[实用新型]一种倾斜像差自补偿的直接液冷薄片激光器的增益模块

说明书

本实用新型提供了一种倾斜像差自补偿的直接液冷薄片激光器的增益模块，该方案包括有散热流道、转接器、增益板条以及封装外壳；转接器由贯穿流道和实体部分交错构成；散热流道分为A、B两组；A组散热流道和B组散热流道以相反的方向交错连接在转接器的贯穿流道上；增益板条固定在转接器内的两个贯穿流道之间；封装外壳覆盖在增益板条外，且与转接器固定连接。该方案采用两组散热通道，实现任意板条之间的冷却液的流动方向均相反，能够从冷却液的流动方向上进行像差的自动补偿，提高直接液冷薄片激光器的输出功率。

技术领域

本实用新型涉及的是激光器领域，尤其是一种倾斜像差自补偿的直接液冷薄片激光器的增益模块。

背景技术

高能固体激光在先进工业制造、高功率物理科学研究、能源、新概念武器等领域具有广阔的应用前景。同时实现高功率、高光束质量的激光输出一直以来是国内外固体激光研究领域的重点。随着激光器输出功率的提升，废热成为了制约高能激光器发展的重要因素。严重的热效应一方面会降低激光的输出功率，另一方面还会降低激光的光束质量甚至可能引起增益介质的损坏。在解决热效应的过程中，出现了多种构型的激光器。包括反射式薄片激光器，主振荡放大式板条激光器，热容激光器和直接液冷薄片激光器。热容激光器由于激光工作过程中没有进行冷却，可以有效减小由于冷却不均匀性引入的温度梯度，减小激光波前畸变。但是为了避免对激光工作物质造成损坏，其运行时间较短，难于实际应用。反射式薄片激光器单片介质增益有限，储能难于提升。反射式提取增大系统体积和复杂性，难于实现定标放大。基于主振荡功率放大的板条激光器，激光头体积庞大，光路复杂，全系统内具有超过300片反射镜，鲁棒性和可靠性距实际应用还有相当大的差距。

近年来，直接液冷薄片激光器逐渐成为了研究热点。在直接液冷薄片激光器中，大量增益薄片以一定的角度串接于腔内，冷却液直接流经薄片之间的缝隙进行冷却。其具有冷却效率高，效果好，结构紧凑，易于实现高功率输出等优点。在谐振腔内通过简单增加薄片数量即可以实现激光输出功率的提升。

但是由于液体在增益介质之间流动带走增益介质热量的同时会产生温升，即在流动方向上液体温度单调递增。并且沿着液体流动方向上冷却液的对流换热系数呈现出单调递减的情况。故存在沿冷却液流动方向的倾斜像差。随着流道数目的提升，波前倾斜会由于累积效应而变大，从而降低激光输出功率和光束质量。为了改善流动的冷却液引入的波前倾斜，可以通过预制像差补偿原件，采用像差主动控制技术等方法进行像差补偿。但是这些方法都会增加系统的复杂度，且实施难度比较大。能否从更根源上降低冷却液引入的波前倾斜成为一个至关重要的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种倾斜像差自补偿的直接液冷薄片激光器的增益模块的技术方案，该方案采用两组散热通道，实现任意板条之间的冷却液的流动方向均相反，能够从冷却液的流动方向上进行像差的自动补偿，提高直接液冷薄片激光器的输出功率。

本方案是通过如下技术措施来实现的：

一种倾斜像差自补偿的直接液冷薄片激光器的增益模块，包括有散热流道、转接器、增益板条以及封装外壳；转接器由贯穿流道和实体部分交错构成；散热流道分为A、B两组； A组散热流道和B组散热流道以相反的方向交错连接在转接器的贯穿流道上；增益板条固定在转接器内的两个贯穿流道之间；封装外壳覆盖在增益板条外，且与转接器固定连接。

作为本方案的优选：增益板条两端设置有楔角；转接器内设置有凹槽；增益板条的楔角插入凹槽内固定。

作为本方案的优选：散热流道通过粘结或焊接在转接器上。

作为本方案的优选：增益板条的尺寸小于贯穿流道之间的间距。

作为本方案的优选：增益板条通过粘结或焊接的方式固定在转接器内。

作为本方案的优选：A组散热流道和B组散热流道相互交错固定设置在转接器上。