[發(fā)明專利]一種激光器用晶體的冷卻系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110365739.9
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102394463A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石勇;馬毅;唐淳;王衛(wèi)民;龐毓;崔玲玲;周唐建;張雷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所
• 主分類號: H01S3/042
• 分類號: H01S3/042
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光器用晶體冷卻領(lǐng)域，具體涉及一種激光器用晶體的冷卻系統(tǒng)。用于激光器中系統(tǒng)中對激光器用晶體（如鈦寶石）進行低溫絕熱防結(jié)露冷卻。

背景技術(shù)

在泵浦源泵浦的鈦寶石激光器中，要充分挖掘鈦寶石激光器的運用潛力，需要解決鈦寶石晶體的熱透鏡等關(guān)鍵性的問題，這就要求對晶體進行低溫冷卻，以使晶體的熱導(dǎo)率增加，熱梯度減小，熱透鏡效應(yīng)減小。目前使用的晶體的低溫冷卻系統(tǒng)絕熱材料的選用不合理，絕熱結(jié)構(gòu)采用薄墊圈的結(jié)構(gòu)形式，導(dǎo)致絕熱性能不好；觀察窗體等采用真空膠來粘接密封，密封不可靠，不能保證整個系統(tǒng)保持一個穩(wěn)定的真空狀態(tài)；低溫冷源傳導(dǎo)采用直接傳導(dǎo)，不能很好保證低溫環(huán)境；整個裝置沒有水蒸氣分壓力調(diào)控功能，導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)容易結(jié)露，嚴重制約了激光器的正常工作。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服已有技術(shù)的冷卻系統(tǒng)對鈦寶石晶體低溫冷卻過程中，絕熱不佳及裝置容易結(jié)露的不足，本發(fā)明提供了一種激光器用晶體的冷卻系統(tǒng)。

本發(fā)明的激光器用晶體的冷卻系統(tǒng)，其特點是：所述的冷卻系統(tǒng)包括晶體熱沉裝置、真空室、測溫裝置接口、真空裝置接口、冷卻接口裝置、布魯斯特窗體、觀察窗體；所述的晶體熱沉裝置含有晶體熱沉、內(nèi)外絕熱墊、晶體和晶體熱沉壓蓋，其中，晶體熱沉與內(nèi)外絕熱墊固定連接，在晶體熱沉上安裝有晶體，晶體熱沉壓蓋壓緊晶體固定設(shè)置在晶體熱沉上，在晶體熱沉中設(shè)置有一通孔；真空室為一個內(nèi)部為圓柱形的空腔，所述的晶體熱沉裝置安裝在真空室腔體內(nèi)的底面上。

在真空室的頂部設(shè)置有圓形出口，真空室的側(cè)壁上設(shè)置有冷卻接口、測溫裝置接口、真空裝置接口，在真空室側(cè)壁上還設(shè)置有安裝布魯斯特窗體的帶斜面的圓柱接口，在圓柱接口的斜面上設(shè)置有布魯斯特窗體的安裝槽。

在真空室頂部圓形出口處安裝有觀察窗體，觀察窗體由觀察窗片、窗片壓蓋組成，觀察窗體的觀察窗片安裝在真空室上部圓形出口上，窗片壓蓋壓緊在觀察窗片上，在觀察窗體的觀察窗片與真空室之間設(shè)有橡膠密封圈。

用于外接冷卻系統(tǒng)的冷卻接口裝置由絕緣座與中空的導(dǎo)熱金屬管通過螺紋旋合而成，與絕緣座相連接的導(dǎo)熱金屬管外的表面涂抹有螺紋密封膠，導(dǎo)熱金屬管旋入晶體熱沉中設(shè)置的相對應(yīng)的通孔中，絕緣座安裝在真空室外壁的冷卻接口中，通過螺釘與真空室外壁固定連接，在導(dǎo)熱金屬管與絕緣座之間設(shè)置有密封圈，在絕緣座和真空室外壁之間設(shè)置有密封圈；

測溫裝置接口為航空插頭，安裝在真空室的側(cè)壁上，航空插頭的一端通過測溫頭與晶體熱沉相連接，另一端外接溫度反饋控制系統(tǒng)；真空裝置接口固定在真空室的側(cè)壁上，真空裝置接口外接真空系統(tǒng)；在真空室側(cè)壁圓柱接口斜面上的安裝槽內(nèi)安裝有布魯斯特窗體，在安裝布魯斯特窗體的圓柱側(cè)面上設(shè)置有溫控片。

所述的內(nèi)外絕熱墊采用導(dǎo)熱系數(shù)小于0.08W/(m·K)的絕熱材料制成。

所述的內(nèi)外絕熱墊的厚度大于8mm。

所述的冷卻裝置接口中的導(dǎo)熱金屬管的導(dǎo)熱系數(shù)大于407W/(m·K)，絕熱座由導(dǎo)熱系數(shù)小于0.08W/(m·K)的絕熱材料制成。

所述的冷卻接口裝置中的導(dǎo)熱金屬管外徑與晶體熱沉相對應(yīng)通孔的粗糙度小于0.8，導(dǎo)熱金屬管外徑與晶體熱沉相對應(yīng)通孔之間的間隙為0～0.054mm。

所述的冷卻接口裝置中的導(dǎo)熱金屬管外徑與真空室側(cè)壁上的冷卻接口之間的單邊間隙為1.5～2mm。

所述的觀察窗體中的密封圈由耐零下90度的橡膠材料制成。

所述的真空室內(nèi)部為圓柱形的空腔（其內(nèi)表面粗糙度小于0.8），為內(nèi)部晶體熱沉夾持裝置、布魯斯特窗體提供一個安裝空間，為整個系統(tǒng)提供了對外的測溫裝置接口、真空裝置接口、冷卻接口裝置等功能接口，使之形成一個完成特定功能的系統(tǒng)。

所述的真空裝置接口外接真空系統(tǒng)，為整個裝置提供真空環(huán)境，降低了真空室內(nèi)表面和晶體熱沉夾持裝置表面之間的空氣熱對流，減少了熱量損失。

所述的冷卻接口裝置外接低溫冷卻系統(tǒng)，通過導(dǎo)熱金屬管使外部冷卻源和真空室內(nèi)部晶體熱沉夾持裝置連接成一體，為晶體冷卻提供低溫環(huán)境。

所述的測溫裝置接口一端通過測溫頭與晶體熱沉夾持裝置連接，另一端外接低溫冷卻系統(tǒng)，時時反饋和調(diào)控晶體的溫度狀態(tài)。

所述的內(nèi)外絕熱墊為導(dǎo)熱系數(shù)小于0.08W/(m·K)材料制成的絕熱墊；絕熱墊采用點接觸的形式，縮小接觸面積，根據(jù)絕熱材料性能參數(shù)確定了絕熱墊厚度不小于8mm，減小了熱量的傳遞，確保絕熱可靠。