[发明专利]二极管泵浦重复频率激光器中晶体棒冷却结构

说明书

本发明公开了一种二极管泵浦重复频率激光器中晶体棒冷却结构，包括由固定Nd:YAG晶体棒、二极管激光器的安装支架及Nd:YAG晶体棒、二极管激光器组成的模块化组件、半导体制冷器、散热器。模块化组件的安装支架上部具有四个固定二极管激光器的M3的安装螺孔同时两者之间加隔热板避免热传导；安装支架上具有三个“V”形槽用于固定Nd:YAG晶体，安装支架下部具有四个连接散热器的Φ3.5mm的安装孔，通过安装孔与散热器相连接，安装支架下部和散热器之间插入半导体制冷器。本发明解决了当采用二极管侧面泵浦Nd:YAG晶体时，由于Nd:YAG晶体因受热引起的激光输出变化大的问题。

技术领域

本发明属于激光器中晶体棒冷却结构技术领域，涉及一种二极管泵浦重复频率激光器中晶体棒冷却结构，具体为一种10～50Hz运转下的二极管泵浦重复频率Nd:YAG激光器中Nd:YAG晶体棒冷却结构。

背景技术

在二极管泵浦重复频率Nd:YAG激光器中，Nd:YAG晶体的冷却方式分为液体冷却和自然传导冷却两类方式。随着应用中对激光器的体积要求进一步减小，自然传导冷却方式已逐步成为Nd:YAG晶体的主要冷却方式。通常的自然传导冷却方式如图4所示，晶体棒12的一半通过铟焊的方法与导热体11相连接，另一半接受二极管激光器13照射，这种方式虽然也能起到晶体散热的效果，但由于晶体棒只有一半接受二极管激光器照射必然造成照射不均匀，影响激光输出光斑的均匀性；同时因为二极管是半环形单侧面照射激光介质，由于热梯度的原因激光介质会产生形变，造成激光器的输出能量下降和光束质量变化大，这一点在采用较高重复频率工作的激光器中更加明显。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：针对现有采用的自然传导冷却激光晶体结构，造成的输出能量下降和光束质量变化大问题，提供一种能够提高体激光器输出能量稳定性，并能改善激光介质受热均匀的Nd:YAG晶体棒冷却结构。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种二极管泵浦重复频率激光器中晶体棒冷却结构，其包括：模块化组件1、半导体制冷器2、散热器3；半导体制冷器2布置在模块化组件1底部，散热器3布置在模块化组件1和半导体制冷器2底部；模块化组件1包括安装支架8、Nd:YAG晶体棒6、二极管激光器4，Nd:YAG晶体棒6固定在安装支架8上，二极管激光器4采用环形封装并固定在安装支架8上且位于Nd:YAG晶体棒6上方，半导体制冷器2设置在安装支架8底部，半导体制冷器2的冷面贴合安装支架8的底部，热面贴合散热器3表面；当Nd:YAG晶体棒6受到二极管激光器4照射时，Nd:YAG晶体受照表面上的温度上升并形成温度梯度从而产生热透镜效应；当二极管激光器4照射Nd:YAG晶体棒6的同时，通过在半导体制冷器2上施加低压直流电开启半导体制冷器2对安装支架8制冷，通过分段传导冷却使Nd:YAG晶体上的温度降低；半导体制冷器2夹在安装支架8与散热器3之间，当二极管激光器4照射Nd:YAG晶体棒6的同时，使安装支架8上的热量通过半导体制冷器2的冷面转移到半导体制冷器2的热面，降低安装支架8上Nd：YAG晶体棒6的温度。

其中，所述散热器3选用激光器整机的机壳。

其中，所述二极管激光器4的环形封装采用热沉板9和热沉座10，热沉板9底部装有两个热沉座10，两个热沉座10上开同轴中心圆孔，二极管bar条固定在中心圆孔的侧壁上，发光面均朝向中心圆孔圆心，Nd:YAG晶体棒6穿过两个中心圆孔。

其中，两个所述热沉座10之间间隔10mm。

其中，所述安装支架8上设置有三个间隔布置的“V”槽支架，两个热沉座10置于三个“V”槽支架之间的两个间隙内，Nd:YAG晶体棒6的两端和位于两个热沉座10之间的中部分别置于“V”槽支架的V槽中。

其中，对应V槽位置，所述Nd:YAG晶体棒6上方由晶体压箍7固定，晶体压箍7具有半圆弧，其半径与Nd:YAG晶体棒6半径一致。