[实用新型]二极管端泵固体激光器圆棒晶体端侧面组合散热装置

说明书

技术领域

本实用新型属于激光器散热技术领域，具体涉及一种二极管端泵固体激光器圆棒晶体端侧面组合散热装置。

背景技术

近年来，二极管固体激光器在工业、医疗、军事、科研以及航空航天等领域得到了广泛的应用。但是，二极管泵浦固体激光器的发展依然受到很多因素的限制，激光晶体的热效应便是其中之一。传统的二极管端面泵浦固体激光器，通常采用圆棒状的激光晶体作为工作物质。对于晶体棒的散热，一般采用两块带有半圆形凹槽的金属热沉夹持，利用晶体相对较大的侧面与热沉的接触进行传导散热。传导散热具有全固化、结构稳定等诸多优点。但是，实际晶体与热沉的接触面并不绝对平整光滑，存在一定的粗糙度，使得晶体与热沉之间存在有限的接触热导，影响了晶体热耗的向外传递。另外，晶体棒与热沉间的接触热导受材料的热导率、表面粗糙度、装配压力大小及其分布的影响。晶体侧面受到的装配压强越大，接触热导越大，装配压强分布越均匀，散热效果越好。同时，对于端面泵浦的固体激光器，热耗主要集中在晶体的端头附近，会使晶体端头温度过高，出现严重的热透镜效应，影响到输出光束质量。热耗增大且散热不均匀时，会使晶体因受热不均而炸裂。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种二极管端泵固体激光器圆棒晶体端侧面组合散热装置，其结构简单、设计新颖合理，实现方便，使用操作便捷，能够降低圆棒状激光晶体内部热负荷，最大限度地提高激光器输出功率并改善光束质量，避免了晶体炸裂，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种二极管端泵固体激光器圆棒晶体端侧面组合散热装置，其特征在于：包括热沉块、侧面紧密散热组件和端面紧密散热组件，所述侧面紧密散热组件包括用于夹持包裹有热界面物质的圆棒状激光晶体的晶体夹持组件和用于对晶体夹持组件施力紧固的侧面紧定螺栓，所述晶体夹持组件与侧面紧定螺栓之间设置有金属垫片；所述晶体夹持组件由四块结构相同的夹持块拼接构成，所述夹持块外轮廓的形状为四分之一圆台形，所述夹持块上两个平面相交的位置处设置有横截面为四分之一圆弧形的凹槽，四块夹持块拼接在一起后四个凹槽相配合形成了用于安放包裹有热界面物质的圆棒状激光晶体的圆棒状激光晶体安放槽；所述侧面紧定螺栓上设置有圆柱形的第一通光孔，所述侧面紧定螺栓上靠近一端端面处设置有第一六边形螺钉孔；所述端面紧密散热组件包括用于与包裹有热界面物质的圆棒状激光晶体的端面进行接触的透明金刚石圆台和用于套装在透明金刚石圆台上的金刚石紧固件，以及用于挤压金刚石紧固件对透明金刚石圆台与圆棒激光晶体端面进行紧固的端面紧定螺栓，所述金刚石紧固件外轮廓的形状为圆柱形，所述金刚石紧固件上一端设置有形状与透明金刚石圆台相配合的金刚石圆台安放孔，所述金刚石紧固件上另一端设置有圆柱形的第二通光孔，所述端面紧定螺栓上设置有用于固定泵浦光耦合光纤的第三螺纹孔，所述端面紧定螺栓上靠近一端端面处设置有第二六边形螺钉孔；所述热沉块上中间位置处横向设置有用于安放晶体夹持组件的圆台形通孔，所述热沉块上位于圆台形通孔的一侧设置有用于螺纹连接侧面紧定螺栓的第一螺纹孔，所述热沉块上位于圆台形通孔的另一侧依次设置有用于安放金刚石紧固件的圆柱孔和用于螺纹连接端面紧定螺栓的第二螺纹孔。

上述的二极管端泵固体激光器圆棒晶体端侧面组合散热装置，其特征在于：所述热沉块的厚度方向上靠近圆台形通孔小端的位置处设置有分别位于圆台形通孔小端的上方和下方的上通液孔和下通液孔，所述上通液孔的两端内壁上和下通液孔的两端内壁上均设置有用于连接冷却液输送管的内螺纹。

上述的二极管端泵固体激光器圆棒晶体端侧面组合散热装置，其特征在于：所述热沉块为长方体形状，所述热沉块的长度为50mm～80mm，所述热沉块的宽度为35mm～45mm，所述热沉块的高度为35mm～45mm。

上述的二极管端泵固体激光器圆棒晶体端侧面组合散热装置，其特征在于：所述圆棒状激光晶体为Nd:YAG激光晶体；所述透明金刚石圆台小端底面上镀有808nm的增透膜和1064nm的全反膜。

上述的二极管端泵固体激光器圆棒晶体端侧面组合散热装置，其特征在于：所述热界面物质为铟箔，所述铟箔的厚度为30μm～70μm且单层包裹圆棒状激光晶体。