CN210838429U - 一种晶体加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶体加热装置，它涉及激光技术领域，尤其是腔内倍频技术。它包括可调节的晶体夹持工装、利用热膨胀效应消除间隙的加热部、包裹加热部的保温结构及外固定结构，其中加热部，通过加热圆套与压紧套不同的热膨胀系数，限制了加热圆套的向外膨胀，从而补偿了高温时其与加热棒、探温棒、夹持工装的间隙。本实用新型解决了在高温下加热棒脱离加热圆套、加热部脱离晶体夹持工装的问题，从而降低了热阻，提高了加热效率，并且具有良好保温效率与拆装的便利性。

Description

一种晶体加热装置

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，尤其是涉及一种用于非线性晶体的加热装置。

背景技术

自上世纪60年代激光问世以来，由于其强度高、方向性好、相干性好引起了人们的广泛关注，并被应用于照明、测量和医疗等多个领域。近40年来，随着激光技术的不断发展，锁模、调Q和CPA技术的出现，激光的强度被不断的提高，其在激光加工领域中的优势也越来越明显，全固态激光器更因为其高转换效率、高光束质量和高稳定性受到激光加工行业的青睐。

目前的全固态激光器主要以波长在800～1000nm的半导体激光器作为泵浦源，对作为工作物质的Nd：YAG晶体或Nd：YVO₄晶体进行激励，并通过调Q技术，产生波长为1064nm、脉冲宽度为几ns至几十ns、功率为几瓦到几十瓦的脉冲激光。由于此类激光器脉冲宽度短，光束质量好，且工作稳定、转换效率高，所以被广泛应用于激光打标、激光微加工、激光打孔和激光生物学等方面。众所周知，激光在上述各方面的应用和激光波长有密切的关系，具体表现在：一方面，激光单光子的能量为hv，其和波长有着密切的关系，激光波长越短，单光子能量越大，对于多光子激发荧光光谱来讲，激光波长越短，其所需要的光子数则越少，所以其激发的几率更大。另一方面，激光可聚焦光斑的大小和激光波长有着密切的关系，一般来讲，激光的聚焦光斑可以用下述公式计算：

从公式中可以看出，激光波长越短，激光可聚焦光斑越小，对于激光加工特别是激光微加工来讲，激光可聚焦光斑的大小直接决定了加工精度的大小；此外，波长大于800nm的激光属于近红外激光，波长小于400nm的激光属于近紫外激光，红外激光的热效应比较强，而紫外激光的光化学作用比较明显，针对不同的应用，不同波长的激光的优势也不相同。所以全固态激光器在努力提高其输出功率的同时，也在努力寻找提高波长转换效率的办法。

目前激光波长的转换主要是通过晶体的非线性效应实现的，可以分为倍频转换与和频转换两种，其转换效率主要受到激光功率密度和走离效应的影响。一般来讲，激光功率密度越大，转换效率越高。目前的倍频或者和频系统主要是通过对光束进行聚焦或提高激光功率从而提高激光在非线性晶体中的功率密度，对于相同的激光条件和聚焦条件，则没有提出有针对性的提高激光功率密度的方法，从而错失了优化激光转换效率的机会。对于走离效应来说，倍频系统可以通过使用温度匹配的方式将其消除，此方法通过对晶体均匀升温至150℃以上的温度，很好的避免了由于工作升温导致的相位角失配。

在实际应用中，温度补偿法对温控设备提出了一些要求，例如在更换晶体与调节光路时，需要便于拆装，尤其对于腔内倍频的温控炉，还需要保证尺寸小巧，热效率高等特点。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型旨在提供一种能够安装棒状加热源与探温器，并且易于固定安装、热效率良好的小型晶体加热装置

技术方案：一种晶体加热装置，由晶体夹持工装、加热部、保温结构、外固定结构组成：晶体夹持工装，包括承载晶体的炉芯，贴合晶体上表面的内压板，压紧内压板与晶体的外压板；加热部，包括安放加热棒与探温棒的加热圆套，压紧套；保温结构，包括包裹加热部的前盖、后盖、保温套与后密封环；外固定结构，包括外套与固定于外套下方的底座；加热圆套的内部圆孔分别与炉芯、加热棒、探温棒贴合，加热圆套的外圆柱面与压紧套贴合，加热时压紧套限制加热圆套向外膨胀，补偿其升温膨胀产生的气隙。

进一步的，所述外压板与炉芯圆半径相同，两者外轮廓拼凑成圆柱形。

进一步的，所述加热圆套上的圆柱配合面，与之配合的零件留有0到0.03mm的直径公差。

进一步的，所述加热圆套为铝制，所述压紧套为不锈钢制。

进一步的，所述保温套上均布若干个盲孔。

有益效果：本实用新型的优点在于，加热棒与探温棒的安装与更换方便快捷；热源与需加热部分之间的热阻小，保温部分热阻大并且支撑力均匀，提高了热效率并降低了散热对周围结构的影响；尺寸小巧、便于固定与接线。

附图说明

图1为本实用新型晶体加热装置的剖面图。

图2为本实用新型晶体加热装置的示意图。

图中：1-底座；2-后盖；3-后密封环；4-保温套；5-外套；6-晶体；7-内压板；8-外压板；9-前盖；10-压紧套；11-加热圆套；12-炉芯；13-探温棒；14-加热棒。

具体实施方式

以下，结合附图来详细说明本实用新型的实施例。

实施例1

如图1、2所示，本实用新型所述的一种晶体加热装置，由晶体加持工装、加热部、保温结构、外固定结构组成：晶体夹持工装，包括承载晶体(6)的炉芯(12)，贴合晶体上表面的内压板(7)，压紧内压板(7)与晶体(6)的外压板(8)，外压板(8)与炉芯(12)圆半径相同，两者外轮廓拼凑成圆柱形，晶体(6)压紧程度可以通过顶丝与弹簧圈进行调节；加热部，包括安放加热棒(14)与探温棒(13)的铝制加热圆套(11)，不锈钢制压紧套(10)，加热圆套(11)的内部圆孔分别与炉芯(12)、加热棒(14)、探温棒(13)贴合，加热圆套(11)的外圆柱面与压紧套(10)贴合，各零件在高温下仍能紧密结合；保温结构，包括包裹加热部的前盖(9)、后盖(2)、打有若干盲孔的保温套(4)与后密封环(3)，高热阻的保温层保证了内外温差的最大化，并且结构承载稳定；外固定结构，包括外套(5)与固定于外套(5)下方的底座(1)。

本产品安装更换晶体时，先将晶体(6)放入炉芯(12)，先后将内压板(7)与外压板(8)滑入炉芯(12)的凹槽中，将弹簧圈绑在炉芯(12)的弹簧圈槽中，最后调节外压板(8)上的顶丝，将晶体(6)压紧。而后依次将加热圆套(11)、压紧套(10)、保温套(4)、外套(5)分层安装，而后将底座(1)与上部用螺栓固定，最后安装后密封环(3)、前盖(9)、后盖(2)。

本产品的加热部的设计思路为，在高温时，加热圆套(11)热膨胀程度大，而压紧套(10)刚度大，膨胀系数小，从而向内挤压加热部，补偿了因为热膨胀，在加热圆套(11)与加热棒(14)、探温棒(13)之间产生的间隙，减少热阻，提高热效率。

本产品保温结构，在低温时相互留有间隙，便于拆装，加热至100度以上，间隙闭合，防止热气流失。

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种晶体加热装置，由晶体夹持工装、加热部、保温结构、外固定结构组成：晶体夹持工装，包括承载晶体的炉芯，贴合晶体上表面的内压板，压紧内压板与晶体的外压板；加热部，包括安放加热棒与探温棒的加热圆套，压紧套；保温结构，包括包裹加热部的前盖、后盖、保温套与后密封环；外固定结构，包括外套与固定于外套下方的底座；其特征在于，加热圆套的内部圆孔分别与炉芯、加热棒、探温棒贴合，加热圆套的外圆柱面与压紧套贴合。

2.根据权利要求1所述的晶体加热装置，其特征在于，所述外压板与炉芯圆半径相同，两者外轮廓拼凑成圆柱形。

3.根据权利要求1所述的晶体加热装置，其特征在于，所述加热圆套上的圆柱配合面，与之配合的零件留有0到0.03mm的直径公差。

4.根据权利要求1所述的晶体加热装置，其特征在于，所述加热圆套为铝制，所述压紧套为不锈钢制。

5.根据权利要求1所述的晶体加热装置，其特征在于，所述保温套上均布若干个盲孔。

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