CN204732668U - 一种端面泵浦固体激光晶体散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种端面泵浦固体激光晶体散热装置。包括第一金属热沉、第二金属热沉以及晶体夹具。晶体夹具上没有循环水通道避免漏水损坏晶体，其被夹持与两块基本对称的热沉之中，其与热沉接触面涂有导热硅脂，加快热向热沉传递。热沉中有循环水通道，特别的为减少空间占用和防止意外漏水将水管从热沉下方接入，便于工业化生产。本实用新型能有效降低方形晶体棒内部的热负荷，有效提高了激光器输出效率并改善了光束质量，避免了晶体因温度过高而引起的炸裂。

Description

一种端面泵浦固体激光晶体散热装置

技术领域

本实用新型涉及固体激光技术领域，尤其涉及一种端面泵浦固体激光晶体散热装置。

背景技术

激光器由光学谐振腔、泵浦系统和激光增益介质这三部分组成。激光介质吸收泵浦能量后，由于量子亏损等原因，部分能量转换为激光输出，另一部分能量转换为热量沉积在激光介质中。为防止热量沉积，需要对激光介质进行冷却，从而导致激光介质内的温度梯度分布，介质的温度梯度分布会导致热透镜效应、泵浦能量损失，严重时会导致激光增益介质的损坏。在固体激光器中，增益介质的热效应是影响激光器腔内光束分布及输出光束功率及光束质量最关键的因素。

现阶段固体激光器广泛采用的冷却方式为通过制冷设备提供温度较低的去离子水实现激光晶体的冷却，该方法简单易行已被广泛使用，但是仍存在漏水，占用体积大，不利于在激光器产品中应用等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有技术中存在的不足，提供一种端面泵浦固体激光晶体散热装置。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

一种端面泵浦固体激光晶体散热装置，包括第一金属热沉、第二金属热沉以及晶体夹具。

晶体夹具是两头小中间大的阶梯圆柱型结构，在中心圆柱两侧均同心设置直径小于中心圆柱的圆柱体凸块，阶梯圆柱型结构沿一条直径切开，分为a、b两块， a块的中心圆柱一侧削去两肩并在其上打有通孔，b块在a块相应位置设有螺纹盲孔，用以连接a块、b块；晶体夹具中心设有正方形晶体凹槽，凹槽夹持面光滑，契合激光晶体的接触面，夹持松紧由连接两块的螺丝确定；

第一金属热沉呈L形，第一金属热沉的长边所在平面设有与晶体夹具相配合的阶梯圆柱型凹槽和4个螺孔，用以放置晶体夹具；第一金属热沉长边上设有循环水通道， L的短边所在平面上设有固定用的通孔；第二金属热沉是正方形板，其上设有循环水通道，中间设有与第一金属热沉相同的阶梯型凹槽，四角设有4个通孔，用以连接第一金属热沉； 第一金属热沉、第二金属热沉左右加紧晶体夹具，由其上的四个螺钉确保晶体夹具与第一金属热沉、第二金属热沉紧贴，晶体夹具的中心圆柱厚度大于2倍阶梯型凹槽深度；

晶体夹具与第一金属热沉、第二金属热沉接触面涂有导热硅脂。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果：

1)本实用新型提供了一种用于激光二极管端面泵浦固体激光器中方形晶体棒的冷却装置，冷却装置的结构简单，设计新颖合理，使用方便。

2)本实用新型提供一种简单的晶体夹具，晶体棒包裹铟膜置于晶体夹具的晶体凹槽中，上下两块夹具受力均匀，防止晶体局部过热膨胀断裂。夹具中没有循环水通道，避免因漏水而损坏晶体。

3)本实用新型采用两块热沉夹持晶体夹具的方式散热，两块热沉中有循环水通道，其与晶体夹具的接触面涂有导热硅脂，有利于泵浦产生的热向热沉转移，提高了整个装置的散热能力。

4)本实用新型将水管接口朝下置放，防止漏水对整个光路的危害，节省激光器占用的空间，便于实现工业化生产。

5)本实用新型的实现成本低，适用性强，有利于固体激光器的发展。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，实现方便，能够有效降低方形激光晶体内部的热沉积，有效改善了输出光束质量，避免晶体炸裂，实用性强，便于推广。

附图说明         

图1为端面泵浦固体激光晶体散热装置结构示意图；

图2本实用新型的第一金属热沉结构示意图；

图3本实用新型的第二金属热沉结构示意图。

图4本实用新型的晶体夹具结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种端面泵浦固体激光晶体散热装置，包括第一金属热沉1、第二金属热沉2以及晶体夹具3。

如图2~4所示，晶体夹具3是两头小中间大的阶梯圆柱型结构，在中心圆柱两侧均同心设置直径小于中心圆柱的圆柱体凸块，阶梯圆柱型结构沿一条直径切开，分为a、b两块， a块的中心圆柱一侧削去两肩并在其上打有通孔，b块在a块相应位置设有螺纹盲孔，用以连接a块、b块；晶体夹具3中心设有正方形晶体凹槽，凹槽夹持面光滑，契合激光晶体的接触面，夹持松紧由连接两块的螺丝确定；

第一金属热沉1呈L形，第一金属热沉1的长边所在平面设有与晶体夹具3相配合的阶梯圆柱型凹槽和4个螺孔，用以放置晶体夹具3；第一金属热沉1长边上设有循环水通道， L的短边所在平面上设有固定用的通孔；第二金属热沉2是正方形板，其上设有与第一金属热沉1相同的循环水通道，中间设有与第一金属热沉1相同的阶梯型凹槽，四角设有4个通孔，用以连接第一金属热沉1； 第一金属热沉1、第二金属热沉2左右加紧晶体夹具3，由其上的四个螺钉确保晶体夹具3与第一金属热沉1、第二金属热沉2紧贴，晶体夹具3的中心圆柱厚度大于2倍阶梯型凹槽深度；

晶体夹具3与第一金属热沉1、第二金属热沉2接触面涂有导热硅脂。

本实用新型的端面泵浦固体激光晶体散热装置工作过程如下：

将端面为正方形的晶体包裹铟膜后放入晶体夹具3的b块上，将a块置于b块上用螺丝固定，防止晶体滑动。再用导热硅脂均匀的涂在晶体夹具3与第一金属热沉1、第二金属热沉2接触的4个平面和3个圆柱面上，有利于热向第一金属热沉1、第二金属热沉2扩散，并将其置于第一金属热沉1中。第二金属热沉2从另一面夹持晶体夹具3，并用四个螺钉连接固定，保证三块热沉之间的良好接触，并且防止晶体夹具3移动。给第一金属热沉1、第二金属热沉2接上水管后固定在激光器中，水管朝下，不占用激光器光路所在平面及其上的空间，避免因意外漏水而危及光路。给第一金属热沉1、第二金属热沉2通入20℃左右的恒温水，在激光晶体两端泵如一定功率的泵浦激光，用热像仪观察整个装置，发现除泵浦端面外整个装置温度在20℃左右，散热良好。

Claims (2)

1.一种端面泵浦固体激光晶体散热装置，其特征在于包括第一金属热沉（1）、第二金属热沉（2）以及晶体夹具（3）；

晶体夹具（3）是两头小中间大的阶梯圆柱型结构，在中心圆柱两侧均同心设置直径小于中心圆柱的圆柱体凸块，阶梯圆柱型结构沿一条直径切开，分为a、b两块， a块的中心圆柱一侧削去两肩并在其上打有通孔，b块在a块相应位置设有螺纹盲孔，用以连接a块、b块；晶体夹具（3）中心设有正方形晶体凹槽，凹槽夹持面光滑，契合激光晶体的接触面，夹持松紧由连接两块的螺丝确定；

第一金属热沉（1）呈L形，第一金属热沉（1）的长边所在平面设有与晶体夹具（3）相配合的阶梯圆柱型凹槽和4个螺孔，用以放置晶体夹具（3）；第一金属热沉（1）长边上设有循环水通道， L的短边所在平面上设有固定用的通孔；第二金属热沉（2）是正方形板，其上设有循环水通道，中间设有与第一金属热沉（1）相同的阶梯型凹槽，四角设有4个通孔，用以连接第一金属热沉（1）； 第一金属热沉（1）、第二金属热沉（2）左右加紧晶体夹具（3），由其上的四个螺钉确保晶体夹具（3）与第一金属热沉（1）、第二金属热沉（2）紧贴，晶体夹具（3）的中心圆柱厚度大于2倍阶梯型凹槽深度。

2.如权利要求1所述的一种端面泵浦固体激光晶体散热装置，其特征在于，晶体夹具（3）与第一金属热沉（1）、第二金属热沉（2）接触面涂有导热硅脂。