一種脈沖氙燈泵浦激光器的風(fēng)冷散熱和聚光一體化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于脈沖氙燈泵浦激光器散熱和聚光的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖氙燈泵浦的固體激光器，最大的優(yōu)點是輸出能量高，結(jié)合調(diào)Q的技術(shù)手段，還可獲得小于1ns的脈沖寬度，使得峰值功率通常可以達到MW水平以上，此性能指標特別適合用于目前新興的利用激光進行汽車發(fā)動機或火箭發(fā)動機點火等領(lǐng)域。然而，脈沖氙燈泵浦的固體激光器由于產(chǎn)生的熱量較多，通常采用水冷方式散熱，其依賴體積龐大的水冷循環(huán)機和冗雜的水冷管線，使得激光器難以小型化，而在激光點火領(lǐng)域，處于對系統(tǒng)安全性、可靠性、穩(wěn)定性等因素的考慮，除激光器要小型化外，還要求拋棄水冷手段。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種脈沖氙燈泵浦激光器的風(fēng)冷散熱和聚光一體化裝置，是為了解決現(xiàn)有脈沖氙燈泵浦的固體激光器采用水冷方式散熱所帶來的激光器系統(tǒng)難以小型化的問題。
[0004]所述的目的是通過以下方案實現(xiàn)的:所述的一種脈沖氙燈泵浦激光器的風(fēng)冷散熱和聚光一體化裝置，它包括上散熱器1、下散熱器2、兩塊連接蓋板3 ;
所述上散熱器I下端面的中部位置開有半橢圓反光面1-1，上散熱器I除下端面的其它端面上都設(shè)置有用于散熱的散熱肋片1-2 ;下散熱器2的上端面上開有第一圓底反光形安裝槽2-1和第二圓底反光形安裝槽2-2，下散熱器2除上端面的其它端面上都設(shè)置有用于散熱的散熱肋片2-2 ;上散熱器I的下端面與下散熱器2的上端面大小形狀相等，上散熱器I的下端面對齊蓋在下散熱器2的上端面上，并通過兩塊連接蓋板3固定連接，每塊連接蓋板3上都設(shè)置有用于鑲嵌固定脈沖氙燈的第一通孔3-1和用于鑲嵌固定激光晶體的第二通孔3-2 ;使半橢圓反光面1-1的軸心線與第一圓底反光形安裝槽2-1的軸心線和第二圓底反光形安裝槽2-2的軸心線互相平行，使第一圓底反光形安裝槽2-1的軸心線和第二圓底反光形安裝槽2-2的軸心線分別處在半橢圓反光面1-1的兩個焦點軸線上，使第一圓底反光形安裝槽2-1的軸心線與第一通孔3-1的軸心線重合，使第二圓底反光形安裝槽2-2的軸心線與第二通孔3-2的軸心線重合。
[0005]本發(fā)明能使脈沖氙燈泵浦的固體激光器的散熱系統(tǒng)小型化；通過激光器風(fēng)冷散熱及聚光腔一體化裝置加以一定的加工技術(shù)，實現(xiàn)了風(fēng)冷散熱的燈泵激光器，具有小型化的特點。經(jīng)測試，在脈沖氙燈泵浦電壓800V下，脈沖重復(fù)頻率分別為1Ηζ、3Ηζ和5Hz時，5分鐘內(nèi)裝置溫度分別穩(wěn)定在48°C、62°C和72°C，單脈沖峰值功率分別為18麗、12麗和7WL
【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中上散熱器I與下散熱器2連接后的立體結(jié)構(gòu)示意圖圖3是圖1中下散熱器2的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0007]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1、圖2、圖3所示，它包括上散熱器1、下散熱器2、兩塊連接蓋板3 ；
所述上散熱器I下端面的中部位置開有半橢圓反光面1-1，上散熱器I除下端面的其它端面上都設(shè)置有用于散熱的散熱肋片1-2 ;下散熱器2的上端面上開有第一圓底反光形安裝槽2-1和第二圓底反光形安裝槽2-2，下散熱器2除上端面的其它端面上都設(shè)置有用于散熱的散熱肋片2-2 ;上散熱器I的下端面與下散熱器2的上端面大小形狀相等，上散熱器I的下端面對齊蓋在下散熱器2的上端面上，并通過兩塊連接蓋板3固定連接，每塊連接蓋板3上都設(shè)置有用于鑲嵌固定脈沖氙燈的第一通孔3-1和用于鑲嵌固定激光晶體的第二通孔3-2 ;使半橢圓反光面1-1的軸心線與第一圓底反光形安裝槽2-1的軸心線和第二圓底反光形安裝槽2-2的軸心線互相平行，使第一圓底反光形安裝槽2-1的軸心線和第二圓底反光形安裝槽2-2的軸心線分別處在半橢圓反光面1-1的兩個焦點軸線上，使第一圓底反光形安裝槽2-1的軸心線與第一通孔3-1的軸心線重合，使第二圓底反光形安裝槽2-2的軸心線與第二通孔3-2的軸心線重合。
[0008]所述上散熱器I的材質(zhì)和下散熱器2的材質(zhì)都為紫銅。
[0009]所述半橢圓反光面1-1為鍍金反光面，其鍍金層厚度在3-5 μ m，鍍層后表面光潔度達到Ra0.2 ;實現(xiàn)能對800-820nm波段的光反射率大于98%。
[0010]所述第一圓底反光形安裝槽2-1和第二圓底反光形安裝槽2-2的槽底面為鍍金反光面，其鍍金層厚度在3-5 μ m，鍍層后表面光潔度達到Ra0.2 ;實現(xiàn)能對800_820nm波段的光反射率大于98%。
[0011]所述上散熱器I的散熱肋片1-2的肋片厚為1mm，肋片間間隙寬度為Imm ;下散熱器2的散熱肋片2-3的肋片厚為1mm，肋片間間隙寬度為1mm。
[0012]制作工藝和工作原理:
所述半橢圓反光面1-1的制作工藝:
步驟一、機床加工出半橢圓面的幾何形狀。
[0013]步驟二、清潔后用800號砂紙打磨該半橢圓面。
[0014]步驟三、清潔后用2000號砂紙打磨該半橢圓面。
[0015]步驟四、清潔后用裝有羊毛拋光鉆頭的電鉆拋光該半橢圓面。
[0016]步驟五、使用超聲波清洗器和無塵擦拭紙清潔表面。
[0017]所述半橢圓反光面1-1、第一圓底反光形安裝槽2-1和第二圓底反光形安裝槽2-2金度層的工藝:
步驟一、拋光并用超聲波清洗器和無塵擦拭紙清潔紫銅表面。
[0018]步驟二、使用裝有金靶的離子濺射儀對表面進行鍍金，鍍金有效時長根據(jù)所用的離子濺射儀濺射速度所定，最終鍍層厚度達到3-5 μ m。每濺射10分鐘需要保持零件處于真空狀態(tài)的濺射腔內(nèi)冷卻至少5分鐘。
[0019]步驟三、濺射完成后保持零件處于真空狀態(tài)的濺射腔內(nèi)冷卻至50度以下，再取出零件。
[0020]步驟四、如果表面邊沿發(fā)黑，使用無塵擦拭紙沾無水乙醇擦凈。
[0021]使用方法:脈沖氙燈的兩端分別鑲嵌固定在兩塊連接蓋板3上的用于鑲嵌固定脈沖氙燈的第一通孔3-1內(nèi)，脈沖氙燈的中部設(shè)置在第一圓底反光形安裝槽2-1內(nèi)，并與下散熱器2導(dǎo)熱接觸；激光晶體的兩端分別鑲嵌固定在兩塊連接蓋板3上的用于鑲嵌固定激光晶體的第二通孔3-2內(nèi)，激光晶體的中部設(shè)置在第二圓底反光形安裝槽2-2內(nèi)，并與下散熱器2導(dǎo)熱接觸；通過上散熱器I下端面上的半橢圓反光面1-1的半橢圓面反光達到聚光效果ο
【主權(quán)項】
1.一種脈沖氙燈泵浦激光器的風(fēng)冷散熱和聚光一體化裝置，其特征在于它包括上散熱器(I)、下散熱器(2)、兩塊連接蓋板(3); 所述上散熱器(I)下端面的中部位置開有半橢圓反光面(1-1 )，上散熱器(I)除下端面的其它端面上都設(shè)置有用于散熱的散熱肋片(1-2);下散熱器(2)的上端面上開有第一圓底反光形安裝槽(2-1)和第二圓底反光形安裝槽(2-2 )，下散熱器(2 )除上端面的其它端面上都設(shè)置有用于散熱的散熱肋片(2-2);上散熱器(I)的下端面與下散熱器(2)的上端面大小形狀相等，上散熱器(I)的下端面對齊蓋在下散熱器(2)的上端面上，并通過兩塊連接蓋板(3)固定連接，每塊連接蓋板(3)上都設(shè)置有用于鑲嵌固定脈沖氙燈的第一通孔(3-1)和用于鑲嵌固定激光晶體的第二通孔(3-2);使半橢圓反光面(1-1)的軸心線與第一圓底反光形安裝槽(2-1)的軸心線和第二圓底反光形安裝槽(2-2)的軸心線互相平行，使第一圓底反光形安裝槽(2-1)的軸心線和第二圓底反光形安裝槽(2-2)的軸心線分別處在半橢圓反光面(1-1)的兩個焦點軸線上，使第一圓底反光形安裝槽(2-1)的軸心線與第一通孔(3-1)的軸心線重合，使第二圓底反光形安裝槽(2-2)的軸心線與第二通孔(3-2)的軸心線重合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖氙燈泵浦激光器的風(fēng)冷散熱和聚光一體化裝置，其特征在于所述上散熱器(I)的材質(zhì)和下散熱器(2)的材質(zhì)都為紫銅。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖氙燈泵浦激光器的風(fēng)冷散熱和聚光一體化裝置，其特征在于所述半橢圓反光面(1-1)為鍍金反光面，其鍍金層厚度在3-5 μ m，鍍層后表面光潔度達到Ra0.2 ;所述第一圓底反光形安裝槽(2-1)和第二圓底反光形安裝槽(2-2)的槽底面為鍍金反光面，其鍍金層厚度在3-5 μ m，鍍層后表面光潔度達到Ra0.2。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖氙燈泵浦激光器的風(fēng)冷散熱和聚光一體化裝置，其特征在于所述上散熱器(I)的散熱肋片(1-2)的肋片厚為1mm，肋片間間隙寬度為Imm ;下散熱器(2)的散熱肋片(2-3)的肋片厚為1mm，肋片間間隙寬度為1mm。
【專利摘要】一種脈沖氙燈泵浦激光器的風(fēng)冷散熱和聚光一體化裝置，本發(fā)明屬于脈沖氙燈泵浦激光器散熱和聚光的技術(shù)領(lǐng)域。它的上散熱器下端面的中部位置開有半橢圓反光面，上散熱器除下端面的其它端面上都設(shè)置有用于散熱的散熱肋片；下散熱器的上端面上開有第一圓底反光形安裝槽和第二圓底反光形安裝槽，下散熱器除上端面的其它端面上都設(shè)置有用于散熱的散熱肋片；上散熱器的下端面對齊蓋在下散熱器的上端面上，并通過兩塊連接蓋板固定連接，使第一圓底反光形安裝槽的軸心線和第二圓底反光形安裝槽的軸心線分別處在半橢圓反光面的兩個焦點軸線上。本發(fā)明能使脈沖氙燈泵浦的固體激光器實現(xiàn)風(fēng)冷散熱，且其散熱和聚光系統(tǒng)小型化。
【IPC分類】H01S3/042, H01S3/131, H01S3/0915
【公開號】CN104953454
【申請?zhí)枴緾N201510363528
【發(fā)明人】李旭東, 武文濤, 馬欲飛, 閆仁鵬, 樊榮偉, 董志偉
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月29日