CN209823098U - 一种激光发射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光发射装置，包括外壳、泵浦源、谐振腔、聚光腔，泵浦源、谐振腔、聚光腔固定在外壳内，其特征在于，所述聚光腔为一个石英管，在石英管除去两个端面的外表面上或者包含两个端面的外表面上镀有聚光反射涂层，聚光反射涂层分为两层，由内到外依次是：金属反射膜和石墨烯涂层。通过金属反射膜，提高了聚光腔的反射率，提高了能量利用效率；通过石墨烯涂层，使得金属反射膜牢固的附着在石英管表面，且石墨烯涂层也具有良好的导热作用，不易老化。

Description

一种激光发射装置

技术领域

本实用新型涉及激光装置，具体而言，涉及一种激光发射装置。

背景技术

激光液样收集设备是利用激光发射器在极短时间内发射出激光束，在皮肤组织上瞬间产生高温，烧灼气化出一个微孔，从而达到采集液体样本目的的一种医疗器械。

但是现有的激光液样收集设备中的激光发射装置由于能量较强，极易老化造成激光发射装置失效。

实用新型内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本实用新型实施例的目的在于提供一种激光发射装置，

为了达到上述目的，本实用新型实施例采用以下技术方案实现：

一种激光发射装置，包括外壳、泵浦源、谐振腔、聚光腔，泵浦源、谐振腔、聚光腔固定在外壳内，

其特征在于，

所述聚光腔为一个石英管，在石英管除去两个端面的外表面上或者包含两个端面的外表面上镀有聚光反射涂层，聚光反射涂层分为两层，由内到外依次是：金属反射膜和石墨烯涂层。

通过金属反射膜，提高了聚光腔的反射率，提高了能量利用效率；通过石墨烯涂层，使得金属反射膜牢固的附着在石英管表面，且石墨烯涂层也具有良好的导热作用，不易老化。因此，本实用新型提出了一种反射率高，厚度小，硬度高，导热快，耐高温性能、耐摩耐腐蚀性能、耐冲击振动性能强，结构简单，成本低，寿命长的纳米复合涂层聚光腔。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种石英管截面的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种激光发射装置的外壳的散热鳍片结构示意图；

具体实施方式

激光液样收集设备是利用激光发射器在极短时间内发射出波长为2.94μm的激光束，在皮肤组织上瞬间产生高温，烧灼气化出一个微孔，从而达到采集液体样本目的的一种医疗器械。

但是现有的激光液样收集设备中的激光发射装置由于能量较强，极易老化造成激光发射装置失效。

尤其是在聚光腔材质与表面特性不达标的情况下，由于氙灯之类的泵浦源具有极高的能量，其光能转换为热能，从而使得聚光腔的温度也急剧升高。而聚光腔的温度升高会导致聚光腔上所镀的反射膜层极易老化脱落，当反射膜层大面积脱落后，基本丧失聚光作用，导致整个激光发射装置丧失基本功能。

除此之外，聚光腔、谐振腔与激光发射装置的外壳往往也有一定的连接部分，当聚光腔的温度升高后，谐振腔的温度也会随着聚光腔和空气的温度升高而升高，而谐振腔的温度升高后，其光束质量也会急剧下降，造成整个激光发射装置丧失基本功能。对于固体激光器特别是高功率固体激光器而言，泵浦功率越高在工作物质中产生的热积累就越大，若是没有足够好的散热，工作物质温度不均匀的变化将会直接导致热透镜、热聚焦、热致双折射现象的发生，从而使通过的光束发生畸变，轻则导致光束质量下降，重则损坏关键光学器部件造成光学系统瘫痪，而要减少热效应的产生可着手于聚光腔的设计进行实现。

本实用新型的基本构思是提高聚光腔的反射率，从而减少转化为热能的光能，此外，通过在聚光腔的反射膜层外涂布保护层，从而保证反射膜层不易老化脱落。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，本实用新型为一种激光发射装置，

包括外壳、泵浦源、谐振腔、聚光腔，泵浦源、谐振腔、聚光腔固定在外壳内，

其特征在于，

所述聚光腔为一个石英管，在石英管除去两个端面的外表面上或者包含两个端面的外表面上镀有聚光反射涂层，聚光反射涂层分为两层，由内到外依次是：金属反射膜和石墨烯涂层。

此处金属反射膜一般为金膜、银膜或铝膜，激光液样收集设备中使用的是波长为为2.94μm的激光束，金膜、银膜或铝膜对此波长的激光具有较高的反射率，从而减少转化为热能的光能。

金属反射膜可以将泵浦灯辐射的一部分均匀汇聚到激光棒上。

而最外层纳米复合涂层的主要功能：

（1）涂层硬度可达6H-7H，可以加固并保护金属反射膜，防止金属反射膜氧化、刮花、脱落，提高聚光腔使用寿命；

（2）可以抑制寄生振荡，提高泵浦效率；

（3）致密的纳米复合涂层可将透过金属反射膜的泵浦光反射回去，进一步提高了反射率；

（4）由于复合了石墨烯涂层，导热系数可达20W/(m*K)，会有比较理想的导热效果，再配合外围金属散热，便可在不添加任何额外散热措施的情况下达到理想的散热效果。这种简单结构具有金属成像聚光腔的泵浦效率和漫反射层的泵浦均匀性，因此会在激光棒内获得均匀的泵浦能量分布并且获得更高的能量。

聚光腔作为灯泵固体激光器的重要部件之一，除了给泵浦光源和工作物质提供良好耦合外，还为其提供了散热通道，是否对聚光腔做了合理的散热设计很大程度上将会决定输出激光的光束质量。

进一步地，请参阅图2，作为本实用新型提供的激光发射装置的一种具体实施方式，该激光发射装置，

其特征在于，

所述激光发射装置的外壳设有散热鳍片，且鳍片分布延伸呈辐射式，激光发射装置外壳与鳍片的材质为金属铝、金属银或金属铜。

散热鳍片呈辐射式分布，有效的提高了散热效果，进而提高了输出激光的光束质量。

进一步地，作为本实用新型提供的激光发射装置的一种具体实施方式，该激光发射装置，

其特征在于，

所述聚光腔的石英管的材质为掺锶石英，掺锶率小于0.1‰，石英管厚度小于3mm，外径小于20mm，长度小于100mm。

本实用新型的石英管采用采用一整块熔融石英加工而成，石英材料具有耐高温、耐腐蚀的特性，还具有良好的物理化学性质，聚光反射涂层牢牢地附着在石英管的外表面，配合上外围结构件后，激光棒和泵浦灯便可直接内置于石英腔体内，不再需要额外的水冷套管和密封结构，简化了结构设计，提高了长期稳定性也延长了寿命。

石英管还可以用掺锶石英制造，用以吸收泵浦灯辐射中无用的紫外光，防止紫外光长期辐射对晶体棒和聚光腔性能造成影响，进而缩短使用寿命。

这样管径与厚度也有利于散热，进而提高了输出激光的光束质量。

其中所述石英管的截面是圆形或椭圆形或扁形或方形。

进一步地，作为本实用新型提供的激光发射装置的一种具体实施方式，该激光发射装置，

其特征在于，

所述谐振腔为稳定腔，由Er:YAG晶体棒与镜片组件组成，腔长小于150mm。

根据我们的大量实验，这样的晶体棒与腔长参数，可以有效的提高输出激光的光束质量，进而可以适当降低氙灯的发射功率，减少热量产生，反过来又提高了输出激光的光束质量。

进一步地，作为本实用新型提供的激光发射装置的一种具体实施方式，该激光发射装置，

其特征在于，

所述金属反射膜为银层，银层厚度小于500μm，该银层镀膜方式为滚镀。

根据我们的大量实验，这样的银层参数与镀膜方式最不易于老化，大大提高了激光发射装置的使用寿命。

进一步地，作为本实用新型提供的激光发射装置的一种具体实施方式，该激光发射装置，

其特征在于，

所述泵浦源为脉冲氙灯，外径小于7mm，管长小于100mm，最高闪光能量小于100J。

根据我们的大量实验，这样的氙灯不易老化，使用寿命最长，且在使用周期内能够满足激光液样收集设备的使用需求。

进一步地，作为本实用新型提供的激光发射装置的一种具体实施方式，该激光发射装置，

其特征在于，

所述石墨烯涂层由纳米复合工艺制备，涂层厚度小于1mm。

根据我们的大量实验，这样的制备工艺与涂层厚度会有比较理想的导热效果，再配合外围金属散热，便可在不添加任何额外散热措施的情况下达到理想的散热效果。

进一步地，作为本实用新型提供的激光发射装置的一种具体实施方式，该激光发射装置，

其特征在于，

所述泵浦源的中心线、谐振腔的中心线、聚光腔的石英管的中心线都在在一个平面内，且平行。

激光发射装置的内部结构如此布置可以最有效的激发高质量的激光。

进一步地，作为本实用新型提供的激光发射装置的一种具体实施方式，该激光发射装置，

其特征在于，

所述谐振腔一端为全反膜，一端为半反膜。

这样的谐振腔结构可以最有效的激发高质量的激光。

进一步地，作为本实用新型提供的激光发射装置的一种具体实施方式，该激光发射装置，

其特征在于，

所述聚光腔与激光发射装置外壳的装配采用过渡配合的方式，聚光腔两端各留有一个控制电路线材出线孔，线材穿过处使用硅橡胶材料涂覆孔隙。

这样的装配方式，可以使得内部氙灯产生的光与热基本不会传播到激光发射装置外，起到了遮光遮热的效果，提高了用户体验。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光发射装置，包括外壳、泵浦源、谐振腔、聚光腔，泵浦源、谐振腔、聚光腔固定在外壳内，

其特征在于，

所述聚光腔为一个石英管，在石英管除去两个端面的外表面上或者包含两个端面的外表面上镀有聚光反射涂层，聚光反射涂层分为两层，由内到外依次是：金属反射膜和石墨烯涂层。

2.一种如权利要求1所述的激光发射装置，

其特征在于，

所述激光发射装置的外壳设有散热鳍片，且鳍片分布延伸呈辐射式，激光发射装置外壳与鳍片的材质为金属铝、金属银或金属铜。

3.一种如权利要求1所述的激光发射装置，

其特征在于，

所述聚光腔的石英管的材质为掺锶石英，掺锶率小于0.1‰，石英管厚度小于3mm，外径小于20mm，长度小于100mm。

4.一种如权利要求1所述的激光发射装置，

其特征在于，

所述谐振腔为稳定腔，由Er:YAG晶体棒与镜片组件组成，腔长小于150mm。

5.一种如权利要求1所述的激光发射装置，

其特征在于，

所述金属反射膜为银层，银层厚度小于500μm，该银层镀膜方式为滚镀。

6.一种如权利要求1所述的激光发射装置，

其特征在于，

所述泵浦源为脉冲氙灯，外径小于7mm，管长小于100mm，最高闪光能量小于100J。

7.一种如权利要求1所述的激光发射装置，

其特征在于，

所述石墨烯涂层由纳米复合工艺制备，涂层厚度小于1mm。

8.一种如权利要求1所述的激光发射装置，

其特征在于，

所述泵浦源的中心线、谐振腔的中心线、聚光腔的石英管的中心线都在一个平面内，且平行。

9.一种如权利要求1所述的激光发射装置，

其特征在于，

所述谐振腔一端为全反膜，一端为半反膜。

10.一种如权利要求1所述的激光发射装置，

其特征在于，

所述聚光腔与激光发射装置外壳的装配采用过渡配合的方式，聚光腔两端各留有一个控制电路线材出线孔，线材穿过处使用硅橡胶材料涂覆孔隙。