[實用新型]二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側面組合散熱裝置

有效

• 申請號: 201420168003.1
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN203774602U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 劉海強
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: H01S3/042
• 分類號: H01S3/042
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本實用新型屬于激光器散熱技術領域，具體涉及一種二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側面組合散熱裝置。

背景技術

近年來，二極管固體激光器在工業、醫療、軍事、科研以及航空航天等領域得到了廣泛的應用。但是，二極管泵浦固體激光器的發展依然受到很多因素的限制，激光晶體的熱效應便是其中之一。傳統的二極管端面泵浦固體激光器，通常采用圓棒狀的激光晶體作為工作物質。對于晶體棒的散熱，一般采用兩塊帶有半圓形凹槽的金屬熱沉夾持，利用晶體相對較大的側面與熱沉的接觸進行傳導散熱。傳導散熱具有全固化、結構穩定等諸多優點。但是，實際晶體與熱沉的接觸面并不絕對平整光滑，存在一定的粗糙度，使得晶體與熱沉之間存在有限的接觸熱導，影響了晶體熱耗的向外傳遞。另外，晶體棒與熱沉間的接觸熱導受材料的熱導率、表面粗糙度、裝配壓力大小及其分布的影響。晶體側面受到的裝配壓強越大，接觸熱導越大，裝配壓強分布越均勻，散熱效果越好。同時，對于端面泵浦的固體激光器，熱耗主要集中在晶體的端頭附近，會使晶體端頭溫度過高，出現嚴重的熱透鏡效應，影響到輸出光束質量。熱耗增大且散熱不均勻時，會使晶體因受熱不均而炸裂。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側面組合散熱裝置，其結構簡單、設計新穎合理，實現方便，使用操作便捷，能夠降低圓棒狀激光晶體內部熱負荷，最大限度地提高激光器輸出功率并改善光束質量，避免了晶體炸裂，實用性強，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側面組合散熱裝置，其特征在于：包括熱沉塊、側面緊密散熱組件和端面緊密散熱組件，所述側面緊密散熱組件包括用于夾持包裹有熱界面物質的圓棒狀激光晶體的晶體夾持組件和用于對晶體夾持組件施力緊固的側面緊定螺栓，所述晶體夾持組件與側面緊定螺栓之間設置有金屬墊片；所述晶體夾持組件由四塊結構相同的夾持塊拼接構成，所述夾持塊外輪廓的形狀為四分之一圓臺形，所述夾持塊上兩個平面相交的位置處設置有橫截面為四分之一圓弧形的凹槽，四塊夾持塊拼接在一起后四個凹槽相配合形成了用于安放包裹有熱界面物質的圓棒狀激光晶體的圓棒狀激光晶體安放槽；所述側面緊定螺栓上設置有圓柱形的第一通光孔，所述側面緊定螺栓上靠近一端端面處設置有第一六邊形螺釘孔；所述端面緊密散熱組件包括用于與包裹有熱界面物質的圓棒狀激光晶體的端面進行接觸的透明金剛石圓臺和用于套裝在透明金剛石圓臺上的金剛石緊固件，以及用于擠壓金剛石緊固件對透明金剛石圓臺與圓棒激光晶體端面進行緊固的端面緊定螺栓，所述金剛石緊固件外輪廓的形狀為圓柱形，所述金剛石緊固件上一端設置有形狀與透明金剛石圓臺相配合的金剛石圓臺安放孔，所述金剛石緊固件上另一端設置有圓柱形的第二通光孔，所述端面緊定螺栓上設置有用于固定泵浦光耦合光纖的第三螺紋孔，所述端面緊定螺栓上靠近一端端面處設置有第二六邊形螺釘孔；所述熱沉塊上中間位置處橫向設置有用于安放晶體夾持組件的圓臺形通孔，所述熱沉塊上位于圓臺形通孔的一側設置有用于螺紋連接側面緊定螺栓的第一螺紋孔，所述熱沉塊上位于圓臺形通孔的另一側依次設置有用于安放金剛石緊固件的圓柱孔和用于螺紋連接端面緊定螺栓的第二螺紋孔。

上述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側面組合散熱裝置，其特征在于：所述熱沉塊的厚度方向上靠近圓臺形通孔小端的位置處設置有分別位于圓臺形通孔小端的上方和下方的上通液孔和下通液孔，所述上通液孔的兩端內壁上和下通液孔的兩端內壁上均設置有用于連接冷卻液輸送管的內螺紋。

上述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側面組合散熱裝置，其特征在于：所述熱沉塊為長方體形狀，所述熱沉塊的長度為50mm～80mm，所述熱沉塊的寬度為35mm～45mm，所述熱沉塊的高度為35mm～45mm。

上述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側面組合散熱裝置，其特征在于：所述圓棒狀激光晶體為Nd:YAG激光晶體；所述透明金剛石圓臺小端底面上鍍有808nm的增透膜和1064nm的全反膜。

上述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側面組合散熱裝置，其特征在于：所述熱界面物質為銦箔，所述銦箔的厚度為30μm～70μm且單層包裹圓棒狀激光晶體。