一种打印激光晶体冷却热沉的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光器的冷却热沉加工技术领域，具体而言，涉及一种打印激光晶体冷却热沉的装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着高功率半导体激光器的出现，对激光晶体进行端面泵浦已经成为非常成熟的技术。在高功率端面泵浦棒状激光晶体或片状激光晶体时，由于高功率泵浦光的作用，激光晶体中存在大量的剩余热量，从而需要对其进行散热。对于棒状激光晶体，棒的冷却表面一般采用热传导的方式进行散热。
[0003]在现有高功率端面泵浦棒状激光器或者棒状激光放大器系统中，一般采用机械方式固定激光晶体圆柱棒，其将晶体固定在温控的铜散热器上。铜散热器中间为圆筒结构，其尺寸略大于激光晶体棒的直径。铜散热器从中间分成两半，也就是两个半圆筒。在装夹激光晶体时，在圆筒表面贴上一层薄的铟片，然后再把激光晶体夹在两半圆筒中间，最后将两半圆筒固定，同时带有一定的应力以保证铟片在铜散热器和激光晶体之间很好的填充。
[0004]但是，在现有的棒状激光晶体冷却热沉制备和装夹过程中，对铜散热器中间圆筒和激光晶体圆柱表面的加工公差要求非常高，才能有一个很好的匹配，从而导致了加工复杂且加工成本高；同时该现有方法通过在半圆筒和激光晶体之间夹持铟片来保证良好的接触，因而当铟片材料不均匀或者夹持应力不均衡时会导致接触不好而有空隙的存在，从而会使得整个的散热冷却效果差。同样的问题对于片状激光晶体也存在。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种打印激光晶体冷却热沉的装置及方法，本发明的装置和方法结合3D打印技术，在激光晶体表面打印多层冷却热沉，实现激光晶体和冷却热沉紧密贴合，明显提高冷却热沉的散热效果。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]一种打印激光晶体冷却热沉的装置，包括工作台、激光晶体、夹具、支撑块、激光器和送粉器；
[0008]所述夹具为柱体，包括顶靠于激光晶体两端的第一夹具和第二夹具；
[0009]所述支撑块与工作台固定连接，包括第一支撑块和第二支撑块，所述第一支撑块顶靠于所述第一夹具，所述第二支撑块顶靠于所述第二夹具。
[0010]进一步，所述夹具的与激光晶体顶靠的面将激光晶体的端面全部覆盖。
[0011]进一步，所述装置还包括控制模块，所述送粉器和激光器均与所述控制模块连接。
[0012]进一步，所述第一支撑块为第一电机，第一电机的轴与所述第一夹具固定连接，所述第一电机与所述控制模块连接。
[0013]进一步，所述装置还包括第二电机，固定连接于所述工作台上，所述第二电机的轴与所述激光器固定连接，所述第二电机与所述控制模块连接。
[0014]进一步，所述第二支撑块设有连杆，所述连杆顶靠于所述第二夹具。
[0015]进一步，所述激光晶体为圆柱状。
[0016]另，本发明还提供一种利用如上所述的装置打印激光晶体冷却热沉的方法，包括以下步骤:
[0017](I)利用夹具和支撑块将激光晶体固定；
[0018](2)激光器输出的激光光束会聚至激光晶体表面，在表面形成熔池，同时送粉器将冷却热沉的原材料送至熔池中，冷却热沉的原材料熔化后附着在激光晶体表面；
[0019](3)控制模块控制第一电机和第二电机，使第一电机带动激光晶体旋转运动，打印出冷却热沉条，第二电机带动激光器沿激光晶体长度方向运动，最终打印出一层冷却热沉；
[0020](4)将激光器或激光晶体后退上一层冷却热沉的距离，再次实施步骤(2)和(3);
[0021](5)重复实施步骤(4)，直至得到所需厚度的冷却热沉。
[0022]进一步，所述步骤(I)之前还包括对激光晶体侧面进行毛化处理的步骤。
[0023]进一步，所述冷却热沉条相互搭接。
[0024]本发明的有益效果如下:
[0025]1、本发明借鉴3D打印技术，在激光晶体表面直接打印冷却热沉，实现激光晶体表面和冷却热沉表面的紧密贴合，有效提高冷却热沉的散热效果，同时也省略了铟片和用于装夹冷却热沉的装置；
[0026]2、本发明采用多道搭接、逐层叠加的方式打印冷却热沉，可得到任意厚度的冷却热沉；
[0027]3、顶靠于激光晶体两端的夹具不仅可以夹持激光晶体，起到固定的作用，还对激光晶体的两端面进行保护，避免激光晶体两端面受到污染；
[0028]4、采用第一电机带动激光晶体旋转运动，第二电机带动激光器沿激光晶体长度方向运动，进行螺旋形打印，实现在激光晶体表面均匀的打印层状的冷却热沉，确保冷却热沉的厚度一致；
[0029]5、对激光晶体表面进行毛化处理，增大激光晶体与冷却热沉的接触面积，优化散热效果。
【附图说明】
[0030]图1为本发明打印激光晶体冷却热沉的装置整体结构示意图；
[0031]图2为本发明打印后激光晶体和冷却热沉结构示意图。
[0032]图中:1—激光晶体，11—冷却热沉，2—夹具，3—第一电机，31—第一电机轴，4—第二支撑块，41 一连杆，5一激光器，51 一激光光束，6—送粉器，61—送粉头，7一控制模块，8—工作台。
【具体实施方式】
[0033]为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0034]实施例一:
[0035]如图1所示，一种打印激光晶体冷却热沉的装置，包括工作台8、激光晶体1、第一夹具21、第二夹具22、第二支撑块4、第一电机3、第二电机9、激光器5、送粉器6和控制模块7。第二支撑块4、第一电机3、第二电机9和激光器5均固定连接于工作台8表面，激光晶体I为圆柱状，第一夹具21和第二夹具22为圆柱体，分别顶靠在激光晶体I的两端面，第一夹具21的顶靠面面积大于与其顶靠的激光晶体I端面面积，第二夹具22的顶靠面面积大于与其顶靠的激光晶体I端面面积，所述夹具的与激光晶体顶靠的2个面将激光晶体的2个端面全部覆盖。顶靠于激光晶体I两端的夹具不仅可以夹持激光晶体I，起到固定的作用，还对激光晶体I的两端面进行保护，避免激光晶体I两端面受到污染