[發明專利]一種用于冷卻片狀激光增益介質的裝置

無效

• 申請號: 201310449755.5
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103474865A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 趙環
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: H01S3/042
• 分類號: H01S3/042
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎

技術領域

本發明涉及一種用于冷卻片狀激光增益介質的裝置，包括真空室底座、設置在真空室底座上的TEC（半導體致冷器）、設置在TEC上的熱沉、與真空室底座密封連接的真空室殼體和與真空室殼體密封連接的蓋板。

背景技術

高功率、高光束質量的全固態激光器由于結構緊湊、轉換效率高、穩定性好等優點，在工業加工和強場激光物理等方面有著較大的應用需求。在這樣的激光系統中，對激光增益介質的冷卻效果直接影響到輸出激光質量。在固體激光器增益介質的光泵浦過程中，由于量子缺陷等原因，增益介質會產生大量熱能，造成增益介質內部的溫度梯度，由于溫度和應力的不均勻分布引起了熱透鏡效應和熱致雙折射等不良效應，影響光束質量，而過高的溫度梯度和應力更有可能引起應力裂紋，限制激光器的平均輸出功率。所以對用于較大功率激光器的增益介質必須要降溫。片狀增益介質相比于傳統的棒狀增益介質，具有散熱的優勢，減弱了熱效應的影響，有利于提高光束質量，適用于高功率激光系統。對片狀增益介質的冷卻，最常用的方法是將介質的反射面固定在由循環水冷卻的金屬熱沉上，介質中產生的熱量傳導到熱沉上，由循環水帶走。這種冷卻方式由于循環水溫度的波動，無法精確控制增益介質的工作溫度；而且增益介質暴露在空氣中，在潮濕環境中一旦循環水溫度低于室溫，介質表面會產生冷凝水，易引起介質損壞。

發明內容

本發明針對上述現有技術中存在的問題作出改進，即本發明要解決的技術問題是提供一種用于冷卻片狀激光增益介質的裝置，該裝置能夠精確的控制片狀激光增益介質的溫度，并且能夠防止當激光增益介質工作溫度低于室溫時在介質表面冷凝結水。

為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案：

一種用于冷卻片狀激光增益介質的裝置，該裝置包括熱沉、TEC（半導體致冷器）、真空室殼體、真空室底座和蓋板；所述真空室殼體為管狀，所述熱沉和TEC位于所述真空室殼體內部，該真空室殼體一端與所述真空室底座密封連接，另一端與所述蓋板密封連接，所述TEC設置在真空室底座的側面上，所述熱沉設置在TEC的致冷面上，所述真空室殼體上設置有一用于抽真空的通氣孔和一用于連接TEC的電控轉接端子；所述真空室底座外側面上設有進水孔和出水孔，該真空室底座內部設有連通所述進水孔和出水孔的水道。

進一步的，該裝置還包括熱敏電阻和溫度控制器，所述熱敏電阻設置在所述熱沉上，所述溫度控制器通過電控轉接端子分別與所述熱敏電阻和TEC連接。

進一步的，所述蓋板為透明材質或者所述蓋板上設有一通光孔，該通光孔上設有光學鏡片。

進一步的，所述熱沉、TEC和真空室底座各接觸表面間涂有導熱膏，可以更好地再各部件之間傳導熱量。

進一步的片狀激光增益介質可以通過機械方式設置在所述熱沉上，也可以金屬銦為焊料焊接在熱沉上。

采用上述結構后，溫度控制器通過探測熱敏電阻的阻值對TEC進行反饋控制，TEC對熱沉進行冷卻，熱沉對片狀激光增益介質進行冷卻，TEC的發熱面與真空室底座接觸，其熱量被真空室底座中流過的循環冷卻水帶走，這樣就能夠對片狀激光增益介質的工作溫度進行精確的控制。用真空室殼體、真空室底座和蓋板將片狀激光增益介質密封起來，并抽成一定的真空度，可以減少真空室內部的水汽，避免在片狀激光增益介質表面冷凝結水。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明真空室底座的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步詳細說明。

如圖1所示，片狀激光增益介質1和熱敏電阻固定設置在熱沉2上，片狀激光增益介質1的前表面鍍有激光增透膜，后表面鍍有0度全反膜，并與熱沉2表面接觸。片狀激光增益介質1與熱沉2之間的固定方式可采用夾具機械固定，也可以用金屬銦為焊料進行焊接。熱沉2通過長螺栓與真空室底座4固定連接，TEC（半導體致冷器）3設置在熱沉2與真空室底座4之間，并被二者夾緊，TEC3的致冷面與熱沉2接觸，發熱面與真空室底座4接觸。真空室殼體5與真空室底座4密封連接。通過旋轉熱沉2可帶動片狀激光增益介質1旋轉。真空室底座4設置在多維調整支架上，因片狀激光增益介質1、熱沉2和TEC3都被固定在真空室底座4上，所以通過調節多維調整支架，可以調整片狀激光增益介質1的傾斜角度。各個夾具、片狀激光增益介質1、熱沉2、TEC3和真空室底座4的各接觸面之間都涂敷有真空導熱硅膠，以利于熱量傳輸。