[发明专利]一种具有散热结构的板条增益介质及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种具有散热结构的板条增益介质及其制造方法。

背景技术

固体激光器在工业加工、科学研究等领域有广泛的应用，板条增益介质由于冷却面大等结构上的优势，可以作为高功率、高光束质量的固体激光器采用的理想的增益介质之一。随着固体激光器输出功率提高，加剧了固体激光器的板条增益介质的多种热效应，例如，热温度梯度、热应力和热致双折射等。这些热效应会直接导致固体激光器的输出功率下降，进而造成光束质量变差，甚至导致板条增益介质炸裂。

为了减小热效应对固体激光器输出功率的影响，需要对板条增益介质进行散热，现有板条增益介质的主要散热方法有直接水冷散热和热沉水冷散热。直接水冷散热是将板条增益介质浸泡在冷却液中，冷却液流动将板条增益介质产生的废热带走。但是，使用水冷散热方法需要板条增益介质直接接触冷却液，容易对板条增益介质的表面造成污染，因此对冷却液的纯度要求很高。热沉水冷散热的方式是将板条增益介质和内部设计有散热结构的热沉焊接在一起，通过对热沉进行水冷却实现板条增益介质的散热。热沉的散热结构结构可以增加散热面积，提高冷却性能，但是，由于板条增益介质和热沉的焊接工艺难度较大，容易出现焊接空洞、虚焊，会导致板条增益介质在工作过程中散热不均匀、热畸变严重，直接影响高功率固体激光器的输出功率和光束质量。

发明内容

本发明提供一种具有散热结构的板条增益介质及其制造方法，用以解决现有技术的如下问题：现有的板条增益介质对散热使用的冷却液要求很高，导致成本较高，实现板条增益介质与散热结构相结合的焊接工艺复杂，容易导致板条增益介质热效应加剧，从而影响固体激光器输出功率和光束质量。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种具有散热结构的板条增益介质的制造方法，包括：按照预设蒸镀方法在板条增益介质表面镀光学膜；在镀上所述光学膜的所述板条增益介质的两个端头进行保护覆盖，并使用磁控溅设镀膜方法在进行保护覆盖后的所述板条增益介质的所述光学膜上镀金属膜；在镀上所述金属膜的所述板条增益介质的表面上使用金属增材制造方法制造散热结构，以得到具有散热结构的板条增益介质。

可选的，使用磁控溅射镀膜方法在进行保护覆盖后的所述板条增益介质的所述光学膜上镀金属膜，包括：将进行保护覆盖后的所述板条增益介质放入真空磁控溅射设备中，并抽真空至第一预定大气压；按照第一预设功率和第一预设时间向进行保护覆盖后的所述板条增益介质溅射金属钛；按照第二预设功率和第二预设时间向溅射所述金属钛的所述板条增益介质溅射金属铂；按照第三预设功率和第三预设时间向溅射所述金属铂的所述板条增益介质溅射金属金，以得到镀有所述金属膜的所述板条增益介质。

可选的，在镀上所述金属膜的所述板条增益介质的表面上使用金属增材制造方法制造散热结构，包括：将镀有所述金属膜的所述板条增益介质放入金属增材制造设备中，按照第四预设功率、预设扫描速度和预设的每个散热结构的当量直径对镀上所述金属膜的所述板条增益介质的表面进行扫描，以得到所述具有散热结构的板条增益介质。

可选的，得到具有散热结构的所述板条增益介质之后，还包括：按照所述第四预设功率、所述预设扫描速度、预设的封装壳体厚度和预设的封装壳体尺寸对具有所述散热结构的板条增益介质进行扫描，以得到具有封装结构的板条增益介质。

另一方面，本发明还提供一种具有散热结构的板条增益介质，通过上述具有散热结构的板条增益介质的制造方法制造得到，包括：板条增益介质、光学膜、金属膜和多个散热结构；其中，所述光学膜设置在所述板条增益介质上；所述金属膜设置在除覆盖有所述光学膜的所述板条增益介质的两个端头位置之外的所有位置；每个所述散热结构均设置在覆盖有所述金属膜的所述板条增益介质上。

可选的，所述的具有散热结构的板条增益介质，还包括：壳体，设置在具有散热结构的所述板条增益介质上，包裹除所述两个端头位置之外的所有位置。

可选的，所述金属膜从靠近所述光学膜至远离所述光学膜的方向上，依次为钛膜、铂膜和金膜。

可选的，所述板条增益介质的所述光学膜的厚度范围为2微米至5微米。

可选的，所述钛膜厚度的范围为100纳米至300纳米，所述铂膜的厚度范围为100纳米至300纳米，所述金膜厚度范围为300纳米至800纳米。

可选的，所述散热结构的当量直径的范围为10微米至1000微米。