片激光晶体与上散热组件、下散热组件形成晶体散热模块。
进一步，所述晶体散热模块的下方设有分液底座，其上方设有分液封盖。
进一步，所述分液底座的内部凹陷形成容纳所述晶体散热模块的下安装腔，且所述晶体散热模块的高度大于所述下安装腔的深度。
进一步，所述下安装腔的底面与所述晶体散热模块的底部之间设有密封圈，且所述下安装腔的底面与所述晶体散热模块的底部通过螺栓连接。
进一步，所述下安装腔的底面设有下进液口和下回液口，所述下进液口与下散热组件中进出液板上的进液口连通，所述下回液口与下散热组件中进出液板上的回液口连通。
进一步，所述分液封盖的内部凹陷形成容纳所述晶体散热模块的上安装腔，且上安装腔的深度与下安装腔的深度总和小于晶体散热模块的高度。
进一步，所述分液底座与所述分液封盖之间设有柔性过渡接口。
进一步，所述分液封盖上设有容纳腔，所述柔性过渡接口的顶部嵌入所述容纳腔，且所述柔性过渡接口的底部与所述分液底座的顶部连接。
进一步，所述柔性过渡接口的顶部与所述容纳腔采用轴向密封，所述柔性过渡接口的底部与所述分液底座的顶部采用端面密封。
进一步，所述柔性过渡接口的顶部与其底部形成凸形结构，且容纳腔的深度小于柔性过渡接口的顶部的高度。
进一步，所述上安装腔的底面设有上进液口和上回液口，所述上进液口与上散热组件中进出液板上的进液口连通，所述上回液口与上散热组件中进出液板上的回液口连通。
进一步，所述分液底座内部设有下进液通道和下回液通道，所述分液封盖内部设有上进液通道和上回液通道，所述柔性过渡接口为中空结构。
进一步，所述下进液通道分别与所述下进液口、所述上进液通道连通，且所述上进液通道与所述上进液口连通。
进一步，所述下回液通道分别与所述下回液口、所述上回液通道连通，且所述上回液通道与所述上回液口连通。
另，本发明还提供一种激光器，包括上述的薄片激光晶体冷却装置。
本发明的有益效果是：
通过第一扇形结构、第二扇形结构、分液通孔和冷却槽，保证冷却液被合理分配至薄片激光晶体的宽度方向和长度方向，提高了薄片激光晶体冷却的均匀性，保证了薄片激光晶体的正常工作。
上散热组件、下散热组件同时对薄片激光晶体的散热面进行散热，实现对薄片激光晶体的高效冷却，为薄片激光晶体提供稳定的工作环境，保证了激光器的正常工作。
3、进出液板、分液板和直冷板依次焊接形成一体式的散热组件，实现了紧凑化集成。
4、柔性过渡接口位于分液底座和分液封盖之间，实现对薄片激光晶体的热膨胀补偿，有效释放了薄片激光晶体的热应力，提高薄片激光晶体的使用寿命。
5、薄片激光晶体位于下安装腔和上安装腔内，同时，分液封盖通过柔性过渡接口可对薄片激光晶体产生恒定的压紧力，实现了薄片激光晶体的柔性装夹定位，提高了薄片激光晶体的定位精度，结构新颖且简单。
附图说明
图1是本发明的整体结构纵向剖视图；
图2是分液板的俯视图；
图3是直冷板的俯视图。
附图中：1-分液底座、2-柔性过渡接口、3-分液封盖、4-进出液板、5-分液板、6-直冷板、7-薄片激光晶体、8-进液口、9-回液口、10-第一出液口、11-第二出液口、12-分液通孔、13-冷却槽、14-下进液通道、15-下回液通道、16-上进液通道、17-上回液通道。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。
实施例一：
如图1-图3所示，一种薄片激光晶体冷却装置，依次包括进出液板4、分液板5和直冷板6，所述进出液板4上设有进液口8和回液口9，所述分液板5上设有分液通孔12，所述直冷板6的一侧面与薄片激光晶体7相贴合，其另一侧面设有冷却槽13，且所述冷却槽13通过分液通孔12分别与进液口8、回液口9连通。
所述进液口8和所述回液口9位于进出液板4的一侧面，所述进出液板4的另一侧面设有第一扇形结构和第二扇形结构。所述第一扇形结构与进液口8对应设置并连通，所述第二扇形结构与回液口9对应设置并连通。
所述第一扇形结构包括多个第一出液口10，且多个第一出液口10位于同一弧线上，所述第一出液口10与进液口8连通。所述第二扇形结构包括多个第二出液口11，且多个第二出液口11位于同一弧线上，所述第二出液口11与回液口9连通。
所述分液通孔12设有多个，且分液通孔12分别对应第一出液口10、第二出液口11设置。优选的，所述分液通孔12设为腰形孔。同时，所述第一出液口10和所述第二出液口11的总数量等于所述分液通孔12的数量。
所述进液口8与所述回液口9沿着薄片激光晶体7的宽方向对称设置，所述第一扇形结构和所述第二扇形结构沿着薄片激光晶体7的宽度方向对称设置。
所述冷却槽13沿着薄片激光晶体7的长度方向设置，且冷却槽13沿着薄片激光晶体7的宽度方向相间隔的设有多个。同时，所述冷却槽13通过所述分液通孔12分别与所述第一出液口10、所述第二出液口11连通。
为了实现冷却液顺畅流通，所述冷却槽13与分液通孔组对应设置并连通，所述分液通孔组包括2个分液通孔12，且位于分液通孔组的2个分液通孔12分别对应第一扇形结构、第二扇形结构。
通过第一扇形结构、第二扇形结构、分液通孔12和冷却槽13，保证冷却液被合理分配至薄片激光晶体7的宽度方向和长度方向，提高了薄片激光晶体7冷却的均匀性，保证了薄片激光晶体7的正常工作。
所述直冷板6采用高导热率材料制成，如钨铜、无氧铜等高导热率材料。同时，所述进出液板4、所述分液板5和所述直冷板6依次贴合设置形成散热组件，且贴合面之间相焊接密封，保证能够承受高压而不泄露。也就是说。进出液板4、分液板5和直冷板6依次焊接形成一体式的散热组件，实现了紧凑化集成。
所述薄片激光晶体7包括2个散热面，且每个散热面均焊接有散热组件。具体的，所述2个散热面分别为上散热面和下散热面，所述上散热面为薄片激光晶体7的顶面，且上散热面对应上散热组件，所述下散热面为薄片激光晶体7的底面，且下散热面对应下散热组件。
所述薄片激光晶体7与上散热组件、下散热组件形成晶体散热模块，上散热组件、下散热组件同时对薄片激光晶体7的散热面进行散热，实现对薄片激光晶体7的高效冷却，为薄片激光晶体7提供稳定的工作环境，保证了激光器的正常工作。
所述晶体散热模块的下方设有分液底座1，其上方设有分液封盖3。所述分液底座1的内部凹陷形成容纳所述晶体散热模块的下安装腔，且所述晶体散热模块的高度大于所述下安装腔的深度。同时，所述下安装腔的底面与所述晶体散热模块的底部之间设有密封圈，且所述下安装腔的底面与所述晶体散热模块的底部通过螺栓连接。
所述下安装腔的底面设有下进液口和下回液口，所述下进液口与下散热组件中进出液板上的进液口连通，所述下回液口与下散热组件中进出液板上的回液口连通。
所述分液封盖3的内部凹陷形成容纳所述晶体散热模块的上安装腔，且上安装腔的深度与下安装腔的深度总和小于晶体散热模块的高度。
所述分液底座1与所述分液封盖3之间设有柔性过渡接口2。优选的，所述柔性过渡接口采用不锈钢制成。
所述分液封盖3上设有容纳腔，所述柔性过渡接口2的顶部嵌入所述容纳腔，且所述柔性过渡接口2的底部与所述分液底座1的顶部连接。具体的，所述柔性过渡接口2的顶部与所述容纳腔采用轴向密封，所述柔性过渡接口2的底部与所述分液底座1的顶部采用端面密封。
所述柔性过渡接口2的顶部与其底部形成凸形结构，且容纳腔的深度小于柔性过渡接口2的顶部的高度。
薄片激光晶体7位于下安装腔和上安装腔内，同时，分液封盖3通过柔性过渡接口2可对薄片激光晶体7产生恒定的压紧力，实现了薄片激光晶体7的柔性装夹定位，提高了薄片激光晶体7的定位精度，结构新颖且简单。同时，柔性过渡接口2位于分液底座1和分液封盖3之间，实现对薄片激光晶体7的热膨胀补偿，有效释放了薄片激光晶体7的热应力，提高薄片激光晶体7的使用寿命。
所述上安装腔的底面设有上进液口和上回液口，所述上进液口与上散热组件中进出液板上的进液口连通，所述上回液口与上散热组件中进出液板上的回液口连通。
所述分液底座1内部设有下进液通道14和下回液通道15，所述分液封盖3内部设有上进液通道16和上回液通道17，所述柔性过渡接口2为中空结构。所述下进液通道14分别与所述下进液口、所述上进液通道16连通，且所述上进液通道16与所述上进液口连通。所述下回液通道15分别与所述下回液口、所述上回液通道17连通，且所述上回液通道17与所述上回液口连通。
另，本发明还提供一种激光器，包括上述的薄片激光晶体冷却装置。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (8)

1.一种薄片激光晶体冷却装置，其特征在于，依次包括进出液板、分液板和直冷板，所述进出液板上设有进液口和回液口，所述分液板上设有分液通孔，所述直冷板的一侧面与薄片激光晶体相贴合，其另一侧面设有冷却槽，且所述冷却槽通过分液通孔分别与进液口、回液口连通；
所述进出液板、所述分液板和所述直冷板依次贴合设置并焊接密封形成散热组件，薄片激光晶体的上方、下方均设有散热组件，所述薄片激光晶体及位于其上方、下方的散热组件形成晶体散热模块；
所述晶体散热模块的下方设有分液底座，其上方设有分液封盖，所述分液底座的内部凹陷形成容纳所述晶体散热模块的下安装腔，且所述晶体散热模块的高度大于所述下安装腔的深度，所述分液封盖的内部凹陷形成容纳所述晶体散热模块的上安装腔，且上安装腔的深度与下安装腔的深度总和小于晶体散热模块的高度；
所述分液底座与所述分液封盖之间设有柔性过渡接口，所述分液封盖上设有容纳腔，所述柔性过渡接口的顶部嵌入所述容纳腔，且所述柔性过渡接口的底部与所述分液底座的顶部连接，所述柔性过渡接口的顶部与其底部形成凸形结构，且容纳腔的深度小于柔性过渡接口的顶部的高度。
2.根据权利要求1所述的一种薄片激光晶体冷却装置，其特征在于，所述进液口和所述回液口位于进出液板的一侧面，所述进出液板的另一侧面设有与进液口对应设置并连通的第一扇形结构、与回液口对应设置并连通的第二扇形结构。
3.根据权利要求2所述的一种薄片激光晶体冷却装置，其特征在于，所述第一扇形结构包括多个位于同一弧线上的第一出液口，所述第二扇形结构包括多个位于同一弧线上的第二出液口。
4.根据权利要求3所述的一种薄片激光晶体冷却装置，其特征在于，所述分液通孔设有多个，且分液通孔分别对应第一出液口、第二出液口设置。
5.根据权利要求4所述的一种薄片激光晶体冷却装置，其特征在于，所述冷却槽沿着薄片激光晶体的长度方向设置，且冷却槽沿着薄片激光晶体的宽度方向相间隔的设有多个。
6.根据权利要求5所述的一种薄片激光晶体冷却装置，其特征在于，所述冷却槽通过所述分液通孔分别与所述第一出液口、所述第二出液口连通。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种薄片激光晶体冷却装置，其特征在于，所述分液底座内部设有下进液通道和下回液通道，所述分液封盖内部设有上进液通道和上回液通道，所述下进液通道分别与所述上进液通道、位于薄片激光晶体下方的散热组件的进液口连通，且所述上进液通道与位于薄片激光晶体上方的散热组件的进液口连通，所述下回液通道分别与所述上回液通道、位于薄片激光晶体下方的散热组件的回液口连通，且所述上回液通道与位于薄片激光晶体上方的散热组件的回液口连通。
8.一种激光器，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的薄片激光晶体冷却装置。
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