RU2599600C1 - High-power optical amplifier head with end diode pumping of active element in form of plate - Google Patents

High-power optical amplifier head with end diode pumping of active element in form of plate Download PDF

Info

Publication number
RU2599600C1
RU2599600C1 RU2015117632/28A RU2015117632A RU2599600C1 RU 2599600 C1 RU2599600 C1 RU 2599600C1 RU 2015117632/28 A RU2015117632/28 A RU 2015117632/28A RU 2015117632 A RU2015117632 A RU 2015117632A RU 2599600 C1 RU2599600 C1 RU 2599600C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
active element
cooling
plate
pumping
elements
Prior art date
Application number
RU2015117632/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Наталья Борисовна Ярулина
Юрий Дмитриевич Арапов
Анатолий Александрович Абышев
Лев Эдуардович Магда
Георгий Викторович Орехов
Денис Александрович Горюшкин
Андрей Владимирович Березин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР - ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Е.И. ЗАБАБАХИНА
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР - ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Е.И. ЗАБАБАХИНА filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2015117632/28A priority Critical patent/RU2599600C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2599600C1 publication Critical patent/RU2599600C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/04Arrangements for thermal management
    • H01S3/042Arrangements for thermal management for solid state lasers

Abstract

FIELD: laser engineering.
SUBSTANCE: invention relates to solid-state lasers with diode pumping of high capacity, in particular, to pumping elements and their cooling systems. High-power optical amplifier head with end diode pumping of active element in form of a plate has a diode pumping unit with pumping elements, active element in form of a plate and cooling system, comprising a cooling channel of active element, pumping elements arranged in form of a sphere, centre of which coincides with centre of active element. Active element is installed in a limiting frame, cooling system is composed of two independent circuits for cooling of active element and pumping elements, each of which is located in housing of active element and diode pumping unit respectively.
EFFECT: technical result consists in high pumping efficiency.
1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к твердотельным лазерам с диодной накачкой большой мощности, в частности, к элементам накачки и системам их охлаждения и может быть использовано при изготовлении лазерной техники.The invention relates to solid-state lasers with high power diode pumping, in particular, to pump elements and their cooling systems and can be used in the manufacture of laser technology.

Известна система фокусировки диодной накачки усилителя большой апертуры, которая содержит блок диодной накачки (БДН) с элементами накачки, активный элемент (АЭ) и систему охлаждения, элементы накачки расположены в виде сферы, центр которой совпадает с центром активного элемента (патент Китая №203135204, МПК G02B 6/43, H01S 3/16, 3/0941, опубл. 2013).A known diode pump focusing system of a large aperture amplifier, which contains a diode pump unit (BDN) with pump elements, an active element (AE) and a cooling system, pump elements are arranged in the form of a sphere whose center coincides with the center of the active element (Chinese Patent No. 203135204, IPC G02B 6/43, H01S 3/16, 3/0941, publ. 2013).

Блок диодной накачки соединяется с блоком активного элемента при помощи световода и представляет собой массив диодных матриц, расположенных по сфере. Полый световод, имеющий прямоугольную форму, состоит из четырех пластин (например, посеребренных, позолоченных металлических пластин, выполненных из алюминия или нержавеющей стали, или полированных стеклянных). Сборка матрицы состоит из множества лазерных диодов, расположенных в четырех секторах. Все лазерные диоды одинаковы по размерам. Массив диодов представляет собой множество компактно расположенных параллельных пластин.The diode pumping unit is connected to the active element unit using a light guide and is an array of diode arrays located in a sphere. A hollow fiber having a rectangular shape consists of four plates (for example, silver-plated, gold-plated metal plates made of aluminum or stainless steel, or polished glass). The matrix assembly consists of many laser diodes located in four sectors. All laser diodes are the same in size. The array of diodes is a set of compactly arranged parallel plates.

Данное устройство позволяет добиться эффективной однородной накачки, получить высокий кпд для высокоэнергетических усилителей. Однако, наличие световода для фокусировки излучения накачки в конструкции БДН усложняет массогабаритные характеристики. Сама система фокусировки БДН требует изготовления специальных матриц лазерных диодов, предназначенных для использования в системах фокусировок только данного типа, что не отвечает условиям взаимозаменяемости и технологичности изделия.This device allows you to achieve effective uniform pumping, to obtain high efficiency for high-energy amplifiers. However, the presence of a fiber for focusing the pump radiation in the BDN design complicates the mass-dimensional characteristics. The BDN focusing system itself requires the manufacture of special laser diode arrays intended for use in focusing systems of only this type, which does not meet the conditions of interchangeability and manufacturability of the product.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения, выбранным в качестве прототипа, является известная из патента Китая №202602081, МПК H01S 3/0941, 3/16, опубл. 2012 г., система фокусировки, содержащая блок диодной накачки с элементами накачки, активный элемент в виде пластины и систему охлаждения, содержащую канал охлаждения активного элемента, расположенный между активным элементом и элементами накачки, которые снабжены линзами, установленными на их излучающей части, элементы накачки расположены в виде сферы, центр которой совпадает с центром активного элемента. Система также содержит световод, в качестве элементов накачки используются матрицы лазерных диодов. Множество модулей диодной накачки соединены также механическим способом с опорной рамой и закреплены с помощью винтов со световодом на входе излучения. Каждый модуль диодной накачки жестко установлен в металлическом каркасе, присоединенном к опорной раме винтами и является несущей частью системы охлаждения.The closest analogue of the claimed invention, selected as a prototype, is known from Chinese patent No. 202602081, IPC H01S 3/0941, 3/16, publ. 2012, a focusing system containing a diode pumping unit with pumping elements, an active element in the form of a plate and a cooling system containing a cooling channel of the active element located between the active element and pumping elements, which are equipped with lenses mounted on their radiating part, pumping elements located in the form of a sphere whose center coincides with the center of the active element. The system also contains a fiber, and laser diode arrays are used as pump elements. Many diode pump modules are also mechanically connected to the support frame and secured with screws with a light guide to the radiation input. Each diode pump module is rigidly mounted in a metal frame attached to the support frame by screws and is a supporting part of the cooling system.

Данное устройство позволяет уменьшить количество отражений на поверхностях световода и, таким образом, сократить потери энергии накачки. Угол расходимости коллимирования накачки составляет 5°.This device allows you to reduce the number of reflections on the surfaces of the fiber and, thus, reduce the loss of pump energy. The divergence angle of the pump collimation is 5 °.

Способ крепления каждого модуля в отдельности к опорной раме, содержащей систему охлаждения, увеличивают общую расходимость излучения накачки, что делает необходимым применение световода. Это снижает кпд доставки излучения накачки, а следовательно и мощность лазерного излучения.The method of attaching each module individually to a support frame containing a cooling system increases the overall divergence of the pump radiation, which makes it necessary to use a fiber. This reduces the efficiency of delivery of pump radiation, and hence the power of laser radiation.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение эффективности накачки.The problem to which the invention is directed is to increase the pumping efficiency.

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого технического решения - оптимизация системы охлаждения, увеличение кпд и мощности излучения.The technical result obtained by using the proposed technical solution is the optimization of the cooling system, an increase in the efficiency and radiation power.

Указанный технический результат достигается тем, что в мощной оптической усилительной головке (ОУГ) с торцевой диодной накачкой активного элемента в виде пластины, содержащей блок диодной накачки с элементами накачки, активный элемент в виде пластины и систему охлаждения, содержащую канал охлаждения активного элемента, расположенный между активным элементом и элементами накачки, которые снабжены линзами, установленными на их излучающей части, элементы накачки расположены в виде сферы, центр которой совпадает с центром активного элемента, особенность заключается в том, что ОУГ снабжена термоинтерфейсом, активный элемент установлен в ограничительную рамку, на внутренней поверхности корпуса блока диодной накачки расположены держатели для элементов накачки, система охлаждения выполнена в виде двух независимых контуров для охлаждения активного элемента и элементов накачки, каждый из которых расположен в корпусе активного элемента и блока диодной накачки соответственно, контур охлаждения активного элемента содержит каналы, которые соединяют входной, выходной штуцеры и коллекторы, соединяющиеся каналом охлаждения активного элемента, коллекторы образованы ограничительной рамкой и корпусом, контур охлаждения элементов накачки содержит входной, выходной штуцеры и коллекторы, соединяющиеся каналами корпуса, а также входной, выходной коллекторы держателей, которые соединяются с входным, выходным коллекторами корпуса каналами корпуса и между собой каналами держателей, корпус активного элемента снабжен пластиной, выполненной из оптически прозрачного материала, между которой и активным элементом размещен канал охлаждения активного элемента, термоинтерфейс размещен между держателями и элементами накачки.The specified technical result is achieved by the fact that in a powerful optical amplification head (OGG) with end diode pumping of the active element in the form of a plate containing a diode pumping unit with pump elements, an active element in the form of a plate and a cooling system containing a cooling channel of the active element located between the active element and the pump elements, which are equipped with lenses mounted on their radiating part, the pump elements are arranged in the form of a sphere, the center of which coincides with the center of the active element This feature is that the OGG is equipped with a thermal interface, the active element is installed in a bounding box, holders for pump elements are located on the inner surface of the diode pumping unit housing, the cooling system is made in the form of two independent circuits for cooling the active element and pump elements, each of which is located in the housing of the active element and the diode pump unit, respectively, the cooling circuit of the active element contains channels that connect the input, output fittings and collectors connected by the cooling channel of the active element, the collectors are formed by a bounding frame and the housing, the cooling circuit of the pump elements contains input, output fittings and collectors connecting the housing channels, as well as input and output manifolds of the holders that are connected to the input and output collectors of the housing by the housing channels and between the channels of the holders, the housing of the active element is equipped with a plate made of optically transparent material, between which and the active element is ene cooling channel of the active element, the thermal interface is placed between the holders and the pumping elements.

Всей совокупностью существенных признаков обеспечивается эффективный режим работы ОУГ. Этого добились следующим образом: разделили систему охлаждения активного элемента и блока диодной накачки, установив при этом активный элемент в ограничитель потока, и оптимально разместив каналы охлаждения в блоке диодной накачки и блоке активного элемента, использовав термоинтерфейс для эффективной передачи тепла от элементов накачки к рабочей охлаждаемой поверхности держателей. Таким образом, оптимизировали систему охлаждения, увеличили кпд и мощность излучения, оптимизировали конструкцию концентратора излучения, и за счет этого решили задачу повышения эффективности накачки.The whole set of essential features provides an effective mode of operation of the OAG. This was achieved as follows: we divided the cooling system of the active element and the diode pumping unit, while installing the active element in the flow restrictor, and optimally placing the cooling channels in the diode pumping unit and the active element block, using the thermal interface for efficient heat transfer from the pumped elements to the working cooled surface holders. Thus, we optimized the cooling system, increased the efficiency and radiation power, optimized the design of the radiation concentrator, and due to this solved the problem of increasing the pump efficiency.

Для увеличения мощности накачки и эффективности накачки пластина выполнена с просветляющим покрытием.To increase the pump power and pump efficiency, the plate is made with an antireflection coating.

При проведении анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявлении источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам данного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных отличительных признаков от прототипа, изложенных в формуле изобретения.When conducting analysis of the prior art, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and identifying sources containing information about analogues of the claimed invention, no analogues were found that are characterized by features that are identical to all the essential features of this invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed to identify the set of essential distinguishing features from the prototype set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. В результате поиска не выявлены технические решения с этими признаками. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».To verify the conformity of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. As a result of the search, no technical solutions with these characteristics were identified. On this basis, we can conclude that the claimed invention meets the condition of "inventive step".

На фиг. 1 представлена схема накачки АЭ.In FIG. Figure 1 shows the AE pumping scheme.

На фиг. 2 - вид сверху БДН.In FIG. 2 is a top view of the BDN.

На фиг. 3 - разрез А-А.In FIG. 3 - section aa.

На фиг. 4 - общий вид корпуса БДН.In FIG. 4 is a general view of the BDN enclosure.

На фиг. 5 - продольный разрез блока АЭ.In FIG. 5 is a longitudinal section of the AE block.

На фиг. 6 - общий вид ограничительной рамки.In FIG. 6 is a general view of the bounding box.

Мощная оптическая усилительная головка (ОУГ) с торцевой диодной накачкой активного элемента в виде пластины содержит установленные на опорной конструкции 1 (либо силовой платформе) два корпуса: корпус 2 для блока диодной накачки с элементами накачки 3 (например, матрицами лазерных диодов, линейками лазерных диодов) и корпус 4 для активного элемента 5 в виде пластины (фиг. 1-3). Система охлаждения ОУГ выполнена в виде двух независимых контуров для охлаждения АЭ 5 и элементов накачки 3, каждый из которых расположен в корпусе АЭ и БДН соответственно.A powerful optical amplification head (OGG) with end diode pumping of the active element in the form of a plate contains two housings installed on the supporting structure 1 (or power platform): housing 2 for the diode pumping unit with pump elements 3 (for example, laser diode arrays, laser diode arrays) ) and the housing 4 for the active element 5 in the form of a plate (Fig. 1-3). The exhaust gas cooling system is made in the form of two independent circuits for cooling the AE 5 and pump elements 3, each of which is located in the AE and BDN casing, respectively.

Элементы накачки 3 установлены на держатели 6, которые расположены на внутренней поверхности корпуса 2 БДН. Элементы накачки расположены в виде сферы, центр которой совпадает с центром АЭ 5, при этом излучающие области, образующие сферическую поверхность, охватывают АЭ.The pumping elements 3 are mounted on the holders 6, which are located on the inner surface of the body 2 BDN. The pump elements are arranged in the form of a sphere whose center coincides with the center of the AE 5, while the radiating regions forming a spherical surface cover the AE.

Элементы накачки 3 снабжены линзами 7 (например, цилиндрическими), установленными на их излучающей части. Держатели 6 расположены на посадочных поверхностях 8 корпуса 2 БДН (фиг. 4) и содержат посадочные поверхности (на фиг. не показано) для элементов накачки 3. Между держателями 6 и элементами накачки 3 расположен термоинтерфейс 9 (например, припой сплав Розе).The pump elements 3 are provided with lenses 7 (for example, cylindrical) mounted on their radiating part. The holders 6 are located on the seating surfaces 8 of the BDN body 2 (Fig. 4) and contain the seating surfaces (not shown in Fig.) For the pump elements 3. Between the holders 6 and the pump elements 3 there is a thermal interface 9 (for example, solder Rose alloy).

Корпус 4 АЭ 5 содержит ограничительную рамку 10 (фиг. 5, 6), в которую установлен АЭ, и пластину 11, выполненную из оптически прозрачного материала, между которой и АЭ размещен теплоноситель (например, вода, охлаждающая жидкость) в канале δ охлаждения АЭ. Пластина 11 может быть выполнена с просветляющим покрытием на длину волны накачки.The housing 4 of the AE 5 contains a restriction frame 10 (Fig. 5, 6), in which the AE is mounted, and a plate 11 made of an optically transparent material, between which the AE is placed a coolant (for example, water, coolant) in the cooling channel δ of the AE . The plate 11 can be made with an antireflection coating at a pump wavelength.

Контур охлаждения АЭ 5 содержит каналы а, которые соединяют входной, выходной штуцеры 12 и коллекторы 13, соединяющиеся каналом δ охлаждения АЭ. Канал δ расположен между АЭ 5 и элементами накачки 3 и имеет прямоугольное сечение. Входной, выходной коллекторы 13 образованы ограничительной рамкой 10 и корпусом 4.The cooling circuit AE 5 contains channels a, which connect the input, output fittings 12 and collectors 13, connected by a cooling channel δ AE. Channel δ is located between AE 5 and pump elements 3 and has a rectangular cross section. The input and output collectors 13 are formed by a restrictive frame 10 and a housing 4.

Контур охлаждения элементов накачки 3 содержит: выполненные в корпусе 2 входной, выходной штуцеры 14 и коллекторы 15, которые соединены каналами b корпуса 2; входной, выходной коллекторы 16 держателей 6, которые соединены с входным, выходным коллекторами 15 корпуса 2 каналами с, d, е корпуса и между собой каналами f держателей 6.The cooling circuit of the pump elements 3 contains: input, output fittings 14 and collectors 15, which are made in the housing 2, and which are connected by channels b of the housing 2; input, output manifolds 16 of the holder 6, which are connected to the input, output collectors 15 of the housing 2 channels c, d, e of the housing and between each other channels f of the holders 6.

Устройство работает следующим образом. На элементы накачки 3 (фиг. 3) подается напряжение питания, они начинают генерировать излучение накачки, проходящее через линзы 7, образуя световой поток 17, ограниченный двугранным углом α и β в двух плоскостях Χ-Υ и Υ-Ζ трехмерного пространства координат (фиг. 1). Угловое положение посадочных поверхностей держателей 6 и посадочных поверхностей 8 корпуса 2 под держатели 6 определяют углы α и β светового потока 17 излучения от элементов накачки 3. Излучение накачки 17, формирующееся от массива элементов накачки 3, согласуется формой пятна с формой АЭ 5, при этом площадь его торца максимально эффективно заполняется излучением накачки. Излучение накачки поглощается АЭ 5, часть поглощенной энергии накачки идет на тепловые потери. С противоположной стороны АЭ 5 падает лазерное излучение 18 с апертурой, максимально закрывающей свободную площадь АЭ 5, и получая усиление от АЭ 5 (так называемого «активного зеркала»), уходит в зеркальном отражении. Таким образом, получается мощное излучение 19 на выходе оптической усилительной головки с торцевой диодной накачкой, работающей по схеме «активное зеркало».The device operates as follows. A supply voltage is applied to the pump elements 3 (Fig. 3), they begin to generate pump radiation passing through the lenses 7, forming a luminous flux 17 limited by the dihedral angle α and β in two planes Χ-Υ and Υ-Ζ of the three-dimensional coordinate space (Fig. . one). The angular position of the landing surfaces of the holders 6 and the seating surfaces 8 of the housing 2 under the holders 6 determines the angles α and β of the light flux 17 of the radiation from the pump elements 3. The pump radiation 17, which is formed from the array of pump elements 3, is consistent with the shape of the spot with the shape of AE 5, while the area of its end face is most effectively filled with pump radiation. The pump radiation is absorbed by AE 5, a part of the absorbed pump energy goes to heat loss. On the opposite side of AE 5, laser radiation 18 with an aperture that covers as much as possible the free area of AE 5 is incident and receiving amplification from AE 5 (the so-called “active mirror”), leaves in mirror reflection. Thus, a powerful radiation 19 is obtained at the output of an optical amplifier head with end-diode pumping operating according to the “active mirror” scheme.

При работе устройства мощность тепловыделения АЭ 5 достаточно высока, а часть электрической энергии, подаваемой на элементы накачки 3, тратится на тепловые потери, поэтому требуется эффективное охлаждение не только АЭ 5, но и элементов накачки 3. Охлаждение происходит следующим образом. Охлаждающая жидкость (ОЖ) подается в систему охлаждения параллельно для элементов накачки и АЭ. При входе в контур охлаждения элементов накачки ОЖ через входной штуцер 14 поступает во входной коллектор 15 через канал b корпуса 2 (фиг. 2, 3). Затем разделяется на два потока - по каналам с, d и через каналы е корпуса 2 ОЖ перемещается во входной коллектор 16 держателей 6, проходя по каналам f, после этого в обратном порядке собирается в выходной коллектор 16 держателей. Термоинтерфейс 9 обеспечивает передачу тепла от элементов накачки 3 к рабочей поверхности держателя 6. Далее ОЖ перемещается по каналам a корпуса 2 и выводится в каналы с и d. Затем собирается в выходной коллектор 15 корпуса и по каналу b через выходной штуцер 14 выводится из контура охлаждения элементов накачки.During operation of the device, the heat dissipation power of AE 5 is rather high, and part of the electric energy supplied to the pump elements 3 is spent on heat losses, therefore, effective cooling of not only the AE 5, but also the pump elements 3 is required. Cooling is as follows. Coolant (coolant) is supplied to the cooling system in parallel for pump elements and AE. At the entrance to the cooling circuit of the pumping elements, the coolant through the inlet fitting 14 enters the inlet manifold 15 through the channel b of the housing 2 (Fig. 2, 3). Then it is divided into two streams - through channels c, d and through the channels e of the housing 2, the coolant moves to the input manifold 16 of the holders 6, passing through the channels f, after which it is collected in the reverse order to the output collector 16 of the holders. The thermal interface 9 provides heat transfer from the pump elements 3 to the working surface of the holder 6. Then, the coolant moves along the channels a of the housing 2 and is output to the channels c and d. Then it is collected in the output collector 15 of the housing and through channel b through the output fitting 14 it is withdrawn from the cooling circuit of the pump elements.

Второй поток ОЖ контура охлаждения АЭ (фиг. 5) через входной штуцер 12 проходит по каналам а корпуса 4 и поступает во входной коллектор 13 (фиг. 6). Затем проходит через канал прямоугольной формы δ, образованный максимальной площадью поверхности АЭ 5 и пластиной 11. Поток ОЖ протекает вдоль всей поверхности АЭ 5, контактируя с ней и, таким образом, охлаждая его. На выходе из канала δ на противоположном конце АЭ 5 ОЖ в обратном порядке собирается в выходной коллектор 13, затем через канал а корпуса 4 и выходной штуцер 12 выводится из корпуса 4 АЭ. При этом уплотнения 20 и 21 обеспечивают герметизацию АЭ 5 и пластины 11, прокладка 22 распределяет равномерную нагрузку от прижима 23 по поверхности пластины 11. Подбор прокладок 24 по толщине регулирует усилие прижатия пластины 11, а подбор угловых прокладок 25 по толщине снижает его действие на поверхность АЭ 5. Таким образом происходит герметизация АЭ 5 в виде пластины.The second coolant stream AE cooling circuit (Fig. 5) through the inlet 12 passes through the channels a of the housing 4 and enters the inlet manifold 13 (Fig. 6). Then passes through a rectangular channel δ, formed by the maximum surface area of AE 5 and plate 11. The coolant flow flows along the entire surface of AE 5, in contact with it and, thus, cooling it. At the exit of the channel δ at the opposite end of the AE 5, the coolant is collected in the reverse order in the output manifold 13, then through the channel a of the housing 4 and the output fitting 12 is withdrawn from the housing 4 of the AE. In this case, the seals 20 and 21 provide sealing of the AE 5 and the plate 11, the gasket 22 distributes the uniform load from the clamp 23 over the surface of the plate 11. The selection of gaskets 24 in thickness regulates the pressing force of the plate 11, and the selection of corner gaskets 25 in thickness reduces its effect on the surface AE 5. Thus, the AE 5 is sealed in the form of a plate.

Таким образом, представленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:Thus, the data presented indicate that when using the claimed invention, the following combination of conditions:

- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в электронной и оптико-механической промышленности при изготовлении лазерных устройств с повышенной мощностью;- a tool embodying the claimed device in its implementation, is intended for use in the electronic and optical-mechanical industry in the manufacture of laser devices with high power;

- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления.- for the claimed device in the form in which it is described in the claims, the possibility of its implementation is confirmed.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims (2)

1. Мощная оптическая усилительная головка с торцевой диодной накачкой активного элемента в виде пластины содержит блок диодной накачки с элементами накачки, активный элемент в виде пластины и систему охлаждения, содержащую канал охлаждения активного элемента, расположенный между активным элементом и элементами накачки, которые снабжены линзами, установленными на их излучающей части, элементы накачки расположены в виде сферы, центр которой совпадает с центром активного элемента, отличающаяся тем, что снабжена термоинтерфейсом, активный элемент установлен в ограничительную рамку, на внутренней поверхности корпуса блока диодной накачки расположены держатели для элементов накачки, система охлаждения выполнена в виде двух независимых контуров для охлаждения активного элемента и элементов накачки, каждый из которых расположен в корпусе активного элемента и блока диодной накачки соответственно, контур охлаждения активного элемента содержит каналы, которые соединяют входной, выходной штуцеры и коллекторы, соединяющиеся каналом охлаждения активного элемента, коллекторы образованы ограничительной рамкой и корпусом, контур охлаждения элементов накачки содержит входной, выходной штуцеры и коллекторы, соединяющиеся каналами корпуса, а также входной, выходной коллекторы держателей, которые соединяются с входным, выходным коллекторами корпуса каналами корпуса и между собой каналами держателей, корпус активного элемента снабжен пластиной, выполненной из оптически прозрачного материала, между которой и активным элементом размещен канал охлаждения активного элемента, термоинтерфейс размещен между держателями и элементами накачки.1. A powerful optical amplifier head with end-face diode pumping of the active element in the form of a plate comprises a diode pumping unit with pump elements, an active element in the form of a plate and a cooling system comprising a cooling channel of the active element located between the active element and pump elements that are equipped with lenses, mounted on their radiating part, the pump elements are arranged in the form of a sphere, the center of which coincides with the center of the active element, characterized in that it is equipped with a thermal interface, active the element is installed in a restrictive frame, on the inner surface of the housing of the diode pumping unit there are holders for pumping elements, the cooling system is made in the form of two independent circuits for cooling the active element and pumping elements, each of which is located in the housing of the active element and the diode pumping unit, respectively, the circuit cooling of the active element contains channels that connect the inlet and outlet fittings and collectors connected by the cooling channel of the active element, the collector formed by the bounding box and the casing, the cooling circuit of the pump elements contains the inlet and outlet fittings and collectors connected by the channels of the casing, as well as the inlet and outlet manifolds of the holders, which are connected to the inlet and outlet manifolds of the casing by the channels of the casing and between the channels of the holders, the housing of the active element a plate made of an optically transparent material between which the active element is provided with a cooling channel for cooling the active element, the thermal interface is placed between the fir trees and pump elements. 2. Мощная оптическая усилительная головка с торцевой диодной накачкой активного элемента в виде пластины по п. 1, отличающаяся тем, что пластина выполнена с просветляющим покрытием. 2. A powerful optical amplification head with end diode pumping of the active element in the form of a plate according to claim 1, characterized in that the plate is made with an antireflective coating.
RU2015117632/28A 2015-05-08 2015-05-08 High-power optical amplifier head with end diode pumping of active element in form of plate RU2599600C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015117632/28A RU2599600C1 (en) 2015-05-08 2015-05-08 High-power optical amplifier head with end diode pumping of active element in form of plate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015117632/28A RU2599600C1 (en) 2015-05-08 2015-05-08 High-power optical amplifier head with end diode pumping of active element in form of plate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2599600C1 true RU2599600C1 (en) 2016-10-10

Family

ID=57127522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015117632/28A RU2599600C1 (en) 2015-05-08 2015-05-08 High-power optical amplifier head with end diode pumping of active element in form of plate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2599600C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018210108B4 (en) 2017-07-11 2022-12-29 Fanuc Corporation LD MODULE COOLING DEVICE AND LASER DEVICE

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5394427A (en) * 1994-04-29 1995-02-28 Cutting Edge Optronics, Inc. Housing for a slab laser pumped by a close-coupled light source
RU2200361C2 (en) * 2000-07-13 2003-03-10 Государственное унитарное предприятие научно-исследовательский институт лазерной физики Diode-pumped solid-state platelet laser module
US20110069731A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-24 Gokay M Cem Scalable thermally efficient pump diode assemblies
CN202602081U (en) * 2012-05-11 2012-12-12 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 Coupling system of 100-kilowatt level area array LD array

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5394427A (en) * 1994-04-29 1995-02-28 Cutting Edge Optronics, Inc. Housing for a slab laser pumped by a close-coupled light source
RU2200361C2 (en) * 2000-07-13 2003-03-10 Государственное унитарное предприятие научно-исследовательский институт лазерной физики Diode-pumped solid-state platelet laser module
US20110069731A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-24 Gokay M Cem Scalable thermally efficient pump diode assemblies
CN202602081U (en) * 2012-05-11 2012-12-12 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 Coupling system of 100-kilowatt level area array LD array

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018210108B4 (en) 2017-07-11 2022-12-29 Fanuc Corporation LD MODULE COOLING DEVICE AND LASER DEVICE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2758438T3 (en) Stepped diode laser module with cooling structure
EP1374317B1 (en) Cooling circuit for receiver of solar radiation
US7848372B2 (en) Modular diode laser assembly
US10243320B2 (en) Low swap laser pump diode module and laser amplifier incorporating the same
JP5281154B2 (en) Photovoltaic generator with spherical imaging lens for use with parabolic solar reflector
RU2407121C2 (en) Tubular solid-state laser
US20070289622A1 (en) Integrated solar energy conversion system, method, and apparatus
US20070116070A1 (en) Modular diode laser assembly
CN211151052U (en) Laser device
CN111403999A (en) Laser amplification device capable of realizing laser output of high-power structure light field and laser
RU2599600C1 (en) High-power optical amplifier head with end diode pumping of active element in form of plate
WO2018200863A1 (en) Low swap laser pump diode module and laser amplifier incorporating the same
US8816188B2 (en) Photovoltaic devices with electrically coupled supports
US9008137B1 (en) Method and apparatus for compact and efficient introduction of high radiant power into an optical fiber
CN201008074Y (en) Solid-state thin disk laser
RU2579188C1 (en) Laser head of solid-state laser with diode pumping thermal stabilisation
RU180913U1 (en) LASER MODULE WITH LATERAL DIODE PUMPING
CN104218436A (en) Cooling device of sheet neodymium glass laser amplifier based on sapphire cladding layer
RU2624403C1 (en) Module slab laser with diode pumping and a zigzag course of rays (versions)
RU2597941C2 (en) Optical amplifier head with diode pumping (versions)
RU2614081C1 (en) Laser gun of solid-state laser with diode pumping
CN219760242U (en) Fast axis collimation semiconductor laser array
CN103532018B (en) For laser machining Multi-wavelength high-power semiconductor laser light source system
CN219980049U (en) High-power laser packaged by fast axis collimation MCC (Multi-chip microcomputer) vertical stacking array
CN204407685U (en) A kind of high-power semiconductor laser system