本发明专利技术涉及一种端面泵浦激光器的散热装置，散热装置包括上热导层和至少由多个子热导层构成的下热导层。通过推力机构单元驱动各子热导层，使其相对于上热导层产生位移，从而改变各子热导层中导热柱和上热导层中导热柱的重合率，调节散热基板各区域的热导率，使得泵浦端面区域的散热装置的热导率高于非泵浦端面区域的散热装置的热导率，从而使激光器增益介质的热分布更均匀。介质的热分布更均匀。介质的热分布更均匀。
【技术实现步骤摘要】
一种端面泵浦激光器的散热装置
[0001]本专利技术属于激光器的散热领域，具体涉及一种用于端面泵浦激光器的散热装置。
技术介绍
[0002]对于端面泵浦的固体激光器，由于温度分布不均匀引起的热透镜效应，热致衍射损耗和热炸裂等热效应，已经成为制约其向高功率、高光束质量、低功耗、小型化长寿命方向发展的瓶颈。
[0003]在端面泵浦固体激光器中，大部分泵浦光在晶体端部的范围被吸收，导致晶体端部的温度迅速升高。在很多军用和民用系统中，激光棒直接安装在散热器上，通过激光棒和散热器之间的热传导实现对激光棒的传导冷却。这种散热方式不能及时有效地对需要重点冷却的晶体端部区域进行散热，导致温度梯度依然存在。
[0004]在大功率光纤激光器中，增益光纤的泵浦光输入端的温度最高，沿增益光纤的长度方向温度递减。如果散热器与增益光纤泵浦端和中间段之间的导热效率相同，同样会存在不能及时有效地对需要重点冷却的增益光纤泵浦端进行散热的问题。
技术实现思路
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种能够端面泵浦激光器的温度调节装置，其结构简单稳定可靠，能够有效地对需要重点冷却的泵浦端部区域进行散热。
[0006]本专利技术提供一种端面泵浦激光器的散热装置，散热装置用于冷却采用端面泵浦的增益介质；散热装置包括热导率可调的散热基板、推力机构单元和热沉，散热基板位于增益介质和热沉之间，散热基板包括上热导层和下热导层，上热导层和下热导层相互接触；下热导层包括沿增益介质的轴向分布的第一子热导层到第N子热导层，其中N≥2，第一子热导层与增益介质的泵浦端面区域相对应；推力机构单元包括分别用于驱动各子热导层的推力机构，使得泵浦端面区域的散热装置的热导率高于非泵浦端面区域的散热装置的热导率。
[0007]优选地，上热导层和下热导层均包括基底和周期性分布在基底中的多个导热柱，导热柱在基底的厚度方向上贯穿基底，构成基底的材料的导热系数小于构成导热柱的材料的导热系数。
[0008]优选地，推力机构单元用于使子热导层和上热导层产生相对位移，从而改变子热导层中导热柱和上热导层中导热柱的重合率，调节散热基板各区域的热导率。
[0009]优选地，第一子热导层和第M子热导层中导热柱的材料相同，第M子热导层对应增益介质的非泵浦端面区域，1＜M≤N。
[0010]优选地，构成第一子热导层中导热柱的材料的导热系数大于构成第M子热导层中导热柱的材料的导热系数，第M子热导层对应增益介质的非泵浦端面区域，1＜M≤N。
[0011]优选地，增益介质为激光晶体或增益光纤。
[0012]优选地，推力机构为直线电机、丝杠机构、电动缸或液压缸；热沉为水冷板。
[0013]优选地，基底采用的材料为塑料、尼龙和特氟龙组成的群组中的一个；导热柱采用
的材料为纯金属、合金和石墨组成的群组中的一个或多个。
[0014]优选地，增益介质采用单端泵浦或双端泵浦，当采用双端泵浦时，第一子热导层和第N子热导层所在区域的热导率大于第二子热导层到第N
‑
1子热导层所在区域的热导率，其中N≥3。
[0015]本专利技术还提供了一种用于端面泵浦激光器的散热装置的闭环反馈控制系统，闭环反馈控制系统包括顺序连接的热导率可调的散热基板、增益介质、温度传感器单元、控制器单元以及推力机构单元，温度温度传感器单元用于采集激光晶体泵浦端部区域和非泵浦端部区域的温度，并将该温度信息发送到控制器单元，控制器单元根据该温度信息和预设温度分别控制推力机构单元中的各推力机构驱动各子热导层。
[0016]本专利技术至少具有如下有益技术效果：
[0017](1)针对端面泵浦激光增益介质泵浦端温度较高的问题，本专利技术采用包括上热导层和至少由多个子热导层构成的下热导层的散热装置，实现了泵浦端面区域的散热装置的热导率高于非泵浦端面区域的散热装置的热导率，从而使激光器增益介质的热分布更均匀；
[0018](2)通过子热导层和上热导层之间的相对位移，改变导热柱的重合率，即可实现对散热基板不同区域的导热性能的调节，调节方式非常便捷；
[0019](3)相对于需要大量的额外能耗的主动制冷控温方式，本专利技术提供的温度调节装置属于被动调节装置，非常节能；
[0020](4)结构简单稳定可靠，且适用于大功率激光器。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的图。
[0022]图1为端面泵浦激光器的散热装置的示意图；
[0023]图2(a)为热导层的三维示意图，图2(b)为上热导层的俯视图，图2(c)为下热导层的俯视图；
[0024]图3为散热装置的运动分析图，图3(a)和图3(b)分别为运动前和运动后散热装置的截面图；
[0025]图4为散热装置的闭环反馈控制系统的示意图。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合图及实施例，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。
[0027]如图1所示，本专利技术提供了一种端面泵浦激光器的散热装置，设置在激光晶体10左端的泵浦源(未图示)输出泵浦光，以激励激光晶体实现粒子数反转。由于大部分泵浦光在激光晶体端部的范围被吸收，导致晶体端部的温度迅速升高，激光晶体的温度分布从泵浦
端面沿激光晶体轴向大致呈现递减的趋势。
[0028]在其他实施方式中，激光晶体10还可以是端面泵浦的增益光纤。激光晶体10可以采用单端泵浦或双端泵浦。
[0029]散热装置包括热导率可调的散热基板，第一推力机构和第二推力机构(未图示)和热沉30，散热基板位于激光晶体10和热沉30之间。热导率可调的散热基板包括下热导层和上热导层23，下热导层由沿激光晶体的轴向分布的子热导层21和22构成，子热导层21所在区域对应激光晶体接收泵浦光的端部区域，上热导层23面对面接触设置在子热导层21和22的上方。子热导层21的长度为上热导层23的1/4到1/2，子热导层22的长度为上热导层23的3/4到1/2。
[0030]第一推力机构和第二推力机构位于热沉30上，分别用于使子热导层21和子热导层22相互独立地相对于上热导层23沿激光晶体10的径向产生位移。上热导层23与激光晶体10固定连接。
[0031]在该实施例中，子热导层21和22沿激光晶体的径向运动，然而在其他实施例中，子热导层21和22可以沿与激光晶体的径向方向呈一定角度的方向运动，如角度为大于
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60
°
小于60
°
。
[0032]推力机构可以为但不限于直线电机、丝杠机构、电动缸或液压缸等能够使子热导层21和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种端面泵浦激光器的散热装置，其特征在于，所述散热装置用于冷却采用端面泵浦的增益介质；所述散热装置包括热导率可调的散热基板、推力机构单元和热沉，所述散热基板位于所述增益介质和所述热沉之间，所述散热基板包括上热导层和下热导层，所述上热导层和下热导层相互接触；所述下热导层包括沿增益介质的轴向分布的第一子热导层到第N子热导层，其中N≥2，第一子热导层与增益介质的泵浦端面区域相对应；推力机构单元包括分别用于驱动各子热导层的推力机构，使得泵浦端面区域的散热装置的热导率高于非泵浦端面区域的散热装置的热导率。2.根据权利要求1所述的一种端面泵浦激光器的散热装置，其特征在于，上热导层和下热导层均包括基底和周期性分布在所述基底中的多个导热柱，所述导热柱在所述基底的厚度方向上贯穿所述基底，构成所述基底的材料的导热系数小于构成导热柱的材料的导热系数。3.根据权利要求2所述的一种端面泵浦激光器的散热装置，其特征在于，推力机构单元用于使子热导层和上热导层产生相对位移，从而改变子热导层中导热柱和上热导层中导热柱的重合率，调节散热基板各区域的热导率。4.根据权利要求2所述的一种端面泵浦激光器的散热装置，其特征在于，第一子热导层和第M子热导层中导热柱的材料相同，所述第M子热导层对应增益介质的非泵浦端面区域，1＜M≤N。5.根据权利要求2所述的一种端面泵浦激光器的散热装置，其特征在于，构成第一子热导层中导热柱的材料的导热系数大于...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘亿明，毛鑫林，刘进辉，丁建武，
申请(专利权)人：光惠上海激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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