[发明专利]双面传导冷却多薄片激光头

说明书

本发明实施例提供一种双面传导冷却多薄片激光头，包括：增益介质、热沉、冷却金属、增益介质与热沉间的第一接触物和热沉与冷却金属间的第二接触物；增益介质和热沉均呈片状，平行间隔分立设置；冷却金属置于增益介质和热沉的外围，且冷却温度恒定，增益介质和热沉的中心同轴，增益介质所在平面垂直于此中心轴线；增益介质的边缘与热沉的边缘通过第一接触物相连接；热沉两个面的边缘与冷却金属的内壁通过第二接触物相连接。本发明实施例提供的双面传导冷却多薄片激光头，具有增益介质无渐变、间隔或梯度掺杂等特殊要求、冷却作用过程简单、结构紧凑和散热效果好的优势，有利于多薄片激光器的高功率输出。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种双面传导冷却多薄片激光头。

背景技术

为了满足更高功率激光输出和结构紧凑的要求，尤其是在激光聚变需求的牵引下，基于多薄片结构的高功率全固态激光器受到了广泛关注。此结构采用间隔分立的多薄片增益介质，能够提供较高的增益，通过低温氦气或者直接液冷可有效的移除介质中的废热确保了激光器的正常运行。

现有技术中，对低温氦气冷却的激光放大器，多选用渐变和间隔掺杂或者梯度掺杂的叠片增益介质，而液体直接冷却薄片固体激光介质是将薄片增益介质直接浸入到冷却液中，激光直接透射冷却液和薄片介质，选用折射率匹配的冷却液能大大降低激光穿过冷却液和薄片的损耗，能够实现大量薄片的串接，是固体激光实现十万瓦高功率输出的技术路线之一。

但是，当采用低温冷却时，增益介质多选用渐变和间隔掺杂或者梯度掺杂的叠片，这无疑增大了增益介质的制备难度和复杂性；当采用液体直接冷却时，由于激光直接穿过冷却液，在激光振荡中的流场特性、热力学特性及各种光学特性相互耦合，使得作用过程复杂。

发明内容

本发明实施例提供一种双面传导冷却多薄片激光头，用于解决现有技术中的上述技术问题。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供一种双面传导冷却多薄片激光头，包括：

增益介质、热沉、冷却金属、增益介质与热沉间的第一接触物和热沉与冷却金属间的第二接触物；

所述增益介质和所述热沉均呈片状，所述增益介质和所述热沉平行间隔分立设置；所述冷却金属置于增益介质和热沉的外围，所述增益介质和所述热沉的中心同轴，所述增益介质所在平面垂直于此中心轴线；

所述增益介质的边缘与所述热沉的边缘通过第一接触物相连接，使所述增益介质与所述热沉之间形成第一夹层；

所述热沉两个面的边缘与所述冷却金属的内壁通过第二接触物相连接，使所述热沉与所述冷却金属之间形成第二夹层，所述增益介质与所述冷却金属之间形成第三夹层。

进一步地，所述增益介质的厚度小于10毫米。

进一步地，所述第一夹层的厚度小于100微米。

进一步地，所述第一夹层内的气压小于或者等于1巴。

进一步地，所述第一夹层内充入惰性气体、氢气或氮气。

进一步地，所述热沉的材料为蓝宝石。

进一步地，所述冷却金属的材料为铜，恒定冷却温度为100K或80K。

进一步地，所述第二夹层内充入真空，所述第三夹层内充入真空。

进一步地，所述增益介质的材料为Yb:CaF₂或Yb:YAG。

进一步地，所述第一夹层内充入氦气。

本发明实施例提供的双面传导冷却多薄片激光头，具有增益介质无渐变、间隔或梯度掺杂等特殊要求、冷却作用过程简单、结构紧凑和散热效果好的优势，有利于多薄片激光器的高功率输出。

附图说明