[实用新型]激光二极管端泵固体激光器中晶体端头散热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光二极管端面泵浦固体激光器，特别是激光二极管端泵固体激光器中晶体端头散热装置。

背景技术

对于激光二极管端面泵浦固体激光器，泵浦光空间分布以及晶体对泵浦光轴向的吸收，引发端面形变、热应力双折射和热透镜效应，其中端面形变、热应力的存在，使得高功率泵浦时，晶体表面产生形变并有可能损坏，限制了泵浦功率的有效注入以及输出激光功率的提高。因此，如何合理的设计散热系统对于固体激光器至关重要。

在激光二极管端面泵浦固体激光器中，激光介质的吸收系数为α(mm^-1)，则泵浦光I_i在介质内经过一段距离l后，衰减为I_ie^-αl，即被介质吸收的光能为ΔI＝I_i(1-e^-αl)。掺杂1％的Nd:YAG晶体吸收长度大约为2mm，即在距离晶体泵浦端2mm处，入射光强衰减为原来的1/e，入射光大约78％能量在距离晶体泵浦端0～3mm的范围内被吸收，导致晶体端头附近的温度迅速升高。

现在激光二极管端面泵浦固体激光器多数采用铜热沉直接夹持激光晶体棒，铜热沉中通水或者外侧加半导体制冷器，以此达到降低激光晶体温度的目的，铜的导热率386(W/m·K)，Nd:YAG晶体的导热率14(W/m·K)，虽然可以较有效的降低晶体的温度，但是对于端头附近需要重点冷却的区域散热效果并不理想。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种激光二极管端泵固体激光器中晶体端头散热装置，以便提高晶体端头散热效率，提高激光二极管端泵固体激光器输出功率。

本实用新型的目的是这样实现的，设计一种激光二极管端泵固体激光器中晶体端头散热装置，它至少包括构成激光二极管端泵固体激光器的晶体棒3、包裹晶体棒3的铟皮4和铜热沉1，其特征是：晶体棒3靠近泵浦源一端套接有碳化硅金刚石块2。

所述的晶体棒3与碳化硅金刚石块2由上下两块铜热沉1夹持固定。

所述的碳化硅金刚石块2是由两块对称的半圆环体构成，两块半圆环体凹面相对合并构成一中空的圆柱体。

所述的晶体棒3的尺寸是φ2×10mm。

所述的碳化硅金刚石块2的套接位置在距离晶体泵浦端面至0-3mm的范围内。

所述晶体棒3和碳化硅金刚石块2与上下夹持的两块铜热沉1之间有铟皮4。

所述的铟皮4厚度δ＜0.1mm。

所述的中空圆柱体内径为φ2mm，外径为φ10mm，长度为3mm。

所述的晶体棒3采用Nd:YAG。

本实用新型由于在激光二极管端泵固体激光器中的晶体棒靠近泵浦源一端套接碳化硅金刚石块，同时晶体棒与碳化硅金刚石块由上下铜热沉夹持固定，使Nd:YAG晶体棒端面附近产生的热量迅速被碳化硅金刚石导走。如晶体棒的尺寸是φ2×10mm，原始结构中激光介质与铜热沉接触的表面积约为62.8mm²。如果加入内径φ2mm，外径φ10mm，长度3mm的碳化硅金刚石，则晶体和金刚石块构成的整体与铜热沉接触的表面积约为213.6mm²，与铜热沉的接触面积扩大，将降低晶体内部热耗的散热密度，提高晶体端头散热效率。控制晶体温度，减小热效应的影响，使激光器输出功率增大。

附图说明

下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型实施例结构示意图；

图2是图1中铜热沉结构示意图；

图3是图1中碳化硅金刚石2与Nd:YAG晶体棒3组装图。

图4是图3的左视图。

图5是实施例整体结构尺寸图，尺寸的单位是毫米。

图中：1、铜热沉；2、碳化硅金刚石块；3、晶体棒；4、铟皮。

具体实施方式