本發(fā)明涉及板條激光器，具體是一種高功率板條激光放大器。

背景技術(shù)：

1、在激光技術(shù)領(lǐng)域，板條激光放大器因其優(yōu)良的光學(xué)特性和較高的輸出功率而廣泛應(yīng)用于激光工業(yè)、激光加工及軍事等多個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的板條激光放大器主要采用固態(tài)板條晶體作為增益介質(zhì)。這些板條晶體往往需要在高功率工作條件下運(yùn)行，以提供所需的激光輸出。然而，高功率運(yùn)行伴隨著顯著的熱量產(chǎn)生，如果不能有效地管理和散逸這些熱量，將直接影響激光器的性能和穩(wěn)定性。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，許多板條激光放大器采用水冷卻系統(tǒng)，以減少增益介質(zhì)中的熱積累。水冷卻是一種相對(duì)成熟的冷卻方式，可以有效降低晶體的溫度，防止因過(guò)熱引起的性能衰減。然而，當(dāng)前的水冷卻設(shè)計(jì)通常存在一系列問(wèn)題，尤其在全方位冷卻能力方面較為不足。

3、首先，現(xiàn)有的水冷卻系統(tǒng)往往只能實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體表面的單一方向冷卻，這使得在實(shí)際應(yīng)用中，晶體內(nèi)部或被冷卻區(qū)域的某些部分可能會(huì)因散熱不均而出現(xiàn)局部過(guò)熱現(xiàn)象。這種局部過(guò)熱不僅會(huì)導(dǎo)致激光增益的不均勻性，還有可能造成晶體的熱應(yīng)力，嚴(yán)重者甚至可能引起物理?yè)p傷或失效。

4、公開(kāi)號(hào)為cn112636147a的專利公開(kāi)了一種用于板條激光晶體的雙面水冷裝置，包括夾持框架，及上水道座、下水道座，夾持框架中設(shè)有板條激光晶體，板條激光晶體的頂部通過(guò)固定條與上水道座連接、底部通過(guò)固定條與下水道座連接；夾持框架的前后兩個(gè)側(cè)面上分別設(shè)有保護(hù)窗玻璃；下水道座與固定條的兩側(cè)之間形成水道1，兩個(gè)保護(hù)窗玻璃分別與板條激光晶體的側(cè)面之間形成水道2；但是在該方案中，整個(gè)板條晶體直接浸泡在冷卻液中會(huì)導(dǎo)致材料的降解或化學(xué)反應(yīng)，從而損壞增益介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能，且板條晶體的光學(xué)特性（如折射率、吸收和發(fā)射特性）會(huì)因浸泡在冷卻液中而發(fā)生變化。冷卻液的折射率與板條晶體不同，能導(dǎo)致激光性能不穩(wěn)定或效率降低，影響板條晶體的正常工作，冷卻液也易會(huì)在介質(zhì)表面留下沉積物或雜質(zhì)，從而導(dǎo)致光學(xué)性能下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高功率板條激光放大器，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種高功率板條激光放大器，包括種子源、板條晶體介質(zhì)、兩個(gè)泵浦源和冷卻裝置，所述板條晶體介質(zhì)裝配于冷卻裝置內(nèi)，所述板條晶體介質(zhì)的前后兩側(cè)表面均相對(duì)應(yīng)放置有泵浦源，所述泵浦源位于冷卻裝置的外側(cè)，所述泵浦源所產(chǎn)生的泵浦光透過(guò)冷卻裝置照射至板條晶體介質(zhì)；

3、所述冷卻裝置包括冷卻箱和分別安裝于冷卻箱上下兩端的第一導(dǎo)流座和第二導(dǎo)流座，兩個(gè)泵浦源分別位于冷卻箱的前后兩側(cè)，所述冷卻箱的前后兩端均嵌設(shè)有玻璃窗，所述冷卻箱的內(nèi)部前后兩側(cè)分別設(shè)置有第一散熱板和第二散熱板，所述板條晶體夾持設(shè)置于第一散熱板和第二散熱板之間，所述第一散熱板與冷卻箱前側(cè)玻璃窗之間和第二散熱板與后側(cè)玻璃窗之間均形成有密封空腔，兩側(cè)的空腔構(gòu)成第一水道，冷卻水流入第一水道從而將第一散熱板和第二散熱板上的熱量吸收；

4、所述第一導(dǎo)流座和第二導(dǎo)流座的一側(cè)側(cè)端均連接有水嘴，所述第一導(dǎo)流座和第二導(dǎo)流座的內(nèi)部分別開(kāi)設(shè)有第二水道和第三水道，所述第二水道和第三水道遠(yuǎn)離水嘴的一端均與第一水道連通，所述第二水道和第三水道內(nèi)靠近板條晶體介質(zhì)的一側(cè)端面均設(shè)置有導(dǎo)熱板，兩側(cè)導(dǎo)熱板分別與板條晶體介質(zhì)的上下表面抵接，以用于對(duì)板條晶體介質(zhì)的上下表面制冷，冷卻水從第三水道中進(jìn)入，經(jīng)過(guò)第一水道，再?gòu)牡诙离x開(kāi)。

5、進(jìn)一步的，所述第三水道和第二水道上位于板條晶體介質(zhì)側(cè)方的水道段的寬度小于與水嘴連接的水道段的寬度，所述第二水道和第三水道靠近板條晶體介質(zhì)的一端均開(kāi)設(shè)有通口，兩側(cè)的導(dǎo)熱板邊緣均通過(guò)彈性圈與相應(yīng)一側(cè)的通口內(nèi)壁連接。

6、進(jìn)一步的，所述冷卻箱的左右兩側(cè)均設(shè)置有冷卻室，所述冷卻室與空腔呈相獨(dú)立不連通結(jié)構(gòu)，所述板條晶體介質(zhì)的左右兩端表面分別穿過(guò)冷卻箱后位于兩側(cè)的冷卻室內(nèi)，所述冷卻室遠(yuǎn)離冷卻箱一側(cè)的端面嵌設(shè)有玻璃板，所述種子源的激光束由板條晶體介質(zhì)的左端導(dǎo)入并由右端導(dǎo)出，兩側(cè)的冷卻室前后兩側(cè)均開(kāi)設(shè)有第一風(fēng)口和第二風(fēng)口，左右兩側(cè)的兩個(gè)第一風(fēng)口之間連接有第一風(fēng)管，左右兩側(cè)的第二風(fēng)口之間連接有第二風(fēng)管。

7、進(jìn)一步的，所述第一風(fēng)管貫穿冷卻箱并延伸至第一水道下側(cè)內(nèi)，所述第二風(fēng)管貫穿冷卻箱并延伸至第一水道上側(cè)內(nèi)，所述冷卻箱的頂部裝配有循環(huán)氣泵，所述第二風(fēng)管中部貫穿第一水道并延伸至與循環(huán)氣泵連接。

8、進(jìn)一步的，所述玻璃板的表面鍍有對(duì)激光束高透過(guò)率的膜，所述冷卻室的內(nèi)壁鍍有對(duì)激光束高反射率的膜。

9、進(jìn)一步的，所述冷卻箱的左右兩側(cè)端面均開(kāi)設(shè)有開(kāi)口，所述開(kāi)口上設(shè)置有固定條，所述板條晶體介質(zhì)的左右兩端表面分別穿過(guò)相應(yīng)一側(cè)的開(kāi)口后延伸至冷卻室內(nèi)。

10、進(jìn)一步的，所述第一水道的寬度小于第二水道或第三水道的寬度，所述第一散熱板和第二散熱板靠近玻璃窗的一側(cè)端面均等間隔開(kāi)設(shè)有若干個(gè)沿豎直方向設(shè)置的通槽。

11、進(jìn)一步的，所述第二水道和第三水道遠(yuǎn)離水嘴的一端前后兩側(cè)均開(kāi)設(shè)有溢流口，兩側(cè)的空腔上下兩側(cè)分別貫穿延伸至第一導(dǎo)流座和第二導(dǎo)流座內(nèi)，且延伸的部分與相應(yīng)一側(cè)的溢流口連通。

12、進(jìn)一步的，兩側(cè)所述玻璃窗的表面均鍍有對(duì)泵浦激光高透過(guò)率的膜；第一散熱板和第二散熱板靠近板條晶體的一側(cè)端面均鍍有高反膜，其另一側(cè)端面上鍍有增透膜。

13、進(jìn)一步的，所述第一散熱板和第二散熱板均選用具有高熱導(dǎo)率，并對(duì)泵浦源發(fā)射的泵浦光透過(guò)率高的材料制成，如（石英、氮化硅、氟化物玻璃等）。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

15、1、本發(fā)明通過(guò)水冷和空冷相結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠有效地將板條晶體介質(zhì)在工作過(guò)程中產(chǎn)生的熱量迅速帶走，降低介質(zhì)的溫度，能夠有效分散和降低熱應(yīng)力，避免因溫度變化導(dǎo)致的材料變形和相應(yīng)的光學(xué)性能下降，確保激光器在理想的工作溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。

16、2、本發(fā)明的第一水道、第二水道和第三水道獨(dú)特水道連通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保了各重點(diǎn)區(qū)域流動(dòng)的均勻性，避免了局部過(guò)熱的問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化水流路徑，可以實(shí)現(xiàn)更均勻的冷卻效果，均勻的冷卻效果可以有效降低增益介質(zhì)的溫度差異。

17、3、本發(fā)明的冷卻室、第一風(fēng)管和第二風(fēng)管聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，采用了優(yōu)化的氣流路徑設(shè)計(jì)，有效提升了空氣的流動(dòng)效率，確保板條晶體介質(zhì)輸入輸出端面在工作期間實(shí)現(xiàn)迅速的熱量散發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)板條晶體介質(zhì)全方位散熱，同時(shí)還可有效避免冷卻水對(duì)激光束的影響。

技術(shù)特征：

1.一種高功率板條激光放大器，包括種子源、板條晶體介質(zhì)、兩個(gè)泵浦源和冷卻裝置，所述板條晶體介質(zhì)裝配于冷卻裝置內(nèi)，所述板條晶體介質(zhì)的前后兩側(cè)表面均相對(duì)應(yīng)放置有泵浦源，所述泵浦源位于冷卻裝置的外側(cè)，所述泵浦源所產(chǎn)生的泵浦光透過(guò)冷卻裝置照射至板條晶體介質(zhì)，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高功率板條激光放大器，其特征在于：所述第三水道和第二水道上位于板條晶體介質(zhì)側(cè)方的水道段的寬度小于與水嘴連接的水道段的寬度，所述第二水道和第三水道靠近板條晶體介質(zhì)的一端均開(kāi)設(shè)有通口，兩側(cè)的導(dǎo)熱板邊緣均通過(guò)彈性圈與相應(yīng)一側(cè)的通口內(nèi)壁連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高功率板條激光放大器，其特征在于：所述冷卻箱的左右兩側(cè)均設(shè)置有冷卻室，所述冷卻室與空腔呈相獨(dú)立不連通結(jié)構(gòu)，所述板條晶體介質(zhì)的左右兩端表面分別穿過(guò)冷卻箱后位于兩側(cè)的冷卻室內(nèi)，所述冷卻室遠(yuǎn)離冷卻箱一側(cè)的端面嵌設(shè)有玻璃板，所述種子源的激光束由板條晶體介質(zhì)的左端導(dǎo)入并由右端導(dǎo)出，兩側(cè)的冷卻室前后兩側(cè)均開(kāi)設(shè)有第一風(fēng)口和第二風(fēng)口，左右兩側(cè)的兩個(gè)第一風(fēng)口之間連接有第一風(fēng)管，左右兩側(cè)的第二風(fēng)口之間連接有第二風(fēng)管。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高功率板條激光放大器，其特征在于：所述第一風(fēng)管貫穿冷卻箱并延伸至第一水道下側(cè)內(nèi)，所述第二風(fēng)管貫穿冷卻箱并延伸至第一水道上側(cè)內(nèi)，所述冷卻箱的頂部裝配有循環(huán)氣泵，所述第二風(fēng)管中部貫穿第一水道并延伸至與循環(huán)氣泵連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高功率板條激光放大器，其特征在于：所述玻璃板的表面鍍有對(duì)激光束高透過(guò)率的膜，所述冷卻室的內(nèi)壁鍍有對(duì)激光束高反射率的膜。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高功率板條激光放大器，其特征在于：所述冷卻箱的左右兩側(cè)端面均開(kāi)設(shè)有開(kāi)口，所述開(kāi)口上設(shè)置有固定條，所述板條晶體介質(zhì)的左右兩端表面分別穿過(guò)相應(yīng)一側(cè)的開(kāi)口后延伸至冷卻室內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高功率板條激光放大器，其特征在于：所述第一水道的寬度小于第二水道或第三水道的寬度，所述第一散熱板和第二散熱板靠近玻璃窗的一側(cè)端面均等間隔開(kāi)設(shè)有若干個(gè)沿豎直方向設(shè)置的通槽。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高功率板條激光放大器，其特征在于：所述第二水道和第三水道遠(yuǎn)離水嘴的一端前后兩側(cè)均開(kāi)設(shè)有溢流口，兩側(cè)的空腔上下兩側(cè)分別貫穿延伸至第一導(dǎo)流座和第二導(dǎo)流座內(nèi)，且延伸的部分與相應(yīng)一側(cè)的溢流口連通。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高功率板條激光放大器，其特征在于：兩側(cè)所述玻璃窗的表面均鍍有對(duì)泵浦激光高透過(guò)率的膜；第一散熱板和第二散熱板靠近板條晶體的一側(cè)端面均鍍有高反膜，其另一側(cè)端面上鍍有增透膜。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)一種高功率板條激光放大器，包括種子源、板條晶體介質(zhì)、兩個(gè)泵浦源和冷卻裝置，板條晶體介質(zhì)裝配于冷卻裝置內(nèi)，板條晶體介質(zhì)的前后兩側(cè)表面均相對(duì)應(yīng)放置有泵浦源，泵浦源位于冷卻裝置的外側(cè)，泵浦源所產(chǎn)生的泵浦光透過(guò)冷卻裝置照射至板條晶體介質(zhì)；冷卻裝置包括冷卻箱和分別安裝于冷卻箱上下兩端的第一導(dǎo)流座和第二導(dǎo)流座，兩個(gè)泵浦源分別位于冷卻箱的前后兩側(cè)，冷卻箱的前后兩端均嵌設(shè)有玻璃窗，冷卻箱的內(nèi)部前后兩側(cè)分別設(shè)置有第一散熱板和第二散熱板，本發(fā)明通過(guò)水冷和空冷相結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低介質(zhì)的溫度，能夠有效分散和降低熱應(yīng)力，避免因溫度變化導(dǎo)致的材料變形和相應(yīng)的光學(xué)性能下降。

技術(shù)研發(fā)人員：劉文軍,劉齊,張璟,李奎,李玉崯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廈門(mén)紐立特電子科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9