减小了热差的普克尔斯盒制造技术

本发明专利技术涉及普克尔斯盒(100)，其包括两个相似的电光晶体(10a、10b)，所述电光晶体(10a、10b)定向为在两个晶体共用的水平金属基座(12)以及载体结构(13)上实现热补偿。在基座(12)和载体结构(13)之间包括导热元件，该导热元件关于在两个晶体之间穿过的竖直平面(160)对称地构造，以便将在载体结构(13)中以关于竖直平面(160)非对称的方式产生的热通量(150)向基座(12)对称地分布。

Pockels box with reduced heat difference

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减小了热差的普克尔斯盒
本专利技术的领域是普克尔斯盒，所述普克尔斯盒特别用于激光束放大和波长开关的领域。
技术介绍
电光材料通过向材料内部施加电压来改变光的偏振。这些材料通常与偏振器相结合，以便实现电光开关，所述电光开关也被称为普克尔斯盒。偏振器允许选择性地通过其偏振处于预设状态的光束。电光材料允许通过施加电压来改变该状态。因此可以通过电压控制光束的传输。普克尔斯盒已经在激光束放大领域的许多构造中使用。这些构造中的一种，也称为“Q开关”，其在于激活位于激光腔中的普克尔斯盒，以增加振荡器的损耗(或等效于降低盒的透射率)：然后将激光脉冲限制在腔中。通过突然向普克尔斯盒施加电压，可以消除腔的损耗，从而可以释放激光脉冲。Q开关激光振荡器(其产生短脉冲，通常持续时间在5ns至40ns之间)基于这种效应。安装有两个横向场晶体以实现温度补偿的普克尔斯盒允许实现利用低电压开关的光开关。这些盒采用两个串联的电光晶体，从而使施加以激活所述电光晶体的电压的电平能够降低。所用的晶体通常称为双轴晶体：它们的自然双折射取决于它们的切割轴(X或Y轴)，还随着温度变化很大。通过使晶体相对于彼此精确定向来安装晶体以实现温度补偿，使得一个晶体的自然双折射能够由另一个晶体的自然双折射补偿。该补偿在极宽的温度范围内有效，例如-40°至+60°。补偿的质量(即普克尔斯盒可工作的温度范围的来源)，取决于两个晶体定位的相对精确度，以及晶体的相似性。涉及匹配的晶体对。正如其名，这种匹配的晶体对必须尽可能相似。因此，这些盒的两个晶体通常一起抛光，以确保它们的尺寸相同。假设通过晶体实现的温度补偿不会损失，则适当选择和安装晶体(这些晶体尽可能相似)可以确保普克尔斯盒在非常宽的温度范围内正确工作。图1示出了根据现有技术的包括两个晶体10a、10b(安装这两个晶体以实现温度补偿)的普克尔斯盒100。匹配的两个晶体对定位在共用基座12上并粘接到共用基座12上，共用基座12也用作电极。粘接到每个晶体10a、10b的金属板11a、11b允许施加电压并改变盒的透射率。基座12紧固至载体结构13。然而，这种普克尔斯盒通常受到目标应用固有的外部因素的不利影响。激光放大器或振荡器需要泵浦增益介质：必须向增益介质提供光能以便存储光能，从而能够随后以相干单色光束的形式传送光能。这是激光效果。这种向增益介质提供光能并不完美，因为产生光能所需的一些能量转化为热量200。如上所示，假设晶体保持其相似性以维持温度补偿，那么包括两个晶体(安装这两个晶体以实现补偿)的普克尔斯盒在较宽的温度范围内正确工作。然而，如果由泵浦产生的热功率引起两个晶体之间的温度差异，例如图1中箭头150(其表示幅度减小)所示，则产生差距并且盒100不再正确地工作。在受到很少约束的“地面”环境中，消除由此产生的热功率通常不是问题：通过将盒移动得更远，或者通过使盒与热源热绝缘(例如在专利EP1532482中所描述的)来防止所产生的热功率传递到盒。第一种解决方案在空间环境中是不可取的，因为设备必须占用最小的体积。第二种解决方案也难以在小体积内有效地实施而不削弱设备的刚性。在受到更多约束的环境中，例如空间环境，其中体积非常有限并且禁止使用冷却剂，由泵浦产生的热功率通常由承载设备的结构通过传导来消除。在这种约束的环境中，普克尔斯盒通常位于热源的紧邻区域。于是由泵浦系统产生的热功率不可避免地传递到普克尔斯盒。因此，至今仍需要一种普克尔斯盒，其能够在热消除方面同时满足上述所有要求，以及约束的环境的要求(例如空间环境，其中体积非常有限并且禁止使用冷却剂)。
技术实现思路
并非阻止热功率传输到普克尔斯盒，从而避免在两个晶体之间产生温度梯度，根据本专利技术的普克尔斯盒包括能够确保该功率对称地传递到盒的两个晶体的装置，从而防止通过晶体实现的补偿损失。更确切地说，本专利技术的一个主题是普克尔斯盒，其包括：-两个相似的电光晶体，其定向以在以下部件上实现温度补偿，-两个晶体共用的水平金属基座，以及-载体结构。其主要特征在于，所述普克尔斯盒在基座和载体结构之间包括导热元件，该导热元件具有关于在两个晶体之间穿过的竖直平面对称的构造，以便将在载体结构中关于该竖直平面非对称地产生的热通量向基座对称地分布。因此，当位于附近的热源在设备的载体结构中非对称地产生消散的热功率时，热通量可以仅通过导热元件传递到晶体。借助于正位于两个晶体中间的盒的对称平面中的该元件，在载体结构中非对称的热通量在普克尔斯盒的两个晶体的每一个晶体中对称分布：这可以防止晶体之间形成温度梯度。因此，无论盒中消散的热通量如何，都可以保持补偿。该解决方案紧凑(不需要增加体积)并且与待消散的热通量无关。该导热元件例如是竖直条带。所述普克尔斯盒还可以包括：-水平框架，其用于与载体结构接触，水平框架的中心开孔；-水平板，基座安装在水平板上，该板通过以下部件连接到框架-臂，其位于在两个晶体中间穿过的竖直平面中。根据另一个实施方案，导热元件是配备有热管的水平压板，所述热管放置在压板的边缘并垂直于在两个晶体中间穿过的竖直平面。本专利技术的另一个主题是Q开关激光器，其包括激光腔，该激光腔包括如上所述的普克尔斯盒；或者是波长开关，其包括激光器以及紧邻激光出射端的如前所述的普克尔斯盒，然后装置使得波长改变。附图说明通过阅读以下以非限制性示例方式给出的详细描述并且参考附图，本专利技术的其它特征和优点将变得明显，在附图中：已经描述的图1示意性地示出了根据现有技术的普克尔斯盒，其受到外部热源的不利影响；图2示意性地示出了受到外部热源的根据本专利技术的减小了热差的(athermique)普克尔斯盒；图3a和图3b示意性地示出了根据本专利技术的减小了热差的普克尔斯盒的导热元件的示例，图3a示出了普克尔斯盒的立体图，图3b单独示出了导热元件的立体图；图4通过整个盒的立体图示意性地示出了根据本专利技术的减小了热差的普克尔斯盒的导热元件的另一示例；图5示出了热通量密度(x轴)对于具有和不具有导热元件的盒之间在T°的差异(在y轴上)上的影响。在所有附图中，相同的元件用相同的附图标记标引。在说明书的其余部分中，参考所描述的附图的方向使用术语“顶部”、“底部”、“前部”、“后部”、“侧部”、“水平”和“竖直”。在盒或导热元件可以以其它方向定位的情况下，方向术语通过图示的方式指示并且是非限制性的。具体实施方式本专利技术并非阻止热功率传输到普克尔斯盒以避免产生温度梯度，而是作用使得该功率对称地传递到盒的两个晶体，从而防止通过晶体实现的温度补偿损失。参照图2、图3a、图3b和图4描述的根据本专利技术的普克尔斯盒包括两个相似的平行六面体电光晶体10a、10b，其被定向为在两个晶体共用的水平金属基座12上的辐射方向Y上实现温度补偿。电光晶体10a、10b在该基座上一个接一个地排列，彼此相距一定距离。每个电光晶体都在两个彼此相对的表面上配备电极。共用基座12还用作两个晶体的公共电极。粘接到每个晶体10a、10b的金属板11a、11b形成第二电极并允许施加电压并改变盒的透射率。晶体10a的另一个电极11a的表面相对于另一个晶体10b的另一个电极11b的表面围绕辐射方向Y枢转90°。基座12紧固至载体结构13。位于载体结构13附近的外部热源200产生热功率，该热功率关于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种普克尔斯盒(100)，其包括两个相似的电光晶体(10a、10b)，所述电光晶体(10a、10b)定向为在两个晶体共用的水平金属基座(12)以及载体结构(13)上实现温度补偿，其特征在于，所述普克尔斯盒(100)在基座(12)和载体结构(13)之间包括导热元件，所述导热元件具有关于在两个晶体之间穿过的竖直平面(160)对称的构造，以便将在载体结构(13)中关于竖直平面(160)非对称地产生的热通量(150)向基座(12)对称地分布。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.22 FR 16/013781.一种普克尔斯盒(100)，其包括两个相似的电光晶体(10a、10b)，所述电光晶体(10a、10b)定向为在两个晶体共用的水平金属基座(12)以及载体结构(13)上实现温度补偿，其特征在于，所述普克尔斯盒(100)在基座(12)和载体结构(13)之间包括导热元件，所述导热元件具有关于在两个晶体之间穿过的竖直平面(160)对称的构造，以便将在载体结构(13)中关于竖直平面(160)非对称地产生的热通量(150)向基座(12)对称地分布。2.根据前述权利要求所述的普克尔斯盒，其特征在于，所述导热元件是竖直条带(15)。3.根据权利要求2所述的普克尔斯盒，其特征在于，所述竖直条带(15)和所述基座(12)形成单个部件。4.根据权利要求2所述的普克尔斯盒，其特征在于，所述竖直条带(15)和所述载体结构(13)形成单个部件。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·迪朗，C·德里克，L·布杰马，S·大卫，
申请(专利权)人：泰勒斯公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR