激光二极管泵浦固体激光器中晶体端面散热对接方法技术

本发明专利技术涉及激光二极管泵浦固体激光器，特别是激光二极管泵浦固体激光器中晶体端面散热对接方法，其特征是：上支架（５）下端有圆心向下的半圆空腔，下支架（６）上端有圆心向上的半圆空腔，其一支架有与半圆空腔轴向垂直一体的靠背（９），上支架（５）与下支架（６）上下固定在一起后为一空芯圆柱体，圆柱体外径大于或等于金刚石薄片（１）外径；上夹持件（３）和下夹持件（４）空芯构成一可容纳圆柱状ＹＡＧ晶体棒（２）外径的小圆腔，圆柱状ＹＡＧ晶体棒（２）一端面沿小圆腔的轴向与金刚石薄片（１）后端面结合。以便在不损坏晶体端面和晶体棒的情况下，将晶体端面和晶体棒可靠地压合在一起，既保证元件不被损坏，又作到接触热阻尽可能的小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光二极管泵浦固体激光器，特别是激光二极管泵浦固体 激光器中晶体端面散热对接方法。 技术背景在激光二极管泵浦固体激光器的设计过程中，晶体热效应影响是客观 存在的，如何控制、减弱晶体热效应的影响是直接决定了激光器的功率输 出效率。晶体热效应表现为热透镜效应、热应力双折射效应和端面形变效应， 其中，晶体热透镜效应占绝对优势，它会对激光产生汇聚作用，热应力双 折射效应影响激光的偏振态，若热应力超出晶体所能承受的范围，可能会 引起晶体的损伤。端面形变效应所占比例虽小，但是它应可能引起晶体端 面膜层的损坏。对于端面泵浦的圆棒晶体，当前通用的一种晶体热沉结构 是将晶体棒侧面用铟皮包裹，然后用两块金属热沉夹持，再用半导体致冷 器紧贴金属热沉外侧将热量带出。传统热沉结构散热效果还可以通过如下数字进行说明如以0. 1%掺杂的Nd:YAG晶体为例，其吸收长度约为2mm，热量主要集中在晶体端面处 2腿范围内，若使用直径3mm，长10mm的晶体，实际有效散热面积仅为侧 面积的1/5，更何况金属热沉和晶体均存在着一定的热阻，因此，随着泵 浦功率的增加，大功率泵浦时晶体的有效散热影响更加明显。更容易使晶 体端面产生热形变，限制输出功率的提高。就此我们向中国国家知识产权局专利局同时提交一份"激光二极管泵 浦固体激光器中晶体端面散热方法"的专利技术申请，它通过晶体泵浦端面紧 贴导热透光材料，通过导热透光材料将晶体泵浦端面热量导出，传导给半 导体致冷器，再传向冷源。在这里会存在一个问题必须将薄片柱形光学 元件金刚石片(O10X0.5)和细棒形光学元件YAG晶体棒(O2X10)被 泵浦端面同轴、紧紧地压合在一起。只有压合紧密，它们之间的热阻才小， 金刚石才能发挥其本身优秀的导热本领和透光特性，将被泵浦时产生的热 量直接从晶体端面导出。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种激光二极管泵浦固体激光器中晶体端面散热 对接方法，以便在不损坏晶体端面和晶体棒的情况下，将晶体端面和晶体 棒可靠地压合在一起，既保证元件不被损坏，又作到接触热阻尽可能的小。本专利技术的目的是这样实现的，激光二极管泵浦固体激光器中晶体端面 散热对接方法，其特征是它包括上支架5、下支架6、具有半圆腔的上夹持件3和下夹持件4，上支架5下端有圆心向下的半圆空腔，下支架6 上端有圆心向上的半圆空腔，其中一个支架有与半圆空腔轴向垂直一体的 靠背9，上支架5与下支架6上下合并固定在一起；首先将金刚石薄片1 轴向伸进由上支架5和下支架6半圆空腔构成的圆空腔内，金刚石薄片1 轴向前表面与靠背面9平行配合；具有半圆腔的上夹持件3和下夹持件4 上下合并置于上述的圆空腔内，具有半圆腔的上夹持件3和下夹持件4构 成一可容纳圆柱状YAG晶体棒2外径的小圆腔，将圆柱状YAG晶体棒2 一端面沿小圆腔的轴向与金刚石薄片1后端面结合。所述的上支架5和下支架6半圆空腔构成的圆空腔直径大于等于OIO X0.5mm。所述的可容纳圆柱状YAG晶体棒2外径的小圆腔直径大于等于02X 10mmc所述的具有半圆腔的上夹持件3和下夹持件4上下合并后为一空芯圆 柱体，圆柱体外径大于金刚石薄片1外径或与金刚石薄片1外径相等。本专利技术的特点是通过工装使圆柱状YAG晶体棒2的一个端面与金 刚石薄片1延轴线平行的移动进行面接触接合，即保证接触良好，又能最 大面积接触，晶体棒和金刚石薄片1不易损坏。使易损光学元件(细、小、 薄、脆)实现了安全可靠的面对接接触提供了技术支持，使得晶体棒2与 金刚石薄片1的接触热阻最小。 附图说明下面结合实施例附图对本专利技术作进一步说明。 图1是本专利技术实施例安装结构示意图。图中1、金刚石薄片；2、圆柱状YAG晶体棒；3、上夹持件；4、 下夹持件；5、上支架；6、下支架；7、圆柱施力顶环；8、晶体顶柱；9、靠背。具体实施方式如图1所示，它包括上支架5、下支架6、具有半圆腔的上夹持件3 和下夹持件4，上支架5下端有圆心向下的半圆空腔，下支架6上端有圆 心向上的半圆空腔，其中一个支架有与半圆空腔轴向垂直一体的靠背9， 上支架5与下支架6上下通过半圆空腔两侧螺丝固定孔固定连接一体，使 上支架5和下支架6半圆空腔构成圆空腔体，上支架5和下支架6半圆空 腔构成的圆空腔体直径大于等于O 10X0.5mm，使直径等于010X0.5mm 金刚石薄片1轴向伸进圆空腔内。金刚石薄片1前平面与靠背9面接触。 具有半圆腔的上夹持件3和下夹持件4上下合并后为一空芯圆柱体，圆柱 体外径大于或等于金刚石薄片1的外径。保证上夹持件3和下夹持件4上 下合并后置于上支架5和下支架6半圆空腔构成的圆空腔体。具有半圆腔的上夹持件3和下夹持件4上下夹持可构成一个可容纳圆 柱状YAG晶体棒2外径的小圆腔，可容纳圆柱状YAG晶体棒2外径的小 圆腔直径大于等于①2 X 10mm。调整一晶体顶柱8施力，使包容在夹持件3和下夹持件4中的圆柱状 YAG晶体棒2受力并轴向移动，最终实现与金刚石片1的面接触；通过调 整圆柱施力顶环7沿轴向施力，可以将具有半圆腔的上夹持件3和下夹持 件4与金刚石薄片1紧密接触，获得最小的接触热阻。本专利技术中上夹持件3和下夹持件4的作用是对内包容圆柱状YAG 晶体棒2，为其提供一轴向活动的空间;、对外，可形成组件3+4，最终 可作为一个整体的圆柱与金刚石薄片1靠接，并完成对金刚石薄片1的施 力定位。至此，圆柱状YAG晶体棒2与柱状金刚石薄片1的面对接技术 完成。上夹持件3和下夹持件4、上支架5和下支架6 —起一方面完成柱状 晶体2与柱状金刚石薄片1的面对接主要工装，保证圆柱状YAG晶体棒2 与柱状金刚石薄片1面接触良好，不会导致圆柱状YAG晶体棒2与柱状 金刚石薄片1损坏，另一方面作为圆柱状YAG晶体棒2的一个热传导部 件与其他冷源方便连接并实现畅通导热。本专利技术中的金刚石薄片1尺寸在 010X0.5，圆柱状YAG晶体棒尺寸在①2X10。权利要求1、，其特征是它包括上支架(5)、下支架(6)、具有半圆腔的上夹持件(3)和下夹持件(4)，上支架(5)下端有圆心向下的半圆空腔，下支架(6)上端有圆心向上的半圆空腔，其中一个支架有与半圆空腔轴向垂直一体的靠背(9)，上支架(5)与下支架(6)上下合并固定在一起；首先将金刚石薄片(1)轴向伸进由上支架(5)和下支架(6)半圆空腔构成的圆空腔内，金刚石薄片(1)轴向前表面与靠背面(9)平行配合；具有半圆腔的上夹持件(3)和下夹持件(4)上下合并置于上述的圆空腔内，具有半圆腔的上夹持件(3)和下夹持件(4)构成一可容纳圆柱状YAG晶体棒(2)外径的小圆腔，将圆柱状YAG晶体棒(2)一端面沿小圆腔的轴向与金刚石薄片(1)后端面结合。2、 根据权利要求成1所述的激光二极管泵浦固体激光器中晶体端面 散热对接方法，其特征是所述的上支架(5)和下支架(6)半圆空腔构 成的圆空腔直径大于等于010 X 0.5mm。3、 根据权利要求成1所述的激光二极管泵浦固体激光器中晶体端面 散热对接方法，其特征是所述的可容纳圆柱状YAG晶体棒(2)外径的 小圆腔直径大于等于O2X10mm。4、 根据权利要求成1所述的激光二极管泵浦固体激光器中晶体端面 散热对接方法，其特征是所述的具有半圆腔的上夹持件(3)和下夹本文档来自技高网...

【技术保护点】
激光二极管泵浦固体激光器中晶体端面散热对接方法，其特征是：它包括上支架（５）、下支架（６）、具有半圆腔的上夹持件（３）和下夹持件（４），上支架（５）下端有圆心向下的半圆空腔，下支架（６）上端有圆心向上的半圆空腔，其中一个支架有与半圆空腔轴向垂直一体的靠背（９），上支架（５）与下支架（６）上下合并固定在一起；首先将金刚石薄片（１）轴向伸进由上支架（５）和下支架（６）半圆空腔构成的圆空腔内，金刚石薄片（１）轴向前表面与靠背面（９）平行配合；具有半圆腔的上夹持件（３）和下夹持件（４）上下合并置于上述的圆空腔内，具有半圆腔的上夹持件（３）和下夹持件（４）构成一可容纳圆柱状ＹＡＧ晶体棒（２）外径的小圆腔，将圆柱状ＹＡＧ晶体棒（２）一端面沿小圆腔的轴向与金刚石薄片（１）后端面结合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：文建国，过振，李兵斌，王石语，蔡德芳，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]