专利名称：一种光学材料的散热结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种散热结构，特别是关于一种光学材料的散热结构。
技术背景光学材料在诸多领域中都有广泛的应用，对于光学材料来说，当入射进入材 料中的光功率较高时，光学材料内会产生大量的热。由于光学材料的吸收率沿光 传播方向逐渐减小，因此光学材料内产生的热功率密度也沿光传播方向减小。光 学材料入射光的通光面附近的区域热量最为集中。为保证光学材料在使用过程中 的稳定性和可靠性，必须对其进行有效的散热。如图l、图2所示以普通的端面入射的固体光学材料的散热结构为例，入射光 3从光学材料1的一端注入，光学材料的侧面(周向)为散热面，整个侧面被散热 热沉2包裹。此时，从光学材料中温度沿径向分布曲线(如图3所示)可以看出， 温度在光学材料中心轴处最高，并沿径向逐渐降低。采用这种散热结构，虽然可 以使光学材料充分散热，但是也使光学材料沿通光方向上存在较大的温差，因此 通过光学材料的光的波面将发生变化。散热的目的一方面要限制光学材料内的最 高温度，以确保光学材料的稳定性和可靠性，另一方面要减小光学材料内的温差， 从而减小或控制通过光学材料的光的波面的变化。上述散热结构，虽然限制了光 学材料内的最高温度，但是却无法控制和减小光学材料内的温差。在其它光学领域，由于光学材料同样要吸收入射光，因此在光学材料内部会 有热量积累，现有技术的散热结构可以限制光学材料内的最高温度，并确保光学 材料的稳定性和可靠性，但是由于散热结构的限制，光学材料内存在温差，从而 严重恶化光学系统的输出。 发明内容针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以对光学材料内的温度分布进行 一定的控制，从而实现对光学材料内的折射率分布进行一定控制的光学材料的散热结构。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案 一种光学材料的散热结构，它 包括光学材料和用于散热的热沉，其特征在于所述的热沉仅包裹光学材料的局部区域。当光从所述光学材料的端面注入时，所述热沉包覆在所述光学材料的侧面，所述光学材料的入射端露出所述热沉的端部。在光单向注入的所述光学材料的单端露出所述热沉的端部。 在光双向注入的所述光学材料的双端露出所述热沉的端部。当光从所述光学材料的端面单向注入时，所述热沉设置在所述光学材料的输出端端部。当光从所述光学材料的侧面注入时，沿所述光学材料的轴线分段设置所述热沉。所述的光学材料的入射光功率大于10—6W，其光波为脉冲型和连续型中的一种。所述光学材料为固体，其截面形状为圆柱状和板条状中的一种。 所述热沉为透光材料或不透光材料。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明根据光学材料内 光在传导过程中的温度分布特性提供的散热结构，对热沉的尺寸和设置位置进行 了改进，因此对热量的传导进行了有效控制，从而得到了所需要的光学材料内部 的温度分布和折射率分布。2、本发明由于提供了多种方式的散热结构，因此使用中可以根据不同的情况进行选择，使用非常灵活方便。3、采用本发明散热结构的光学系统既可以满足光学材料的散热要求，确保工作的稳定性和可靠性，又能够 使得光学材料内部的温度分布与折射率分布得到控制。本发明结构简单，散热效 果好，在诸多领域都有广阔的应用前景。
图1是现有技术结构示意2是图1的侧视示意图 图3是与图2位置对应的温度分布示意图 图4是本发明实施例1结构示意图 图5是本发明实施例1温度分布示意图 图6是本发明实施例2结构示意图 图7是本发明实施例3结构示意图 图8是本发明实施例4结构示意图具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。实施例1:如图4所示，本实施例描述了单向端面注入的方式，其包括光学材料l，为光学材料散热的热沉2，入射光3从光学材料1的通光面4注入，沿轴向传播。本实施例中光学材料1的入射面附近区域不进行散热处理，热沉2只包覆光学材料1 的中后部。由于光学材料1对入射光3的吸收沿光学材料轴向逐渐下降，因此入 射面附近为高吸收区，同时产生大量的热。如果入射面附近区域没有进行散热处 理，则入射面附近的热量不能沿径向实现传导，而只能沿光学材料l轴向传导至 有热沉2包裹的区域再径向传导，并从光学材料l的侧面散出。由于入射面附近区域在径向的温度分布较为均匀，温差较小(如图5所示)，因此，如果控制热沉尺寸、入射光强度等参数，就可以实现控制光学材料l内部温度和折射率分布的 目的，进而实现对通过光学材料l的入射光或其它光束的波面变化的控制。本实 施例的散热结构使得光学材料在充分散热的同时，实现了光学材料内部热量传导 的控制，从而实现对光学材料内温度分布和折射率的控制。实施例2:如图3所示，本实施例描述了双向端面注入的方式，入射光3从光学材料1 的两个通光面4注入，沿轴向传播。光学材料1两端面附近不进行散热处理，散 热的热沉2只包覆光学材料1的中间部分。由于光学材料1对入射光3的吸收沿 光学材料l轴向、从端面至中心逐渐下降，因此注入端面附近为高吸收区，同时 产生大量的热。如果两端面附近区域没有进行散热处理，则两端面附近的热量不 能沿径向实现传导，而只能沿光学材料1轴向传导至有热沉2包裹的区域再径向 传导，并从光学材料l的侧面散出。由于两端面附近区域在径向的温度分布较为 均匀，温差较小，因此，如果控制热沉尺寸、入射光强度等参数，就可以实现控 制光学材料内部温度和折射率分布的目的，进而实现对通过光学材料1的入射光 或其它光束的波面变化的控制。本实施例的散热结构使得光学材料在充分散热的 同时，实现了光学材料内部热量传导的控制，从而实现对光学材料内温度分布和 折射率的控制。实施例3:如图4所示，本实施例描述了单向端面注入的方式，入射光3从光学材料1 的通光面4注入，沿轴向传播。光学材料1的入射端面附近不进行散热处理，散 热的热沉2与光学材料1的另一个端面接触，通过热传导实现散热。由于光学材 料1对入射光3的吸收沿光学材料轴向逐渐下降，因此入射面附近为高吸收区， 同时产生大量的热。如果在入射面附近区域没有进行散热处理，光学材料l仅通 过设置在另一个端面的热沉实现散热，则入射端面附近的热量不能沿径向实现传 导，而只能沿光学材料轴向传导至有热沉接触的区域再径向传导，并通过热沉2 散出。由于入射面附近区域在径向的温度分布较为均匀，温差较小，因此，如果控制热沉尺寸、入射光强度等参数，就可以实现控制光学材料l内部温度和折射 率分布的目的，进而实现对通过光学材料1的入射光或其它光束的波面变化的控 制。本实施例的散热结构使得光学材料l在充分散热的同时，实现了光学材料内 部热量传导的控制，从而实现对光学材料内温度分布和折射率的控制。 实施例4:如图5所示，本实施例描述了侧面注入的方式，入射光3从光学材料1的侧 面注入，沿径向传播。光学材料1进行分段散热处理，散热的热沉2只包覆光学 材料l的局部区域。由于入射光3沿径向注入，因此光学材料1对入射光的吸收 沿光学材料径向从侧面至中心逐渐下降。如果光学材料1进行分段散热处理，并 且在入射侧面附近区域没有进行散热处理，则热量在光学材料l内只能沿光学材 料轴向传递至有热沉2包裹的区域再径向传导，并从光学材料1的其它侧面散出。 由于径向的温度分布较为均匀，温差较小，因此，如果控制热沉尺寸、入射光强 度等参数，就可以实现控制光学材料内部温度和折射率分布的目的，进而实现对 通过光学材料l的入射光或其它光束的波面变化的控制。本实施例的散热结构使 得光学材料在充分散热的同时，实现了光学材料内部热量传导的控制，从而实现 对光学材料内温度分布和折射率的控制。上述各实施例中，光学材料l是固体的，其形状可以是圆柱状，也可以是板 条状，还可以是其它形状。光学材料的入射光功率大于10—6W，可以是脉冲的，也 可以是连续的；光学材料在O. lum 200mn的光谱范围内是通光的。另外光学材料 可以是一般光学材料、激光材料、非线性材料，也可以是光学玻璃、光学陶瓷、 光学塑料、半导体光学材料、激光晶体、激光玻璃、激光陶瓷，激光塑料、半导 体激光材料、非线性晶体、非线性有机材料等，还可以是不同材料组成的复合材 料。热沉2可以是透光的，也可以是不透光的。本发明列举了各种基于本发明构思的散热结构，其还可以有其它各种结构方 式，这些结构的变换不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1. 一种光学材料的散热结构，它包括光学材料和用于散热的热沉，其特征在于所述的热沉仅包裹光学材料的局部区域。
2、 如权利要求l所述的一种光学材料的散热结构，其特征在于当光从所述 光学材料的端面注入时，所述热沉包覆在所述光学材料的侧面，所述光学材料的入 射端露出所述热沉的端部。
3、 如权利要求2所述的一种光学材料的散热结构，其特征在于在光单向注 入的所述光学材料的单端露出所述热沉的端部。
4、 如权利要求2所述的一种光学材料的散热结构，其特征在于在光双向注 入的所述光学材料的双端露出所述热沉的端部。
5、 如权利要求l所述的一种光学材料的散热结构，其特征在于当光从所述 光学材料的端面单向注入时，所述热沉设置在所述光学材料的输出端端部。
6、 如权利要求l所述的一种光学材料的散热结构，其特征在于当光从所述 光学材料的侧面注入时，沿所述光学材料的轴线分段设置所述热沉。
7、 如权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种光学材料的散热结构，其特征在于所述的光学材料的入射光功率大于1(TW，其光波为脉冲型和连续型中的一种。
8、 如权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种光学材料的散热结构，其特征在于所述光学材料为固体，其截面形状为圆柱状和板条状中的一种。
9、 如权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种光学材料的散热结构，其特征在于所述热沉为透光材料。
10、 如权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种光学材料的散热结构，其 特征在于所述热沉为不透光材料。
全文摘要
本发明涉及一种光学材料的散热结构，它包括光学材料和用于散热的热沉，其特征在于所述的热沉仅包裹光学材料的局部区域。在光从光学材料的端面注入时，热沉包覆在所述光学材料的侧面，光学材料的入射端露出所述热沉的端部；在光从光学材料的端面单向注入时，热沉设置在光学材料的输出端端部；在光从光学材料的侧面注入时，沿光学材料的轴线分段设置所述热沉。本发明通过改变光学材料的散热结构，实现了光学材料热量传导的有效控制，可以得到所需的光学材料内部的温度分布和折射率分布，热稳定性好。既可以满足光学材料的散热要求，确保工作的稳定性和可靠性，又能够使得光学材料内部的温度分布与折射率分布得到控制，在诸多领域都有广阔的应用前景。
文档编号G12B15/00GK101276656SQ20071006489
公开日2008年10月1日 申请日期2007年3月28日 优先权日2007年3月28日
发明者何发红, 巩马理, 强 柳, 平 闫, 磊 黄 申请人:清华大学