一种激光器晶体恒温器制造技术

一种激光器晶体恒温器，包括液氮杜瓦和测试腔。测试腔包括壳体和热沉，壳体上设有杜瓦接口以及相对设置的第一透明窗口和第二透明窗口，激光晶体设于测试腔内并位于第一透明窗口和第二透明窗口之间，热沉和激光晶体连接；液氮杜瓦包括外壳、内胆和冷指，内胆和冷指设于外壳内，内胆和外壳之间形成真空腔体，外壳设有测试接口，冷指设于测试接口内，冷指用于连接内胆和热沉，测试接口和杜瓦接口密封连接。上述激光器晶体恒温器，在激光晶体上产生的废热通过一个热沉将热量传给液氮杜瓦的冷指，从而通过液氮杜瓦中的液氮进行冷却，液氮以蒸发的方式将热量释放。因此，上述激光器晶体恒温器具有无振动、热应力小、温度场均匀的优势。

A laser crystal thermostat

【技术实现步骤摘要】
一种激光器晶体恒温器
本专利技术涉及激光设备
，尤其涉及一种激光器晶体恒温器。
技术介绍
掺钛蓝宝石晶体是一种性能优良的可调谐激光晶体，它不仅具有良好的热传导和机械性能，较高的饱和通量，更重要的是它在宽于600nm的波长调谐范围内的性能为现存的任何激光介质所无法比拟。因此它被广泛应用于军事、医疗以及科研等领域。然而在实际应用中，激光器的总输入能量中只有少部分转换为激光输出，其余大部分都转换成了热能，这些热量如果不及时排出，将会使得激光晶体内部产生不均匀的温度场和应力场，从而产生热透镜效应和热致双折射，最终会导致激光束的畸变，影响激光器的性能，甚至损坏激光介质。因此，如何及时消除激光器内所产生的大量热能，对激光器进行有效冷却与温度控制，是大功率全固态激光器必须解决的关键问题之一。传统的冷却激光器的方法有喷雾冷却、微通道液冷、固体冷却、微热管冷却等，虽然这些方法能够获得比较大的散热能力，但是他们的换热过程比较复杂，受到外界条件影响比较大，因此在设计的时候需要考虑因素的比较多。而在低温下，钛蓝宝石晶体导热率变大，热膨胀系数降低，晶体的折射率对温度的依赖性也降低，因此能够有效减弱晶体内部热梯度，减小热效应带来的危害。传统的基于小型制冷机冷却的方式，小型制冷机大多数都有运动部件，在正常工作时会产生振动，而这是激光晶体所不能接受的，另外利用小型制冷机获得冷量通常采用固体导热的方式进行散热，会形成一定温度梯度和应力场。
技术实现思路
鉴于此，有必要提供一种无振动、热应力小、温度场均匀的激光器晶体恒温器。一种激光器晶体恒温器，包括液氮杜瓦和测试腔；所述测试腔包括壳体和热沉，所述壳体上设有杜瓦接口以及相对设置的第一透明窗口和第二透明窗口，激光晶体设于所述测试腔内并位于所述第一透明窗口和所述第二透明窗口之间，所述热沉和所述激光晶体连接；所述液氮杜瓦包括外壳、内胆和冷指，所述内胆和所述冷指设于所述外壳内，所述内胆和所述外壳之间形成真空腔体，所述外壳设有测试接口，所述冷指设于所述测试接口内，所述冷指用于连接所述内胆和所述热沉，所述测试接口和所述杜瓦接口密封连接。在一个实施例中，所述热沉为铜制热沉。在一个实施例中，所述液氮杜瓦还包括波纹管，所述波纹管设于所述测试接口内，所述波纹管套设于所述冷指上，所述波纹管用于将所述液氮杜瓦和所述测试腔隔断。在一个实施例中，所述液氮杜瓦还包括低温传输管，所述低温传输管和所述内胆连接，所述低温传输管远离所述内胆的一端穿过所述外壳。在一个实施例中，所述液氮杜瓦包括三个定位支架，所述三个定位支架用于连接所述内胆的外壁和所述外壳的内壁，所述三个定位支架用于将所内胆在所述外壳内进行支撑和定位。在一个实施例中，所述三个定位支架的材料均为G10材料。在一个实施例中，所述内胆和所述外壳的材料均为304不锈钢。在一个实施例中，所述内胆的外表面用镀铝涤纶薄膜和玻璃纤维布交替包扎各60层。在一个实施例中，所述激光器晶体恒温器的总高为445mm，所述液氮杜瓦的所述外壳直径为273mm，所述液氮杜瓦的所述内胆容积为3L。上述激光器晶体恒温器，激光从第一透明窗口入射至激光晶体上，激光晶体发射的激光通过第二透明窗口出射，在激光晶体上产生的废热通过一个热沉将热量传给液氮杜瓦的冷指，从而通过液氮杜瓦中的液氮进行冷却，液氮以蒸发的方式将热量释放。因此，上述激光器晶体恒温器基于液氮相变冷却激光晶体，具有无振动、热应力小、温度场均匀的优势。附图说明图1为一实施方式的激光器晶体恒温器的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术中所说的固定连接，包括直接固定连接和间接固定。请参考图1，一种激光器晶体恒温器100，包括液氮杜瓦20和测试腔10。测试腔10包括壳体12和热沉14，壳体12上设有杜瓦接口16以及相对设置的第一透明窗口15和第二透明窗口17。激光晶体设于测试腔10内并位于第一透明窗口15和第二透明窗口17之间。热沉14和激光晶体连接。液氮杜瓦20包括外壳22、内胆24和冷指26，内胆24和冷指26设于外壳22内。内胆24和外壳22之间形成真空腔体。外壳22设有测试接口28，冷指26设于测试接口28内，冷指26用于连接内胆24和热沉14。测试接口28和杜瓦接口16密封连接。上述激光器晶体恒温器100，激光从第一透明窗口15入射至激光晶体上，激光晶体发射的激光通过第二透明窗口17出射，在激光晶体上产生的废热通过一个热沉将热量传给液氮杜瓦20的冷指26，从而通过液氮杜瓦20中的液氮进行冷却，液氮以蒸发的方式将热量释放。因此，上述激光器晶体恒温器100基于液氮相变冷却激光晶体，具有无振动、热应力小、温度场均匀的优势。在一个实施例中，液氮杜瓦20上设有真空抽口29。真空抽口29用于外接真空泵，使内胆24和外壳22之间形成真空腔体保持真空状态。在一个实施例中，热沉14为铜制热沉。铜制热沉传热效率高，速度快，有利于快速的将激光晶体产生的热量传导至液氮杜瓦20。有利于激光晶体的快速冷却。在一个实施例中，激光晶体可以为钛蓝宝石。可以理解，上述激光器晶体恒温器100也可以用于其他激光晶体的冷却。在一个实施例中，液氮杜瓦20还包括波纹管21，波纹管21设于测试接口28内，波纹管21套设于冷指26上。波纹管21用于将液氮杜瓦20和测试腔10隔断。这样在对激光晶体进行更换或维护的时候不会破坏液氮杜瓦20的真空，节省了实验时间。在一个实施例中，液氮杜瓦20还包括低温传输管23，低温传输管23和内胆24连接，低温传输管23远离内胆的一端穿过外壳22。低温传输管线23插入低温接口后，通过卡箍210固定。液氮杜瓦10蒸发的冷氮气可通过低温传输管23排放至室外。具体的，低温传输管23可以为一根3m长的低温传输软管。低温传输管23和外壳22之间的连接处密封处理。在一个实施例中，液氮杜瓦20包括三个定位支架25，三个定位支架25用于连接内胆24的外壁和外壳22的内壁，三个定位支架25用于将所内胆24在外壳22内进行支撑和定位。三个定位支架25均匀间隔分布于内胆24的圆周方向。且三个定位支架25设于内胆24的中部，以更好的对内胆24进行支撑与定位。进一步的，三个定位支架25的材料均为G10材料。G10材料导热系数很小，能减少固体漏热。在一个实施例中，内胆24和外壳22的材料均为304不锈钢。304不锈钢在低温下的机械性能很好，保证了激光器晶体恒温器100工作时的安全性和可靠性。在一个实施例中，内胆24的外表面用镀铝涤纶薄膜和玻璃纤维布交替包扎各60层。通过在内胆24的外表面用镀铝涤纶薄膜和玻璃纤维布包扎，可以有效减少内胆24外表面的辐射漏热。在一个实施例中，第一透明窗口15和第二透明窗口17的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光器晶体恒温器，其特征在于，包括液氮杜瓦和测试腔；/n所述测试腔包括壳体和热沉，所述壳体上设有杜瓦接口以及相对设置的第一透明窗口和第二透明窗口，激光晶体设于所述测试腔内并位于所述第一透明窗口和所述第二透明窗口之间，所述热沉和所述激光晶体连接；/n所述液氮杜瓦包括外壳、内胆和冷指，所述内胆和所述冷指设于所述外壳内，所述内胆和所述外壳之间形成真空腔体，所述外壳设有测试接口，所述冷指设于所述测试接口内，所述冷指用于连接所述内胆和所述热沉，所述测试接口和所述杜瓦接口密封连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光器晶体恒温器，其特征在于，包括液氮杜瓦和测试腔；
所述测试腔包括壳体和热沉，所述壳体上设有杜瓦接口以及相对设置的第一透明窗口和第二透明窗口，激光晶体设于所述测试腔内并位于所述第一透明窗口和所述第二透明窗口之间，所述热沉和所述激光晶体连接；
所述液氮杜瓦包括外壳、内胆和冷指，所述内胆和所述冷指设于所述外壳内，所述内胆和所述外壳之间形成真空腔体，所述外壳设有测试接口，所述冷指设于所述测试接口内，所述冷指用于连接所述内胆和所述热沉，所述测试接口和所述杜瓦接口密封连接。


2.如权利要求1所述的激光器晶体恒温器，其特征在于，所述热沉为铜制热沉。


3.如权利要求1所述的激光器晶体恒温器，其特征在于，所述液氮杜瓦还包括波纹管，所述波纹管设于所述测试接口内，所述波纹管套设于所述冷指上，所述波纹管用于将所述液氮杜瓦和所述测试腔隔断。


4.如权利要求1所述的激光器晶体恒温器，其特征在于，所述液...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤建成，熊联友，彭楠，陆文海，刘立强，
申请(专利权)人：北京中科富海低温科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11