具有低附加变形的倍频晶体夹持机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有低附加变形的倍频晶体夹持机构，包括相互配合且呈框架结构的底座和压框，所述底座在其相互邻接的三条内侧边上设置有三个支撑机构，所述压框在朝向倍频晶体的一侧设置有固定机构；其中，各所述支撑机构、固定机构与倍频晶体接触的一端分别设置有对应的第一弧形部，第二弧形部，以在倍频晶体两侧的空间上构成对应的三点约束夹持。本发明专利技术提供一种具有低附加变形的倍频晶体夹持机构，克服了目前倍频晶体夹持附加应力和附加面形控制难题，其通过降低夹持约束点的接触面积，变接触面约束为点约束，减小过约束带来的附加变形，降低附加变形和附加应力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在一种倍频晶体夹持机构。更具体地说，本专利技术涉及一种适合用在高能短脉冲激光装置中大径厚比倍频晶体的情况下，具有低附加变形的倍频晶体夹持机构及安装方法。
技术介绍
随着激光技术的快速发展，KDP晶体得到了广泛应用,在高功率固体激光装置中，较大的宽厚比导致晶体面形在重力作用下会发生明显畸变，从而使得晶体内部晶轴出现变化，波前相位失配而极大降低了高功率激光的频率转换效率。国际上先后专利技术了多种固定大口径薄型KDP晶体的夹持方案，但最终被采用的主要有以下三种：其一，压条固定，在KDP晶体迎光面一向，通过矩形支撑金属框对迎光面的4条底边支撑保护，在晶体的背光面一向，通过4块弹性模量为1.4X105Pa的弹性压条均匀施加线载荷到晶体的表面。压条固定方式可以在一定程度上抑制重力对晶体面形的影响，但控制线载荷均匀分布在晶体表面较为困难。为了较好地抑制重力对晶体面形的影响，模型中线载荷的大小取值为0.2N·mm-1。其二，粘胶固定，通过在晶体两条直角边用硅胶将KDP晶体与矩形支撑金属框侧面粘贴，倍频晶体的粘胶直角边平行于其e轴，硅胶的杨氏模量为1MPa，泊松比为0.4，密度1100kg/m3,单侧硅胶厚度为5mm。粘胶固定力一式可以最大限度地减小一倍频晶体沿光轴的形变，但其缺点在于为了避免横向拉曼散射效应对硅胶的损伤，和频晶体沿光轴的形变较大。其三，全外围夹持，晶体迎光面与压条固定方式类似，通过矩形支撑金属框将迎光面的4条底边支撑保护；同时，矩形支撑金属框的4个侧面各自排列着4个等间距对称螺孔，通过胶钉将点载荷作用在KDP晶体的4个侧面，实现对晶体的支撑。全外围夹持方式并不能抑制重力对晶体面形的影响，其施加力的原则是在能够紧固晶体的条件下，施加尽可能小的夹持力。模型中为了紧固晶体，每个胶钉对晶体侧而施加的点载荷为15N。全外围夹持方式的优点在于借助专业工具可以对晶体侧而精确地施加点载荷，其缺点为点载荷对晶体侧面的作用会导致晶体边缘的局部区域出现较大幅度的形变，从而造成倍频光边缘部分光强分布的非均匀性。而现有技术中倍频晶体的夹持难点在晶体材料较脆，同时晶体的变形和夹持应力都会对晶体的转换效率产生影响。同时在实际使用中发现，目前的夹持方式想通过面接触来将集中难题，并通过提高夹持框接触面的面形精度来降低对倍频晶体的夹持影响。而实际应用中发现，因晶体的加工面形在nm量级，晶体框很难达到此加工精度，并且随时间变化，该夹持框会产生形变，从而使理想的面接触变成非均匀的点接触，倍频晶体的面形很难保证，另一方面目前为保证倍频晶体稳定，采用了过约束设计，这种约束方式也带来了晶体的附加变形。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种具有低附加变形的倍频晶体夹持机构，克服了目前倍频晶体夹持附加应力和附加面形控制难题，其通过降低夹持约束点的接触面积，变接触面约束为点约束，减小过约束带来的附加变形，降低附加变形和附加应力。本专利技术还有一个目的是通过制造具有低附加变形的倍频晶体夹持机构的方法，以使其制造得到的夹持机构，能变接触面约束为点约束，减小过约束带来的附加变形，降低夹持的应力进而提高晶体转换效率的稳定性。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种具有低附加变形的倍频晶体夹持机构，包括相互配合且呈框架结构的底座和压框，以在二者复合后限定一容纳倍频晶体的通槽，所述底座在其相互邻接的三条内侧边上设置有以对倍频晶体进行支撑的三个支撑机构，所述压框在朝向倍频晶体的一侧设置有与各支撑机构相互配合的固定机构；其中，各所述支撑机构、固定机构与倍频晶体接触的一端分别设置有对应的第一弧形部，第二弧形部，以在倍频晶体两侧的空间上构成对应的三点约束夹持。优选的是，其中，所述三个支撑机构包括：呈相互对应的方式设置在两条内侧边上的第一支撑件，以及设置在另一内侧边上的第二支撑件；其中，所述第一支撑件距第二支撑件所在内侧边的距离，被设置为第一支撑件所在内侧边高度的2/3；所述第二支撑件被设置为位于其所在内侧边的中心位置处。优选的是，其中，各所述支撑机构、固定机构均与其相配合的底座、压框呈以可拆卸的方式进行设置。优选的是，其中，所述底座、压框在与各支撑机构、固定机构相配合的位置上均设置有对应的螺纹孔；其中，各所述支撑机构、固定机构均包括一与各螺纹孔对应的第一固定部、第二固定部，且所述第一固定部的最大直径小于第一弧形部的最大直径，所述第二固定部的最大直径大于第二弧形部的最大直径。优选的是，其中，所述底座在朝向倍频晶体的一侧设置有与各支撑机构相配合的三个凸台，进而其在各侧边上对位于支撑机构及固定机构之间的倍频晶体进行横向限位及纵向支撑；所述压框上设置有与各凸台相配合的卡槽。优选的是，其中，所述底座与压框以可拆卸的方式进行设置，且所述底座与压框均采用金属材料制成。优选的是，其中，所述第一弧形部、第二弧形部被设置为半球状，各所述支撑机构、固定机构均采用聚四氟已烯制成。本专利技术至少包括以下有益效果：其一，本专利技术通过在倍频晶体的两侧设置对应的三点支撑机构，进而使得晶体的迎光面和出光面均不与底座、压框接触，对晶体的夹持采用3点约束方式，以克服目前倍频晶体夹持附加应力和附加面形控制难题，变接触面约束为点约束，通过降低夹持约束点的接触面积，减小过约束带来的附加变形，以实现降低附加变形和附加应力的效果，具有产品性能稳定性强，结构简单易于实现的效果。其二，本专利技术通过对通过优化各支撑机构上接触点的位置，进而降低附加变形和附加应力，且其上的约束点采用半球机构，变面约束为点约束，约束机构材料为较软的聚四氟乙烯，通过优化约束点布置，并通过改变约束方式，降低过约束带来的附加面形，同时晶体夹持的外部框架采用金属框以保证整体刚度，倍频晶体由镜框底座上的三个凸台进行横向限位和纵向支撑，使其具有更强的结构稳定性。其三，本专利技术通过提供一种制造具有低附加变形的倍频晶体夹持机构的方法，以使其制造得到的夹持机构，能变接触面约束为点约束，减小过约束带来的附加变形，降低夹持的应力进而提高晶体转换效率的稳定性。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术的一个实施例中具有低附加变形的倍频晶体夹持机构的爆炸结构示意图；图2为本专利技术的另一个实施例中底座的结构示意图；图3为本专利技术的另一个实施例中支撑机构放大后的结构示意图；图4为本专利技术的另一个实施例中固定机构放大后的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术/专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。图1-4示出了根据本专利技术的一种具有低附加变形的倍频晶体夹持机构的实现形式，包括相互配合且呈框架结构的底座1和压框2，以在二者复合后限定一容纳倍频晶体的通槽，还包括：所述底座在其相互邻接的三条内侧边上设置有以对倍频晶体3进行支撑的三个支撑机构10，所述压框在朝向倍频晶体的一侧设置有与各支撑机构相互配合的固定机构20，其通过在倍频晶体的两侧设置对应的三点支撑机构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有低附加变形的倍频晶体夹持机构，包括相互配合且呈框架结构的底座和压框，以在二者复合后限定一容纳倍频晶体的通槽，其特征在于：所述底座在其相互邻接的三条内侧边上设置有以对倍频晶体进行支撑的三个支撑机构，所述压框在朝向倍频晶体的一侧设置有与各支撑机构相互配合的固定机构；其中，各所述支撑机构、固定机构与倍频晶体接触的一端分别设置有对应的第一弧形部，第二弧形部，以在倍频晶体两侧的空间上构成对应的三点约束夹持。

【技术特征摘要】
2016.08.12 CN 20162087764241.一种具有低附加变形的倍频晶体夹持机构，包括相互配合且呈框架结构的底座和压框，以在二者复合后限定一容纳倍频晶体的通槽，其特征在于：所述底座在其相互邻接的三条内侧边上设置有以对倍频晶体进行支撑的三个支撑机构，所述压框在朝向倍频晶体的一侧设置有与各支撑机构相互配合的固定机构；其中，各所述支撑机构、固定机构与倍频晶体接触的一端分别设置有对应的第一弧形部，第二弧形部，以在倍频晶体两侧的空间上构成对应的三点约束夹持。2.如权利要求1所述的具有低附加变形的倍频晶体夹持机构，其特征在于，所述三个支撑机构包括：呈相互对应的方式设置在两条内侧边上的第一支撑件，以及设置在另一内侧边上的第二支撑件；其中，所述第一支撑件距第二支撑件所在内侧边的距离，被设置为第一支撑件所在内侧边高度的2/3；所述第二支撑件被设置为位于其所在内侧边的中心位置处。3.如权利要求1所述的具有低附加变形的倍频晶体夹持机构，其特征在于，各所述支撑机构、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军伟，林东晖，刘楠，粟敬钦，傅学军，陈良明，吴文龙，邓波，蒋学君，董一方，胡东霞，郑奎兴，朱启华，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川;51