一种端面水冷激光头装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于重复频率运转的激光系统领域，具体涉及一种端面水冷激光头装置。
【背景技术】
[0002]激光器运行时会产生废热，造成激光介质的温度升高，影响激光器的转换效率，而不均匀的温度分布还会导致介质内部折射率分布不均匀并产生热应力引起介质形变，双折射等效应影响激光的光束质量。
[0003]目前对激光介质的冷却方式有侧面冷却方式，这种方式要求激光介质的直径在毫米量级，并且由于热流方向以及由此形成的热梯度与激光通光方向垂直，在通光面形成的热梯度直接作用于激光，对控制光束质量不利。
[0004]还有一种方法是Zigzag构型，这种冷却方式可采用较大尺寸的介质，但是热梯度仍然和激光方向垂直，不利于控制光束质量。
[0005]还有一种方法是正向泵浦的端面水冷激光头，这种冷却方式由于泵浦端远离冷却端，导致介质的沿着通光方向的热梯度较大，不利于介质整体温度的控制。
【实用新型内容】
[0006]为解决上述问题，本实用新型提供一种端面水冷激光头装置，具体的技术方案如下:
[0007]一种端面水冷激光头装置，包括外框、外部导流管、激光介质、激光介质支撑框、玻璃窗口、窗口支撑框、水流匀化器；所述外部导流管固定在外框的上下两端，且外框的上下两端内部设置有空槽，与外部导流管相连通；所述激光介质支撑框固定在外框的中间内部位置，所述激光介质设置在激光介质支撑框左侧，所述窗口支撑框固定在外框的左侧面上，所述玻璃窗口固定在玻璃支撑框中间位置；所述激光介质和玻璃窗口之间、激光介质支撑框和外框之间留有间隙，与外框上下两端内部的空槽，共同构成内部导流槽；所述水流匀化器设置有两个，位于内部导流槽和外部导流管之间。
[0008]进一步，所述外部导流管设置有圆形管状的出口。
[0009]进一步，所述激光介质为晶体或玻璃中的任何一种。
[0010]进一步，所述激光介质左侧表面镀有对泵浦光高透过率和对激光高反射率的光学薄膜，右侧表面镀有对激光高透过率的光学薄膜。
[0011]进一步，所述激光介质支撑框中间设置有圆形通孔，所述激光介质和激光介质支撑框之间通过胶黏固定。
[0012]进一步，所述激光介质和玻璃窗口之间间隙厚度在I?3_。
[0013]进一步，所述玻璃窗口表面镀有对泵浦光高透过率的光学薄膜，且玻璃窗口和玻璃窗口支撑框通过胶黏固定。
[0014]进一步，所述水流匀化器上均匀分布有圆形的通孔，通孔直径为I?3_。
[0015]进一步，所述水流匀化器上相邻的通孔中心距离为通孔直径的1.2?2倍。
[0016]本实用新型的有益效果:
[0017]1、激光介质为内部导流槽的一个密封面，内部导流槽内的水流对激光介质进行面冷却，使激光介质冷却更充分。
[0018]2、内部导流槽和外部导流管之间设置有水流匀化器，使内部导流槽中水流更加均匀，从而对激光介质的冷却更加均匀，防止激光介质产生横向热梯度。
[0019]3、泵浦激光和发射激光分别从激光介质两面进行入射，避免了泵浦激光对入射激光的光路干涉。
【附图说明】
[0020]附图1为本实用新型整体结构示意图；
[0021]附图2为本实用新型剖面结构示意图。
[0022]附图中:1为外框、2为外部导流管、3为激光介质、4为激光介质支撑框、5为玻璃窗口、6玻璃窗口支撑框、7为水流匀化器
【具体实施方式】
[0023]为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的附图，对本实用新型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。
[0024]一种端面水冷激光头装置，包括外部导流管、外框以及与外框相连接激光介质、激光介质支撑框、玻璃窗口、玻璃窗口支撑框，外框和激光介质、激光介质支撑框、玻璃窗口共同构成内部导流槽，与外部导流管相连通，使水流流通，以便冷却激光介质；激光介质与水流呈面接触，使激光介质冷却更充分；内部导流槽和外部导流管之间设置有水流匀化器，使内部导流槽中水流更加均匀，从而对激光介质的冷却更加均匀，防止激光介质产生横向热梯度；另外，泵浦激光和发射激光分别从激光介质两面进行入射，避免了泵浦激光对发射激光的光路干涉。
[0025]下面结合附图和较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。
[0026]实施例一:
[0027]如图1和图2所示，一种端面水冷激光头装置，包括外框1、外部导流管2、激光介质3、激光介质支撑框4、玻璃窗口 5、窗口支撑框6、水流勾化器7 ;所述外部导流管2固定在外框I的上下两端，且外框I的上下两端内部设置有空槽，与外部导流管2相连通；所述激光介质支撑框4固定在外框I的中间内部位置，所述激光介质3设置在激光介质支撑框4左侧，所述窗口支撑框6固定在外框7的左侧面上，所述玻璃窗口 5固定在玻璃支撑框6中间位置；所述激光介质3和玻璃窗口 5之间、激光介质支撑框4和外框I之间留有间隙，与外框I上下两端内部的空槽，共同构成内部导流槽，内部导流槽和外部导流管2相互连通，使水从一端的外部导流管2流进内部导流槽从另一端外部导流管2流出，激光介质3为内部导流槽的一个密封面，内部导流槽内的水流对激光介质3进行面冷却，相较于现有的侧面冷却的方式而言，面冷却使激光介质3冷却更充分；所述水流匀化器7设置有两个，位于内部导流槽和外部导流管2之间，使内部导流槽中水流更加均匀，从而对激光介质3的冷却液更加均匀，防止激光介质3产生横向热梯度。
[0028]实施例二:
[0029]如图1和图2所示，根据实施例一所说明的一种端面水冷激光头装置，所述外部导流管2设置有圆形管状的出口，可以连接水管，内部为水槽，以保证水流的正常流通，所述激光介质3为晶体或玻璃中的任何一种，如Yb = YAG晶体或者是玻璃，其主要作用是用来吸收泵浦激光和发射激光，使发射激光在激光介质3内获得增益；所述激光介质3左侧表面镀有对泵浦光高透过率和对发射激光高反射率的光学薄膜，右侧表面镀有对发射激光高透过率的光学薄膜，泵浦激光和发射激光分别从激光介质两侧不同的面进行入射，避免了泵浦激光对发射激光的光路干涉，有利于光路的摆放，根据激光介质3对泵浦吸收的情况，如果吸收效果不是很好，也可在右侧表面上镀一层对泵浦激光高反射率的膜；所述激光介质支撑框4中间设置有圆形通孔，发射激光从瞳孔射入到激光介质3上，所述激光介质3和激光介质支撑框4之间通过胶黏固定，所述的胶黏是具有防水性能的胶，也可通过螺栓等固定，但必须保证激光介质3和激光介质支撑框4之间的密封性良好，以防有水漏出。
[0030]实施例三:
[0031]如图1和图2所示，根据实施例二所说明的一种端面水冷激光头装置，所述激光介质3和玻璃窗口之5间间隙厚度在I?3_，间隙过厚会影响泵浦激光的入射，间隙过窄又达不到冷却激光介质3和泵浦激光的目的，在实际操作中，最佳的间隙厚度为Imm;所述玻璃窗口 5表面镀有对泵浦光高透过率的光学薄膜，保证泵浦激光能够充分透过玻璃窗口 5，减小能量损失，且玻璃窗口 5和玻璃窗口支撑框6通过胶黏固定，同样是用具有防水性的胶进行粘连，也可用螺栓，但必须保证密封性良好；所述水流匀化器7上均匀分布有圆形的通孔，通孔直径为I?3mm，通径过大会达不到匀化水流的作用，水流过小可能阻碍水的流通，所述水流匀化器7上相邻的通孔中心距离为通孔直径的1.2?2倍，保证了水流匀化器7上通孔分布密度在合适的范围内，通径分布过于密集不利于对水流的匀化作用，分布过于稀疏则不利于水流的流动，影响激光介质3的散热。
[0032]以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。
【主权项】
1.一种端面水冷激光头装置，包括外框、外部导流管、激光介质、激光介质支撑框、玻璃窗口、窗口支撑框、水流匀化器；其特征在于，所述外部导流管固定在外框的上下两端，且外框的上下两端内部设置有空槽，与外部导流管相连通；所述激光介质支撑框固定在外框的中间内部位置，所述激光介质设置在激光介质支撑框左侧，所述窗口支撑框固定在外框的左侧面上，所述玻璃窗口固定在玻璃支撑框中间位置；所述激光介质和玻璃窗口之间、激光介质支撑框和外框之间留有间隙，与外框上下两端内部的空槽，共同构成内部导流槽；所述水流匀化器设置有两个，位于内部导流槽和外部导流管之间。
2.根据权利要求1所述的端面水冷激光头装置，其特征在于，所述外部导流管设置有圆形管状的出口。
3.根据权利要求1所述的端面水冷激光头装置，其特征在于，所述激光介质为晶体或玻璃中的任何一种。
4.根据权利要求3所述的端面水冷激光头装置，其特征在于，所述激光介质左侧表面镀有对泵浦光高透过率和对激光高反射率的光学薄膜，右侧表面镀有对激光高透过率的光学薄膜。
5.根据权利要求1所述的端面水冷激光头装置，其特征在于，所述激光介质支撑框中间设置有圆形通孔，所述激光介质和激光介质支撑框之间通过胶黏固定。
6.根据权利要求1所述的端面水冷激光头装置，其特征在于，所述激光介质和玻璃窗口之间间隙厚度在I?3mmο
7.根据权利要求1所述的端面水冷激光头装置，其特征在于，所述玻璃窗口表面镀有对泵浦光高透过率的光学薄膜，且玻璃窗口和玻璃窗口支撑框通过胶黏固定。
8.根据权利要求1所述的端面水冷激光头装置，其特征在于，所述水流匀化器上均匀分布有圆形的通孔，通孔直径为I?3_。
9.根据权利要求8所述的端面水冷激光头装置，其特征在于，所述水流匀化器上相邻的通孔中心距离为通孔直径的1.2?2倍。
【专利摘要】本实用新型属于重复频率运转的激光系统领域，具体涉及一种端面水冷激光头装置，包括外框、外部导流管、激光介质、激光介质支撑框、玻璃窗口、窗口支撑框、水流匀化器；所述激光介质和玻璃窗口之间、激光介质支撑框和外框之间留有间隙，与外框上下两端内部的空槽，共同构成内部导流槽；所述水流匀化器设置有两个，位于内部导流槽和外部导流管之间。本实用新型中水从一端的外部导流管流经内部导流槽，再从另一端的外部导流管流出，水流经激光介质表面，对激光介质进行面冷却，且水流均匀，冷却面积大，冷却效果更好。
【IPC分类】H01S3-042
【公开号】CN204315905
【申请号】CN201420856477
【发明人】蒋新颖, 郑建刚, 王振国, 严雄伟, 张君, 蒋学君, 张雄军, 吴登生, 田晓琳, 康民强, 李明中, 朱启华, 郑奎兴, 粟敬钦, 胡东霞
【申请人】中国工程物理研究院激光聚变研究中心
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月30日