[发明专利]一种啁啾体布拉格光栅冷却系统及冷却方法

说明书

技术领域

本发明属于光学元件温控技术领域，具体地说涉及一种啁啾体布拉格光栅冷却系统及冷却方法。

背景技术

啁啾体布拉格光栅是一种光栅周期沿光束传播方向逐渐变化的反射式体布拉格光栅，这个特点使得不同波长在刻录在光栅内部的不同平面进行反射，能够进行高功率超快激光脉冲(ps/fs)的展宽与压缩。由于在光束传播的方向上光栅的周期逐渐发生变化，当光从一个方向入射时，激光脉冲将在时间上进行展宽；当光沿着相反方向传播时，激光脉冲将在时间上被压缩。

啁啾体布拉格光栅为长方体结构，两个端面为通光面，光从一个端面入射，然后再反射从该端面输出。当高功率激光束在啁啾体布拉格光栅中传输时，材料对光会有一定的吸收，从而会伴随热量的产生，以及由于材料的散射、衍射等原因，也会造成体布拉格光栅温度的升高。然而，过高的温度会严重影响啁啾体布拉格光栅的使用性能，因而需要对啁啾体布拉格光栅进行散热冷却。

现有的冷却技术一般是采用自然散热冷却和主动冷却两种方式，主动冷却目前主要采用风刀对其侧面进行吹扫冷却，冷却效率比较低。对于高功率特别是百瓦以上激光功率时，现有的冷却方式难以满足啁啾体布拉格光栅的温度控制要求，从而严重影响光束质量。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，发明人根据啁啾体布拉格光栅的结构特征，现提出一种高效紧凑的冷却效率高的啁啾体布拉格光栅冷却系统及冷却方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种啁啾体布拉格光栅冷却系统，包括：

冷却主板，所述冷却主板的顶部设有开口，其内部设有用于容纳啁啾体布拉格光栅的空腔，所述啁啾体布拉格光栅的两端贯穿冷却主板；

位于空腔内的2个导流板，所述2个导流板将所述空腔依次分隔为第一腔、冷却腔和第二腔，所述啁啾体布拉格光栅位于冷却腔内，所述导流板上沿着啁啾体布拉格光栅的长度方向设有导流缝；

盖板，所述盖板位于开口处，用于密封冷却主板；

位于冷却主板上的注水口及出水口，所述注水口与第一腔连通，所述出水口与第二腔连通。

进一步，所述导流板与盖板相垂直，所述导流板包括平行设置的第一导流板和第二导流板。

进一步，所述啁啾体布拉格光栅与2个导流板的间距均为d₁，所述啁啾体布拉格光栅与冷却腔的底壁、盖板的间距均为d₂，且d₁＝d₂。

进一步，所述导流缝的宽度为d₃，且d₃＝2d₁＝2d₂。

进一步，所述导流缝的宽度d₃为1mm～10mm。

进一步，所述盖板表面与开口相接处设有第一密封圈，所述冷却主板与啁啾体布拉格光栅的贯穿相接处设有第二密封圈。

进一步，还包括位于冷却主板外侧的2个侧板，所述2个侧板分别位于冷却主板与啁啾体布拉格光栅的贯穿相接处。

进一步，所述啁啾体布拉格光栅的两端分别贯穿侧板，所述侧板与冷却主板通过连接件连接。

另，本发明还提供一种啁啾体布拉格光栅冷却系统的冷却方法，包括如下步骤：

S1：冷却水经注水口注入第一腔中；

S2：冷却水经过第一导流板上的导流缝汇聚成均匀的长条形水流，并注入冷却腔中；

S3：长条形水流经啁啾体布拉格光栅的侧面流过，对啁啾体布拉格光栅进行冷却；

S4：对啁啾体布拉格光栅进行冷却后的水流经过第二导流板上的导流缝再次汇聚成均匀的长条形水流，并注入第二腔中，经出水口排出。

本发明的有益效果是：

1、在冷却主板内部设置空腔，将啁啾体布拉格光栅置于空腔内进行冷却，并用盖板和侧板进行密封，结构紧凑，成本低，同时，利用导流板将空腔分隔成3个腔，鉴于啁啾体布拉格光栅为长方体结构，利用导流缝将冷却水整形成均匀的长条水流，增强冷却均匀性，提高冷却效率。

2、空腔内注入冷却水，采用水冷结构，制冷量大，同时，冷却水循环制冷，冷却效率高，效果显著，适用于百瓦以上高功率激光。

附图说明

图1是本发明的整体结构俯视示意图；

图2是本发明的侧视示意图；

图3是本发明的导流缝结构示意图；

图4是本发明的盖板结构示意图；

图5是本发明的空腔中冷却水路示意图。