一种锥形晶体夹具的散热结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种锥形晶体夹具的散热结构，包括夹具热沉以及设于夹具热沉上的锥形通孔，所述的锥形通孔内安装有用于夹持激光晶体的一对锥形晶体夹具，夹具热沉外安装有用于紧固锥形晶体夹具的夹具压板；本实用新型能够完美的解决传统晶体夹具单侧TEC制冷器温控不均匀以及晶体夹具安装不便等问题，此外还能够释放锥形晶体夹具在安装过程中对晶体产生的部分应力。
【专利说明】一种锥形晶体夹具的散热结构
【技术领域】
[0001]本实用新型属于激光晶体温度控制领域，尤其涉及高功率固体激光器端面泵浦激光晶体的夹持结构和温控结构。
【背景技术】
[0002]随着激光技术的不断发展，固体激光器的应用范围和应用前景呈现快速发展的态势，尤其是高功率固体激光器的市场需求更是直线增加，不言而喻高功率固体激光器的发展势在必行。
[0003]激光晶体在端面泵浦模式下，泵浦光照射激光晶体一方面产生一定波长的激励光，另一方面由于晶体基质材料本身对光能量的吸收、量子亏损、能量跃迁等物理机制必定产生废热，导致晶体温度上升。激光晶体内部温度的变化最终导致晶体热变形，热透镜效应，严重时将导致晶体破损。
[0004]因此对于固体激光器而言，晶体温度的波动同时导致激光器输出波长发生漂移，严重影响激光器的性能。激光晶体的温控成为激光器中的重要的技术，尤其是高功率固体激光器，或者双端泵浦的激光晶体，温控成为高功率激光输出的限制因素。
实用新型内容
[0005]本实用新型为了弥补以上的不足，提出一种能够有效地减小晶体夹具与夹具热沉之间的接触热阻，进而对激光晶体高效温控的锥形晶体夹具的散热结构。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种锥形晶体夹具的散热结构，包括夹具热沉以及设于夹具热沉上的锥形通孔，所述的锥形通孔内安装有用于夹持激光晶体的一对锥形晶体夹具，夹具热沉外安装有用于紧固锥形晶体夹具的夹具压板。
[0007]所述的一种锥形晶体夹具的散热结构，其夹具热沉上设有位于锥形通孔下方的热阻均衡孔。所述的热阻均衡孔为圆孔或方孔。锥形孔和热阻均衡孔之间切割有间隙。
[0008]所述的一种锥形晶体夹具的散热结构，其锥形晶体夹具长度大于激光晶体。所述的锥形晶体夹具内部开有与激光晶体外形适配的槽。槽截面为三角形或半圆形。
[0009]所述的一种锥形晶体夹具的散热结构，其锥形晶体夹具锥底一侧的端面设有伸出部。所述的夹具压板上开设有与伸出部适配的开孔。
[0010]本实用新型的有益效果是:能够完美的解决传统晶体夹具单侧TEC制冷器温控不均匀以及晶体夹具安装不便等问题，此外还能够释放锥形晶体夹具在安装过程中对晶体产生的部分应力。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型第一实施例的剖视图；
[0012]图2是本实用新型第二实施例的结构示意图；
[0013]图3是本实用新型第三实施例的结构示意图。
[0014]各附图标记为:01—夹具热沉，02—锥形晶体夹具，03—激光晶体，04—夹具压板。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0016]实施例一
[0017]参照图1所示，本实用新型公开了一种锥形晶体夹具的散热结构，包括夹具热沉01以及设于夹具热沉01上的锥形通孔，用于与锥形晶体夹具02配合并将热量转移到周围空气中或通过TEC制冷器保持夹具热沉OI恒定温度，所述的锥形通孔内安装有用于夹持激光晶体03的形状相同的一对锥形晶体夹具02，通过与夹具热沉01的热接触维持恒定的温度，锥形晶体夹具02长度略大于内部夹持的激光晶体03，锥形晶体夹具02内部开有与激光晶体03外形适配的槽，这样两个锥形晶体夹具02合并后槽的形状与需要夹持的激光晶体03外形保持相同，所述的槽截面为三角形或半圆形，这样两个锥形晶体夹具02合并后内部就具有了长方体和圆台形的容置空间，夹具热沉01外通过螺钉安装有用于机械紧固锥形晶体夹具02的夹具压板04，所述的夹具热沉01上设有位于锥形通孔下方的热阻均衡孔，用于平衡热沉内部热阻，所述的热阻均衡孔为圆孔或方孔，所述的锥形孔和热阻均衡孔之间切割有间隙，用于释放锥形晶体夹具02安装过程中产生的应力，锥形晶体夹具02锥底一侧的端面设有伸出部，夹具压板04上开设有与伸出部适配的开孔，这样两个锥形晶体夹具02合并后伸出部与开孔配合，可通过转动开孔来调节激光晶体03的方位角度。
[0018]在使用过程中通过一对锥形晶体夹具02将激光晶体03固定在其内部紧紧夹持，然后将其安装到夹具热沉01相应的锥形孔内，通过夹具压板04及紧固螺钉将锥形晶体夹具02紧固，为了减小接触热阻提高传热效果，在激光晶体03与锥形晶体夹具02接触面包裹一层铟箔、铝箔或液态金属热界面材料，并将合并的一对锥形晶体夹具02与夹具热沉01的接触面包裹一层铟箔、铝箔或液态金属热界面材料等，一般在激光器调试过程需要通过夹具压板04转动与之配合的一对锥形晶体夹具02调节夹持的激光晶体03的方位角度使激光输出能量最大。
[0019]本散热结构能够释放激光晶体在泵浦光作用下产生的热量，以维持激光晶体恒定的工作温度，保证激光器的稳定工作，较传统的晶体夹具能够显著地改善接触条件，减小接触热阻，明显增加散热结构的散热效率，保证晶体内部的热分布均匀以及激光器能量输出及波长稳定，同时该实用新型具有方便安装、易于调试、适合批量生产等特点。
[0020]实施例二
[0021]与实施例一的不同之处在于:
[0022]激光晶体03的三维尺寸为3mmX3mmX20mm;夹具热沉01的长度为20mm，锥形孔一端直径为6mm，另一端直径为10mm，形成锥度α =1/5的锥形孔，锥形孔下方间隙宽度为1mm，间隙下方设有直径为6mm的热阻均衡孔；与锥形孔对应的锥形晶体夹具02是一端直径6mm、另一端直径12mm的半圆台，内部为3mmX3mm的等边三角形开槽用于夹持激光晶体03,端面伸出Imm的5mmX5mm的等边三角形；合并一对锥形晶体夹具02之后内部形成3mmX3mm的晶体夹持孔,端面伸出部分形成5mmX5mm的正方形。夹具压板04内设有5mmX 5mm的通孔与锥形晶体夹具02配合，用于调节夹持的激光晶体03的方位角度。
[0023]在本实施例中夹具热沉01与锥形晶体夹具02采用铜材质，为了减小接触热阻提高传热效果，在激光晶体03与锥形晶体夹具02接触面涂覆薄层液态金属热界面材料，并将合并的一对锥形晶体夹具与夹具热沉的接触面同样涂覆薄层液态金属热界面材料，在液态金属热界面材料涂覆过程保证液态金属不会流失到激光晶体03端面。
[0024]实施例三
[0025]与实施例一的不同之处在于:
[0026]激光晶体03为直径3mm、长度20mm的圆柱体；夹具热沉01长度为20mm,锥形孔的尺寸为一端直径为6mm，另一端直径为11mm，形成锥度α =1/4的锥形孔，锥形孔下方间隙宽度为1mm，间隙下方设有6mmX6mm的热阻均衡孔；与锥形孔对应的锥形晶体夹具02为一端直径6_、另一端直径为12_的半圆台，内部为直径为3_的半圆孔开槽，用于夹持激光晶体03,端面伸出Imm的5mmX5mm的等边三角形,合并一对锥形晶体夹具02之后内部形成直径为3mm的晶体夹持孔,端面伸出部分形成5mmX5mm的正方形。夹具压板04内设有5mmX 5mm的通孔与锥形晶体夹具02配合，用于调节夹持的激光晶体03的方位角度。
[0027]在本实施例中夹具热沉01与锥形晶体夹具02采用铝材质，为了减小接触热阻提高传热效果，在激光晶体03与锥形晶体夹具02接触面包裹厚度为0.1mm的铟箔，并将合并的一对锥形晶体夹具与夹具热沉的接触面同样包裹厚度为0.1mm的铟箔。
[0028]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种锥形晶体夹具的散热结构，其特征在于:包括夹具热沉(Ol)以及设于夹具热沉(01)上的锥形通孔，所述的锥形通孔内安装有用于夹持激光晶体(03)的一对锥形晶体夹具(02)，夹具热沉(01)外安装有用于紧固锥形晶体夹具(02)的夹具压板(04)。
2.根据权利要求1所述的一种锥形晶体夹具的散热结构，其特征在于，所述的夹具热沉(01)上设有位于锥形通孔下方的热阻均衡孔。
3.根据权利要求2所述的一种锥形晶体夹具的散热结构，其特征在于，所述的热阻均衡孔为圆孔或方孔。
4.根据权利要求3所述的一种锥形晶体夹具的散热结构，其特征在于，所述的锥形孔和热阻均衡孔之间切割有间隙。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种锥形晶体夹具的散热结构，其特征在于，所述的锥形晶体夹具(02)长度大于激光晶体(03)。
6.根据权利要求5所述的一种锥形晶体夹具的散热结构，其特征在于，所述的锥形晶体夹具(02)内部开有与激光晶体(03)外形适配的槽。
7.根据权利要求6所述的一种锥形晶体夹具的散热结构，其特征在于，所述的槽截面为三角形或半圆形。
8.根据权利要求7所述的一种锥形晶体夹具的散热结构，其特征在于，所述的锥形晶体夹具(02 )锥底一侧的端面设有伸出部。
9.根据权利要求7所述的一种锥形晶体夹具的散热结构，其特征在于，所述的夹具压板(04)上开设有与伸出部适配的开孔。
【文档编号】H01S5/024GK204243451SQ201420601271
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】葛浩山, 刘在洲, 孙峰, 项能全 申请人:中国船舶重工集团公司第七一七研究所