一种晶体水冷结构装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种晶体水冷结构装置，应用于高功率全固态激光器，包括固定在一起的上结构与下结构，上结构与下结构配合形成晶体放置处，用于固定晶体，上结构与下结构分别进行水循环，下结构开有激光通孔，用于吸收未被晶体吸收的残余泵浦光。本实用新型专利技术通过采用逐渐变窄的激光通孔，使得未被晶体吸收的残余泵浦光在通孔内最大被吸收，让残余泵浦光尽量少的影响后面的光路，减低了后面光学元件的热效应现象，并将由此产生的热量从下结构矩形块部分传递给下结构梯形块部分，通过水冷将热量散发掉，而对晶体控温的影响几乎可以忽略。相比于加冷却装置(风冷、水冷)控制腔内温度，对激光器的其他结构没有影响，不增加激光器的体积与复杂性。

A Crystal Water Cooling Structure Device

The utility model provides a crystal water-cooled structure device, which is applied to high power all-solid-state lasers, including a fixed upper structure and a lower structure. The upper structure and the lower structure cooperate to form a crystal placement place for fixing crystals. The upper structure and the lower structure are respectively used for water circulation, and the lower structure is provided with laser through holes for absorbing residual pump light which is not absorbed by crystals. The utility model adopts a gradually narrowing laser through hole to make the residual pump light which is not absorbed by the crystal absorb the maximum in the through hole, so that the residual pump light influences the back light path as little as possible, reduces the thermal effect of the back optical elements, and transfers the heat generated from the lower rectangular block part to the lower trapezoidal block part, and dissipates the heat through water cooling. The effect on crystal temperature control can be neglected. Compared with the cooling device (air-cooled, water-cooled) to control the temperature in the cavity, it has no effect on the other structure of the laser, and does not increase the volume and complexity of the laser.

【技术实现步骤摘要】
一种晶体水冷结构装置
本技术涉及激光技术及应用领域，特别是涉及应用在高功率激光器内部的晶体水冷冷却装置。
技术介绍
端面泵浦的全固态激光器具有高效率、结构紧凑、光束输出质量好、稳定性高和成本较低等诸多优点，但是激光器内部结构中的热效应现象影响激光器的输出质量，制约着激光输出的最大功率，尤其是在高功率激光器中，热效应现象尤为重要。激光腔内涉及的热效应主要分两部分。一来自晶体，泵浦光沿晶体轴向方向通过，被逐渐吸收，泵浦光密度逐渐降低，导致晶体在轴向热分布不均匀，其泵浦端面热密度最大，而非泵浦端面热密度最小。这样一方面晶体在泵浦端面处容易因热张力过大损伤断裂，另一方面由于热横向分布不均匀性形成晶体热透镜效应，使得激光腔不稳定。研究人员已经采取了一些方法改善上述效应，包括双端泵浦，反射镜二次回泵，双波长双端泵浦等。二来自激光器内部其他光学元件。虽然泵浦光通过被晶体时，被吸收了绝大部分，然而总是有多余的泵浦光存在。这些光在腔内传播，对其他的光学元件进行加热，导致激光器内部温度的不稳定，使得光学元件的性质被改变，使得激光功率不稳定。尤其是在高功率、一体化激光器中影响重大。针对这个问题，人们常用的方法是加冷却装置(风冷、水冷)，控制腔内温度。如专利CN204905650U提出了水冷管路与激光器箱体一体成型的水冷激光器。然而这些装置都大大增加了激光器的体积质量以及复杂性。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对以上第二种热效应问题，本技术提出了一种晶体水冷结构装置，该装置在对晶体控温的同时，尽可能的减少残余泵浦光的通过，从而改善光学元件的热效应，提高输出激光功率，获得高质量激光光束输出。(二)技术方案本技术提供了一种晶体水冷结构装置，应用于高功率全固态激光器，包括：固定在一起的上结构与下结构，所述上结构与下结构配合形成晶体放置处，用于固定晶体，所述上结构与所述下结构分别进行水循环，所述下结构开有激光通孔，用于吸收未被所述晶体吸收的残余泵浦光。在本技术的一些实施例中，所述上结构分为上部梯形块与下部结构块，所述上部梯形块与所述下部结构块的结合处形成一倒台阶；所述下结构分为底块、以及所述底块上的梯形块和矩形块，所述梯形块的斜面与直面的结合处形成一台阶，所述倒台阶与所述台阶形成所述晶体放置处。在本技术的一些实施例中，所述上部梯形块开有第一沉头直孔和第二沉头直孔，所述下部结构块的直面开有第三沉头直孔和第四沉头直孔；所述下部结构块分为本体块和凸出块，所述凸出块分为梯形块和矩形块前后两部分，所述梯形块的斜面开有第一螺纹孔、第二螺纹孔，所述梯形块的直面开有第三螺纹孔和第四螺纹孔，所述上结构和下结构通过螺钉、所述沉头直孔和所述螺纹孔固定在一起。在本技术的一些实施例中，所述上结构内部为空腔，所述本体块开有水冷进水口和水冷出水口，冷却水通过所述水冷进水口进入所述空腔，并由所述水冷出水口从所述空腔流出，实现水冷循环。在本技术的一些实施例中，所述下结构内部为空腔，所述底块开有水冷进水口和水冷出水口，冷却水通过所述水冷进水口进入所述空腔，并由所述水冷出水口从所述空腔流出，实现水冷循环。在本技术的一些实施例中，所述激光通孔开设于所述矩形块，与所述晶体放置处位置对应，其贴近晶体放置处的端面直径大于远离晶体放置处的端面，贴近晶体放置处的端面直径略大于晶体的斜对角线，以防晶体磨损。在本技术的一些实施例中，所以激光通孔为圆孔。在本技术的一些实施例中，所述凸出块的厚度小于本体块。在本技术的一些实施例中，所述上结构与下结构为紫铜材料。在本技术的一些实施例中，当应用在环形激光腔内时，所述梯形块开有矩形斜通孔。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本技术具有以下有益效果：本技术通过采用逐渐变窄的激光通孔，使得未被晶体吸收的残余泵浦光在通孔内最大被吸收，让残余泵浦光尽量少的影响后面的光路，大大减低了后面光学元件的热效应现象，并将由此产生的热量通过铜块从下结构矩形块部分传递给梯形块部分，通过水冷将热量散发掉，而对晶体控温的影响几乎可以忽略，上面的过程也间接地实现了激光器腔内的降温。相比于加冷却装置(风冷、水冷)控制腔内温度，该方式对激光器的其他结构没有影响，不增加激光器的体积与复杂性。附图说明图1是本技术实施例的整体结构示意图。图2是是本技术实施例上结构的示意图；其中，(a)为前视图，(b)为左视图，(c)为俯视图，(d)为立体图。图3是本技术实施例下结构的示意图；其中，(a)为前视图，(b)为左视图，(c)为俯视图，(d)为立体图。【符号说明】1-第一沉头直孔；2-第一沉头直孔；3-第一沉头直孔；4-第一沉头直孔；5-水冷进水口；6-水冷出水口；7-第一螺纹孔；8-第二螺纹孔；9-第三螺纹孔；10-第四螺纹孔；11-水冷进水口；12-水冷出水口；13-激光通孔；14-矩形斜通孔；15-晶体放置处。具体实施方式下面将结合实施例和实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术实施例提供了一种晶体水冷结构装置，应用于高功率全固态激光器，如图1所示，水冷结构装置包括：固定在一起的上结构与下结构，上结构与下结构采用紫铜材料。同时参见图2所示，上结构分为上部的梯形块与下部的结构块。梯形块开有第一沉头直孔1和第二沉头直孔2。结构块为倒台阶形状，分为与梯形块连接的本体块和向下的凸出块。凸出块开有第三沉头直孔3和第四沉头直孔4。梯形块与结构块的结合处形成一倒台阶。上结构内部为空腔，本体块开有水冷进水口5和水冷出水口6，冷却水通过水冷进水口5进入空腔，并由水冷出水口6从空腔流出，实现水冷循环。凸出块的厚度小于本体块，便于安装固定。第一沉头直孔1和第二沉头直孔2为斜孔，其垂直于梯形块的斜面，梯形块的斜面是与下结构贴合的面。同时参见图3所示，下结构分为底块、以及底块上的梯形块和矩形块。梯形块开有第一螺纹孔7、第二螺纹孔8、第三螺纹孔9和第四螺纹孔10。其中，第一螺纹孔7和第二螺纹孔8开在梯形块斜面，并分别与第一沉头直孔1和第二沉头直孔2位置对应；第三螺纹孔9和第四螺纹孔10开在梯形块的第一直面，并分别与第三沉头直孔3和第四沉头直孔4位置对应。梯形块斜面与第一直面的结合处形成一台阶。下结构的台阶与上结构的倒台阶形成晶体放置处，用于固定晶体。下结构内部为空腔，底块开有水冷进水口11和水冷出水口12，冷却水通过水冷进水口11进入空腔，并由水冷出水口12从空腔流出，实现水冷循环。上结构与下结构分别进行水循环，并进行统一控温。第一螺纹孔7、第二螺纹孔8为斜孔，垂直于梯形块的斜面，梯形块的斜面是与上结构贴合的面，使上结构与下结构更为稳固。第一沉头直孔1、第二沉头直孔2、第三沉头直孔3和第四沉头直孔4为M4沉头直孔，第一螺纹孔7、第二螺纹孔8、第三螺纹孔9、第四螺纹孔10为M4螺纹孔，上结构和下结构用M4螺钉固定在一起。矩形块开有激光通孔13，其与晶体放置处位置对应。因为腔内振荡光光斑为圆形，所以激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体水冷结构装置，应用于高功率全固态激光器，其特征在于，包括：固定在一起的上结构与下结构，所述上结构与下结构配合形成晶体放置处，用于固定晶体，所述上结构与所述下结构分别进行水循环，所述下结构开有激光通孔，用于吸收未被所述晶体吸收的残余泵浦光。

【技术特征摘要】
1.一种晶体水冷结构装置，应用于高功率全固态激光器，其特征在于，包括：固定在一起的上结构与下结构，所述上结构与下结构配合形成晶体放置处，用于固定晶体，所述上结构与所述下结构分别进行水循环，所述下结构开有激光通孔，用于吸收未被所述晶体吸收的残余泵浦光。2.如权利要求1所述的晶体水冷结构装置，其特征在于，所述上结构分为上部梯形块与下部结构块，所述上部梯形块与所述下部结构块的结合处形成一倒台阶；所述下结构分为底块、以及所述底块上的梯形块和矩形块，所述梯形块的斜面与直面的结合处形成一台阶，所述倒台阶与所述台阶形成所述晶体放置处。3.如权利要求2所述的晶体水冷结构装置，其特征在于，所述上部梯形块开有第一沉头直孔和第二沉头直孔，所述下部结构块的直面开有第三沉头直孔和第四沉头直孔；所述下部结构块分为本体块和凸出块，所述凸出块分为梯形块和矩形块前后两部分，所述梯形块的斜面开有第一螺纹孔、第二螺纹孔，所述梯形块的直面开有第三螺纹孔和第四螺纹孔，所述上结构和下结构通过螺钉、所述沉头直孔和所述螺纹孔固定在一起。4.如权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈奇，颜美晨，崔星洋，彭承志，陈宇翱，潘建伟，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34