二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，包括熱沉塊、側(cè)面緊密散熱組件和端面緊密散熱組件，側(cè)面緊密散熱組件包括晶體夾持組件、側(cè)面緊定螺栓和金屬墊片，晶體夾持組件由四塊結(jié)構(gòu)相同的夾持塊拼接構(gòu)成；側(cè)面緊定螺栓上設(shè)置有第一通光孔和第一六邊形螺釘孔；端面緊密散熱組件包括透明金剛石圓臺、金剛石緊固件和端面緊定螺栓，金剛石緊固件上設(shè)有金剛石圓臺安放孔和第二通光孔，端面緊定螺栓上設(shè)有第三螺紋孔和第二六邊形螺釘孔；熱沉塊上設(shè)有圓臺形通孔、第一螺紋孔、圓柱孔和第二螺紋孔。本實(shí)用新型設(shè)能夠降低圓棒狀激光晶體內(nèi)部熱負(fù)荷，最大限度地提高激光器輸出功率并改善光束質(zhì)量，避免了晶體炸裂。
【專利說明】二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于激光器散熱【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，二極管固體激光器在工業(yè)、醫(yī)療、軍事、科研以及航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是，二極管泵浦固體激光器的發(fā)展依然受到很多因素的限制，激光晶體的熱效應(yīng)便是其中之一。傳統(tǒng)的二極管端面泵浦固體激光器，通常采用圓棒狀的激光晶體作為工作物質(zhì)。對于晶體棒的散熱，一般采用兩塊帶有半圓形凹槽的金屬熱沉夾持，利用晶體相對較大的側(cè)面與熱沉的接觸進(jìn)行傳導(dǎo)散熱。傳導(dǎo)散熱具有全固化、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。但是，實(shí)際晶體與熱沉的接觸面并不絕對平整光滑，存在一定的粗糙度，使得晶體與熱沉之間存在有限的接觸熱導(dǎo)，影響了晶體熱耗的向外傳遞。另外，晶體棒與熱沉間的接觸熱導(dǎo)受材料的熱導(dǎo)率、表面粗糙度、裝配壓力大小及其分布的影響。晶體側(cè)面受到的裝配壓強(qiáng)越大，接觸熱導(dǎo)越大，裝配壓強(qiáng)分布越均勻，散熱效果越好。同時(shí)，對于端面泵浦的固體激光器，熱耗主要集中在晶體的端頭附近，會(huì)使晶體端頭溫度過高，出現(xiàn)嚴(yán)重的熱透鏡效應(yīng)，影響到輸出光束質(zhì)量。熱耗增大且散熱不均勻時(shí)，會(huì)使晶體因受熱不均而炸裂。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)新穎合理，實(shí)現(xiàn)方便，使用操作便捷，能夠降低圓棒狀激光晶體內(nèi)部熱負(fù)荷，最大限度地提高激光器輸出功率并改善光束質(zhì)量，避免了晶體炸裂，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣使用。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其特征在于:包括熱沉塊、側(cè)面緊密散熱組件和端面緊密散熱組件，所述側(cè)面緊密散熱組件包括用于夾持包裹有熱界面物質(zhì)的圓棒狀激光晶體的晶體夾持組件和用于對晶體夾持組件施力緊固的側(cè)面緊定螺栓，所述晶體夾持組件與側(cè)面緊定螺栓之間設(shè)置有金屬墊片；所述晶體夾持組件由四塊結(jié)構(gòu)相同的夾持塊拼接構(gòu)成，所述夾持塊外輪廓的形狀為四分之一圓臺形，所述夾持塊上兩個(gè)平面相交的位置處設(shè)置有橫截面為四分之一圓弧形的凹槽，四塊夾持塊拼接在一起后四個(gè)凹槽相配合形成了用于安放包裹有熱界面物質(zhì)的圓棒狀激光晶體的圓棒狀激光晶體安放槽；所述側(cè)面緊定螺栓上設(shè)置有圓柱形的第一通光孔，所述側(cè)面緊定螺栓上靠近一端端面處設(shè)置有第一六邊形螺釘孔；所述端面緊密散熱組件包括用于與包裹有熱界面物質(zhì)的圓棒狀激光晶體的端面進(jìn)行接觸的透明金剛石圓臺和用于套裝在透明金剛石圓臺上的金剛石緊固件，以及用于擠壓金剛石緊固件對透明金剛石圓臺與圓棒激光晶體端面進(jìn)行緊固的端面緊定螺栓，所述金剛石緊固件外輪廓的形狀為圓柱形，所述金剛石緊固件上一端設(shè)置有形狀與透明金剛石圓臺相配合的金剛石圓臺安放孔，所述金剛石緊固件上另一端設(shè)置有圓柱形的第二通光孔，所述端面緊定螺栓上設(shè)置有用于固定泵浦光耦合光纖的第三螺紋孔，所述端面緊定螺栓上靠近一端端面處設(shè)置有第二六邊形螺釘孔；所述熱沉塊上中間位置處橫向設(shè)置有用于安放晶體夾持組件的圓臺形通孔，所述熱沉塊上位于圓臺形通孔的一側(cè)設(shè)置有用于螺紋連接側(cè)面緊定螺栓的第一螺紋孔，所述熱沉塊上位于圓臺形通孔的另一側(cè)依次設(shè)置有用于安放金剛石緊固件的圓柱孔和用于螺紋連接端面緊定螺栓的第二螺紋孔。
[0005]上述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其特征在于:所述熱沉塊的厚度方向上靠近圓臺形通孔小端的位置處設(shè)置有分別位于圓臺形通孔小端的上方和下方的上通液孔和下通液孔，所述上通液孔的兩端內(nèi)壁上和下通液孔的兩端內(nèi)壁上均設(shè)置有用于連接冷卻液輸送管的內(nèi)螺紋。
[0006]上述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其特征在于:所述熱沉塊為長方體形狀，所述熱沉塊的長度為50mm?80mm,所述熱沉塊的寬度為35mm?45mm,所述熱沉塊的高度為35mm?45mm。
[0007]上述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其特征在于:所述圓棒狀激光晶體為Nd: YAG激光晶體；所述透明金剛石圓臺小端底面上鍍有808nm的增透膜和1064nm的全反膜。
[0008]上述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其特征在于:所述熱界面物質(zhì)為銦箔，所述銦箔的厚度為30 μ m?70 μ m且單層包裹圓棒狀激光晶體。
[0009]上述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其特征在于:所述圓棒狀激光晶體的直徑為2mm?6mm,所述圓棒狀激光晶體的長度為30mm?50mm ;所述晶體夾持組件大端底面直徑為15mm?25mm，所述晶體夾持組件小端底面直徑為7mm?13mm，所述晶體夾持組件的高度與圓棒狀激光晶體的長度相等且為30mm?50mm ;所述圓棒狀激光晶體安放槽的直徑與圓棒狀激光晶體的直徑相等且為2_?6_ ;所述圓臺形通孔大端內(nèi)徑與晶體夾持組件大端底面直徑相等且為15mm?25mm，所述圓臺形通孔小端內(nèi)徑與晶體夾持組件小端底面直徑相等且為7_?13_，所述圓臺形通孔的深度與晶體夾持組件的高度相等且為30mm?50mm。
[0010]上述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其特征在于:所述側(cè)面緊定螺栓的直徑為25mm?35mm,所述側(cè)面緊定螺栓的長度為6mm?IOmm ;所述第一通光孔的內(nèi)徑為7mm?13mm ;所述金屬墊片為圓環(huán)狀,所述金屬墊片外圓直徑為15mm?21mm,所述金屬墊片內(nèi)孔直徑為7mm?13mm,所述金屬墊片的厚度為Imm?3mm ;所述第一螺紋孔的內(nèi)徑與側(cè)面緊定螺栓的直徑相等且為25mm?35mm，所述第一螺紋孔的深度為7mm ?13mm0
[0011]上述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其特征在于:所述透明金剛石圓臺大端底面直徑為6mm?IOmm,所述透明金剛石圓臺小端底面直徑為4mm?8mm,所述透明金剛石圓臺的高度為2mm?4mm ;所述金剛石緊固件的外徑為7mm?13mm,所述金剛石緊固件的高度為4_?6mm ;所述金剛石圓臺安放孔大端內(nèi)徑與透明金剛石圓臺大端底面直徑相等且為6mm?10mm，所述金剛石圓臺安放孔小端內(nèi)徑與透明金剛石圓臺小端底面直徑相等且為4_?8_，所述金剛石圓臺安放孔的深度與透明金剛石圓臺的高度相等且為2mm?4mm ;所述第二通光孔的內(nèi)徑大于圓棒狀激光晶體的直徑且為4mm?8mm,所述第二通光孔的深度為金剛石緊固件的高度減去金剛石圓臺安放孔的深度；所述端面緊定螺栓的直徑為7mm?13mm,所述端面緊定螺栓的長度為4mm?8mm ;所述第三螺紋孔的內(nèi)徑為4mm?8mm ;所述圓柱孔的內(nèi)徑與金剛石緊固件的外徑相等且為7mm?13mm,所述圓柱孔的深度與金剛石緊固件的高度相等且為4mm?6mm ;所述第二螺紋孔的深度為4mm?8mm ο
[0012]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1、本實(shí)用新型提供了一種用于激光二極管端面泵浦固體激光器中圓棒狀激光晶體的端面與側(cè)面組合緊密散熱裝置，散熱裝置的結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)新穎合理，實(shí)現(xiàn)方便，使用操作便捷。
[0014]2、本實(shí)用新型是采用四塊夾持塊對圓棒狀激光晶體側(cè)面緊密接觸散熱，并采用透明金剛石圓臺對圓棒狀激光晶體端面緊密接觸散熱的一種組合散熱技術(shù)，采用側(cè)面緊定螺栓實(shí)現(xiàn)圓棒狀激光晶體側(cè)面與晶體夾持組件的緊密接觸，并采用端面緊定螺栓實(shí)現(xiàn)圓棒狀激光晶體端面與透明金剛石圓臺的緊密接觸，是一種全固化的緊湊散熱裝置，能夠提高圓棒狀激光晶體側(cè)面與熱沉的接觸熱導(dǎo)數(shù)值、改善其分布的均勻性，并有效地利用圓棒狀激光晶體的端面進(jìn)行散熱，從根本上提高圓棒狀激光晶體側(cè)面與端面的傳導(dǎo)散熱效率，降低圓棒狀激光晶體內(nèi)部熱負(fù)荷，最大限度地提高激光器輸出功率并改善光束質(zhì)量；能夠有效解決端面泵浦固體激光器晶體棒端頭附近的散熱，降低熱透鏡效應(yīng)的同時(shí)避免晶體棒局部受熱加劇而導(dǎo)致的晶體炸裂。
[0015]3、本實(shí)用新型在透明金剛石圓臺小端底面上鍍808nm的增透膜和1064nm的全反膜，能夠使得連接在第三螺紋孔上的泵浦光耦合光纖輸出的808nm的光全部通過，并使得從靠近側(cè)面緊定螺栓的一端的圓棒狀激光晶體反射回來的1064nm的光全部反射回去，有效地提高了激光耦合效果。
[0016]4、本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)成本低，有助于推動(dòng)二極管泵浦固體激光器的發(fā)展應(yīng)用，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣使用。
[0017]綜上所述，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)新穎合理，實(shí)現(xiàn)方便，使用操作便捷，能夠降低圓棒狀激光晶體內(nèi)部熱負(fù)荷，最大限度地提高激光器輸出功率并改善光束質(zhì)量，避免了晶體炸裂，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣使用。
[0018]下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的裝配圖。
[0020]圖2為本實(shí)用新型包裹有熱界面物質(zhì)的圓棒狀激光晶體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為本實(shí)用新型晶體夾持組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4為本實(shí)用新型夾持塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5為本實(shí)用新型熱沉塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖6為本實(shí)用新型金屬墊片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖7為本實(shí)用新型側(cè)面緊定螺栓的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖8為本實(shí)用新型透明金剛石圓臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖9為本實(shí)用新型金剛石緊固件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖10為本實(shí)用新型端面緊定螺栓的結(jié)構(gòu)示意圖。[0029]附圖標(biāo)記說明:
[0030]I一圓棒狀激光晶體；2—熱界面物質(zhì)；3—晶體夾持組件；
[0031]3-1—夾持塊；3-2—凹槽；4 一熱沉塊；
[0032]4-1—圓臺形通孔； 4-2—第一螺紋孔；4-3—圓柱孔；
[0033]4-4一第二螺紋孔； 4-5—上通液孔；4-6—下通液孔；
[0034]5一金屬墊片；6—側(cè)面緊定螺栓；6-1—第一通光孔；
[0035]6-2—第一六邊形螺釘孔；7—透明金剛石圓臺；
[0036]8—金剛石緊固件； 8-1—金剛石圓臺安放孔；
[0037]8-2一第二通光孔； 9一端面緊定螺檢；9-1 一第二螺紋孔；
[0038]9-2—第二六邊形螺釘孔；10—圓棒狀激光晶體安放槽。
【具體實(shí)施方式】
[0039]如圖1~圖10所示，本實(shí)用新型包括熱沉塊4、側(cè)面緊密散熱組件和端面緊密散熱組件，所述側(cè)面緊密散熱組件包括用于夾持包裹有熱界面物質(zhì)2的圓棒狀激光晶體I的晶體夾持組件3和用于對晶體夾持組件3施力緊固的側(cè)面緊定螺栓6，所述晶體夾持組件3與側(cè)面緊定螺栓6之間設(shè)置有金屬墊片5 ;所述晶體夾持組件3由四塊結(jié)構(gòu)相同的夾持塊3-1拼接構(gòu)成，所述夾持塊3-1外輪廓的形狀為四分之一圓臺形，所述夾持塊3-1上兩個(gè)平面相交的位置處設(shè)置有橫截面為四分之一圓弧形的凹槽3-2，四塊夾持塊3-1拼接在一起后四個(gè)凹槽3-2相配合形成了用于安放包裹有熱界面物質(zhì)2的圓棒狀激光晶體I的圓棒狀激光晶體安放槽10 ;所述側(cè)面緊定螺栓6上設(shè)置有圓柱形的第一通光孔6-1，所述側(cè)面緊定螺栓6上靠近一端端面處設(shè)置有第一六邊形螺釘孔6-2 ;所述端面緊密散熱組件包括用于與包裹有熱界面物質(zhì)2的圓棒狀激光晶體I的端面進(jìn)行接觸的透明金剛石圓臺7和用于套裝在透明金剛石圓臺7上的金剛石緊固件8，以及用于擠壓金剛石緊固件8對透明金剛石圓臺7與圓棒激光晶體I端面進(jìn)行緊固的端面緊定螺栓9，所述金剛石緊固件8外輪廓的形狀為圓柱形，所述金剛石緊固件8上一端設(shè)置有形狀與透明金剛石圓臺7相配合的金剛石圓臺安放孔8-1，所述金剛石緊固件8上另一端設(shè)置有圓柱形的第二通光孔8-2，所述端面緊定螺栓9上設(shè)置有用于固定泵浦光耦合光纖的第三螺紋孔9-1，所述端面緊定螺栓9上靠近一端端面處設(shè)置有第二六邊形螺釘孔9-2 ;所述熱沉塊4上中間位置處橫向設(shè)置有用于安放晶體夾持組件3的圓臺形通孔4-1，所述熱沉塊4上位于圓臺形通孔4-1的一側(cè)設(shè)置有用于螺紋連接側(cè)面緊定螺栓6的第一螺紋孔4-2，所述熱沉塊4上位于圓臺形通孔4-1的另一側(cè)依次設(shè)置有用于安放金剛石緊固件8的圓柱孔4-3和用于螺紋連接端面緊定螺栓9的第二螺紋孔4-4。
[0040]如圖1和圖5所示，本實(shí)施例中，所述熱沉塊4的厚度方向上靠近圓臺形通孔4-1小端的位置處設(shè)置有分別位于圓臺形通孔4-1小端的上方和下方的上通液孔4-5和下通液孔4-6，所述上通液孔4-5的兩端內(nèi)壁上和下通液孔4-6的兩端內(nèi)壁上均設(shè)置有用于連接冷卻液輸送管的內(nèi)螺紋。使用時(shí)，可以在上通液孔4-5和下通液孔4-6上均連接冷卻液輸送管，通過冷卻液循環(huán)的方式使熱沉塊4上的熱量散發(fā)出去。
[0041]如圖1和圖5所示，本實(shí)施例中，所述熱沉塊4為長方體形狀，所述熱沉塊4的長度為50mm~80mm,所述熱沉塊4的寬度為35mm~45mm,所述熱沉塊4的高度為35mm~45mm。優(yōu)選地,所述熱沉塊4的長度為60mm,所述熱沉塊4的寬度為40mm,所述熱沉塊4的高度為40_。
[0042]如圖1、圖2和圖8所示，本實(shí)施例中，所述圓棒狀激光晶體I為Nd: YAG激光晶體；所述透明金剛石圓臺7小端底面上鍍有808nm的增透膜和1064nm的全反膜。通過在透明金剛石圓臺7小端底面上鍍808nm的增透膜和1064nm的全反膜，能夠使得連接在第三螺紋孔9-1上的泵浦光耦合光纖輸出的808nm的光全部通過，并使得從靠近側(cè)面緊定螺栓6的一端的圓棒狀激光晶體I反射回來的1064nm的光全部反射回去，有效地提高了激光耦合效果O
[0043]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例中，所述熱界面物質(zhì)2為銦箔，所述銦箔的厚度為30 μ m?70 μ m且單層包裹圓棒狀激光晶體I。優(yōu)選地，所述銦箔的厚度為50 μ m。
[0044]如圖1、圖2、圖3和圖5所示，本實(shí)施例中，所述圓棒狀激光晶體I的直徑為2mm?6mm,所述圓棒狀激光晶體I的長度為30mm?50mm ;所述晶體夾持組件3大端底面直徑為15mm?25mm,所述晶體夾持組件3小端底面直徑為7_?13mm,所述晶體夾持組件3的高度與圓棒狀激光晶體I的長度相等且為30mm?50mm ;所述圓棒狀激光晶體安放槽10的直徑與圓棒狀激光晶體I的直徑相等且為2mm?6mm ;所述圓臺形通孔4-1大端內(nèi)徑與晶體夾持組件3大端底面直徑相等且為15mm?25mm，所述圓臺形通孔4-1小端內(nèi)徑與晶體夾持組件3小端底面直徑相等且為7_?13_，所述圓臺形通孔4-1的深度與晶體夾持組件3的高度相等且為30mm?50mm。優(yōu)選地,所述圓棒狀激光晶體I的直徑為4mm,所述圓棒狀激光晶體I的長度為40mm ;所述晶體夾持組件3大端底面直徑為20mm,所述晶體夾持組件3小端底面直徑為10mm，所述晶體夾持組件3的高度為40mm ;所述圓棒狀激光晶體安放槽10的直徑與圓棒狀激光晶體I的直徑相等且為4_ ;所述圓臺形通孔4-1大端內(nèi)徑為20_，所述圓臺形通孔4-1小端內(nèi)徑為IOmm,所述圓臺形通孔4-1的深度為40mm。
[0045]如圖1、圖5、圖6和圖7所示，本實(shí)施例中，所述側(cè)面緊定螺栓6的直徑為25mm?35mm,所述側(cè)面緊定螺栓6的長度為6mm?IOmm ;所述第一通光孔6-1的內(nèi)徑為7mm?13mm ;所述金屬墊片5為圓環(huán)狀,所述金屬墊片5外圓直徑為15mm?21mm,所述金屬墊片5內(nèi)孔直徑為7mm?13mm,所述金屬墊片5的厚度為Imm?3mm ;所述第一螺紋孔4-2的內(nèi)徑與側(cè)面緊定螺栓6的直徑相等且為25mm?35mm,所述第一螺紋孔4-2的深度為7mm?13mm。優(yōu)選地,所述側(cè)面緊定螺栓6的直徑為30mm,所述側(cè)面緊定螺栓6的長度為8mm ;所述第一通光孔6-1的內(nèi)徑為IOmm ;所述金屬墊片5為圓環(huán)狀,所述金屬墊片5外圓直徑為18mm,所述金屬墊片5內(nèi)孔直徑為IOmm,所述金屬墊片5的厚度為2mm ;所述第一螺紋孔4_2的內(nèi)徑為30mm，所述第一螺紋孔4-2的深度與側(cè)面緊定螺栓6的長度與金屬墊片5的厚度的和相等且為10mm。將所述第一通光孔6-1的內(nèi)徑設(shè)置為10mm，有助于增大出射光的光斑大小和功率，提高出射光的能量。
[0046]如圖1、圖5、圖8、圖9和圖10所示，本實(shí)施例中，所述透明金剛石圓臺7大端底面直徑為6mm?IOmm,所述透明金剛石圓臺7小端底面直徑為4mm?8mm,所述透明金剛石圓臺7的高度為2mm?4mm ;所述金剛石緊固件8的外徑為7mm?13mm,所述金剛石緊固件8的高度為4mm?6mm ;所述金剛石圓臺安放孔8_1大端內(nèi)徑與透明金剛石圓臺7大端底面直徑相等且為6mm?IOmm,所述金剛石圓臺安放孔8_1小端內(nèi)徑與透明金剛石圓臺7小端底面直徑相等且為4mm?8mm,所述金剛石圓臺安放孔8-1的深度與透明金剛石圓臺7的高度相等且為2mm?4mm ;所述第二通光孔8_2的內(nèi)徑大于圓棒狀激光晶體I的直徑且為4mm?8_，所述第二通光孔8-2的深度為金剛石緊固件8的高度減去金剛石圓臺安放孔8-1的深度；所述端面緊定螺栓9的直徑為7mm?13mm,所述端面緊定螺栓9的長度為4mm?8mm ；所述第三螺紋孔9-1的內(nèi)徑為4mm?8mm ;所述圓柱孔4_3的內(nèi)徑與金剛石緊固件8的外徑相等且為7mm?13mm，所述圓柱孔4-3的深度與金剛石緊固件8的高度相等且為4mm?6mm ;所述第二螺紋孔4-4的深度為4mm?8_。優(yōu)選地,所述透明金剛石圓臺7的大端底面直徑為8mm，所述透明金剛石圓臺7的小端底面直徑為6mm，所述透明金剛石圓臺7的高度為3mm ;所述金剛石緊固件8的外徑為IOmm,所述金剛石緊固件8的高度為5mm ;所述金剛石圓臺安放孔8-1大端內(nèi)徑為8mm,所述金剛石圓臺安放孔8_1小端內(nèi)徑為6mm,所述金剛石圓臺安放孔8-1的深度為3mm ;所述第二通光孔8-2的內(nèi)徑為5mm,所述第二通光孔8-2的深度為2mm ;所述端面緊定螺栓9的直徑為10mm，所述端面緊定螺栓9的長度為6mm ;所述第三螺紋孔9-1的內(nèi)徑與第二通光孔8-2的內(nèi)徑相等且為5mm ;所述圓柱孔4_3的內(nèi)徑為10mm，所述圓柱孔4-3的深度為5mm ;所述第二螺紋孔4_4的深度與端面緊定螺栓9的長度相等且為6mm。
[0047]具體實(shí)施時(shí)，所述熱沉塊4、晶體夾持組件3、金屬墊片5、側(cè)面緊定螺栓6、金剛石緊固件8和端面緊定螺栓9均由無氧銅制成。
[0048]本實(shí)用新型的使用過程是:
[0049](I)將圓棒狀激光晶體I用熱界面物質(zhì)2包裹；
[0050](2)將包裹有熱界面物質(zhì)2的圓棒狀激光晶體I用四塊夾持塊3-1組合夾持；
[0051](3)用硅脂均勻涂抹晶體夾持組件3的外表面和圓臺形通孔4-1的內(nèi)表面，以及金剛石緊固件8的側(cè)面和金剛石緊固件8靠近金剛石圓臺安放孔8-1大端的端面；
[0052](4)將晶體夾持組件3裝入圓臺形通孔4-1內(nèi)；
[0053](5)將金屬墊片5放入第一螺紋孔4-2內(nèi)，并將側(cè)面緊定螺栓6螺紋連接在第一螺紋孔4-2內(nèi)；
[0054](6)轉(zhuǎn)動(dòng)側(cè)面緊定螺栓6，用側(cè)面緊定螺栓6通過金屬墊片5對晶體夾持組件3施力裝配，實(shí)現(xiàn)晶體夾持組件3的外表面與圓臺形通孔4-1的內(nèi)表面的緊密全接觸，圓棒激光晶體I側(cè)面產(chǎn)生的熱量通過熱界面物質(zhì)2和晶體夾持組件3傳遞到熱沉塊4上進(jìn)行散熱；
[0055](7)將透明金剛石圓臺7裝入金剛石圓臺安放孔8-1內(nèi)，并將裝有透明金剛石圓臺7的金剛石緊固件8穿過第二螺紋孔4-4裝入圓柱孔4-3內(nèi)；
[0056](8 )將端面緊定螺栓9螺紋連接在第二螺紋孔4-4內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)端面緊定螺栓9，通過端面緊定螺栓9對金剛石緊固件8施力，實(shí)現(xiàn)金剛石圓臺7的大端端面與圓棒激光晶體I端面的緊密全接觸，圓棒激光晶體I端面產(chǎn)生的熱量通過金剛石圓臺7和金剛石緊固件8傳遞到熱沉塊4上進(jìn)行散熱。
[0057]本實(shí)用新型能夠提高圓棒狀激光晶體側(cè)面與熱沉的接觸熱導(dǎo)數(shù)值、改善其分布的均勻性，并有效地利用圓棒狀激光晶體的端面進(jìn)行散熱，從根本上提高圓棒狀激光晶體側(cè)面與端面的傳導(dǎo)散熱效率，降低圓棒狀激光晶體內(nèi)部熱負(fù)荷，最大限度地提高激光器輸出功率并改善光束質(zhì)量；能夠有效解決端面泵浦固體激光器晶體棒端頭附近的散熱，降低熱透鏡效應(yīng)的同時(shí)避免晶體棒局部受熱加劇而導(dǎo)致的晶體炸裂。
[0058]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其特征在于:包括熱沉塊(4)、側(cè)面緊密散熱組件和端面緊密散熱組件，所述側(cè)面緊密散熱組件包括用于夾持包裹有熱界面物質(zhì)(2)的圓棒狀激光晶體(1)的晶體夾持組件(3)和用于對晶體夾持組件(3)施力緊固的側(cè)面緊定螺栓(6)，所述晶體夾持組件(3)與側(cè)面緊定螺栓(6)之間設(shè)置有金屬墊片(5);所述晶體夾持組件(3)由四塊結(jié)構(gòu)相同的夾持塊(3-1)拼接構(gòu)成，所述夾持塊(3-1)外輪廓的形狀為四分之一圓臺形，所述夾持塊(3-1)上兩個(gè)平面相交的位置處設(shè)置有橫截面為四分之一圓弧形的凹槽(3-2)，四塊夾持塊(3-1)拼接在一起后四個(gè)凹槽(3-2)相配合形成了用于安放包裹有熱界面物質(zhì)(2)的圓棒狀激光晶體(1)的圓棒狀激光晶體安放槽(10);所述側(cè)面緊定螺栓(6)上設(shè)置有圓柱形的第一通光孔(6-1)，所述側(cè)面緊定螺栓(6 )上靠近一端端面處設(shè)置有第一六邊形螺釘孔(6-2 );所述端面緊密散熱組件包括用于與包裹有熱界面物質(zhì)(2)的圓棒狀激光晶體(1)的端面進(jìn)行接觸的透明金剛石圓臺(7)和用于套裝在透明金剛石圓臺(7)上的金剛石緊固件(8)，以及用于擠壓金剛石緊固件(8)對透明金剛石圓臺(7)與圓棒激光晶體(1)端面進(jìn)行緊固的端面緊定螺栓(9)，所述金剛石緊固件(8)外輪廓的形狀為圓柱形，所述金剛石緊固件(8)上一端設(shè)置有形狀與透明金剛石圓臺(7)相配合的金剛石圓臺安放孔(8-1)，所述金剛石緊固件(8)上另一端設(shè)置有圓柱形的第二通光孔(8-2)，所述端面緊定螺栓(9)上設(shè)置有用于固定泵浦光耦合光纖的第三螺紋孔(9-1)，所述端面緊定螺栓(9)上靠近一端端面處設(shè)置有第二六邊形螺釘孔(9-2);所述熱沉塊(4)上中間位置處橫向設(shè)置有用于安放晶體夾持組件(3)的圓臺形通孔(4-1)，所述熱沉塊(4)上 位于圓臺形通孔(4-1)的一側(cè)設(shè)置有用于螺紋連接側(cè)面緊定螺栓(6)的第一螺紋孔(4-2)，所述熱沉塊(4)上位于圓臺形通孔(4-1)的另一側(cè)依次設(shè)置有用于安放金剛石緊固件(8)的圓柱孔(4-3)和用于螺紋連接端面緊定螺栓(9)的第二螺紋孔(4-4)。
2.按照權(quán)利要求1所述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其特征在于:所述熱沉塊(4)的厚度方向上靠近圓臺形通孔(4-1)小端的位置處設(shè)置有分別位于圓臺形通孔(4-1)小端的上方和下方的上通液孔(4-5)和下通液孔(4-6)，所述上通液孔(4-5)的兩端內(nèi)壁上和下通液孔(4-6)的兩端內(nèi)壁上均設(shè)置有用于連接冷卻液輸送管的內(nèi)螺紋。
3.按照權(quán)利要求1所述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其特征在于:所述熱沉塊(4)為長方體形狀，所述熱沉塊(4)的長度為50mm~80mm，所述熱沉塊(4)的寬度為35mm~45mm,所述熱沉塊(4)的高度為35mm~45mm。
4.按照權(quán)利要求1所述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其特征在于:所述圓棒狀激光晶體(1)為Nd:YAG激光晶體；所述透明金剛石圓臺(7)小端底面上鍍有808nm的增透膜和1064nm的全反膜。
5.按照權(quán)利要求1所述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其特征在于:所述熱界面物質(zhì)(2)為銦箔，所述銦箔的厚度為30 μ m~70 μ m且單層包裹圓棒狀激光晶體(1)。
6.按照權(quán)利要求1所述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其特征在于:所述圓棒狀激光晶體(1)的直徑為2mm~6mm,所述圓棒狀激光晶體(1)的長度為30mm~50mm ;所述晶體夾持組件(3)大端底面直徑為15mm~25mm,所述晶體夾持組件(3)小端底面直徑為7mm~13mm，所述晶體夾持組件(3)的高度與圓棒狀激光晶體(1)的長度相等且為30mm~50mm ;所述圓棒狀激光晶體安放槽(10)的直徑與圓棒狀激光晶體(1)的直徑相等且為2_~6_ ;所述圓臺形通孔(4-1)大端內(nèi)徑與晶體夾持組件(3)大端底面直徑相等且為15mm~25mm，所述圓臺形通孔(4-1)小端內(nèi)徑與晶體夾持組件(3)小端底面直徑相等且為7mm~13mm，所述圓臺形通孔(4-1)的深度與晶體夾持組件(3)的高度相等且為 30mm ~50mm。
7.按照權(quán)利要求1所述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其特征在于:所述側(cè)面緊定螺栓(6)的直徑為25mm~35mm，所述側(cè)面緊定螺栓(6)的長度為6mm~IOmm ;所述第一通光孔(6-1)的內(nèi)徑為7mm~13mm ;所述金屬墊片(5)為圓環(huán)狀，所述金屬墊片(5)外圓直徑為15mm~21mm,所述金屬墊片(5)內(nèi)孔直徑為7mm~13mm,所述金屬墊片(5)的厚度為1mm~3mm ;所述第一螺紋孔(4-2)的內(nèi)徑與側(cè)面緊定螺栓(6)的直徑相等且為25mm~35mm,所述第一螺紋孔(4-2)的深度為7mm~13mm。
8.按照權(quán)利要求1所述的二極管端泵固體激光器圓棒晶體端側(cè)面組合散熱裝置，其特征在于:所述透明金剛石圓臺(7)大端底面直徑為6mm~IOmm,所述透明金剛石圓臺(7)小端底面直徑為4mm~8mm,所述透明金剛石圓臺(7)的高度為2mm~4mm ;所述金剛石緊固件(8)的外徑為7mm~13mm,所述金剛石緊固件(8)的高度為4mm~6mm ;所述金剛石圓臺安放孔(8-1)大端內(nèi)徑與透明金剛石圓臺(7)大端底面直徑相等且為6mm~10mm，所述金剛石圓臺安放孔(8-1)小端內(nèi)徑與透明金剛石圓臺(7)小端底面直徑相等且為4mm~8mm，所述金剛石圓臺安放孔(8-1)的深度與透明金剛石圓臺(7)的高度相等且為2mm~4mm ;所述第二通光孔(8-2)的內(nèi)徑大于圓棒狀激光晶體(1)的直徑且為4_~8_，所述第二通光孔(8-2)的深度為金剛石 緊固件(8)的高度減去金剛石圓臺安放孔(8-1)的深度；所述端面緊定螺栓(9)的直徑為7mm~13mm,所述端面緊定螺栓(9)的長度為4mm~8mm ;所述第三螺紋孔(9-1)的內(nèi)徑為4mm~8mm ;所述圓柱孔(4_3)的內(nèi)徑與金剛石緊固件(8)的外徑相等且為7mm~13mm,所述圓柱孔(4-3)的深度與金剛石緊固件(8)的高度相等且為4mm~6mm ;所述第二螺紋孔(4-4)的深度為4mm~8_。
【文檔編號】H01S3/042GK203774602SQ201420168003
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】劉海強(qiáng) 申請人:西安科技大學(xué)