專利名稱：薄片激光器的激光介質冷卻裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及固體激光器，特別涉及對溫度敏感的摻Yb激活離子激光增益介質進行端面泵浦的高亮度全固態(tài)薄片激光器。
背景技術：
二極管泵浦的固體激光器(DPSSL)向高平均功率發(fā)展主要有四種構形端泵浦棒、側泵浦棒、側泵浦板條和面泵浦及邊緣泵浦薄片激光器，其中薄片激光器被近年來的研究論證為最具有發(fā)展前景的高亮度激光系統(tǒng)。它的激光光束的輸出方向與激光介質的熱梯度垂直，從理論上講能夠克服傳統(tǒng)固體激光器無法逾越的高功率與高亮度的矛盾，具有輸出光束質量接近衍射極限，輸出功率能夠發(fā)展成為平均功率數(shù)十千瓦甚至百千瓦的潛力，在軍事國防和工業(yè)領域具有極其重要的實用意義(參見S.Erhard，M.Karszewski，C.Stewen et.al，發(fā)表在OSA TOPS AdvancedSolid State Lasers 2000，34，78～84頁的論文)。根據(jù)系統(tǒng)的工作模式，激光增益介質的溫度通常需要保持在-10℃～20℃之間。為了在這種溫度下維持對激光增益介質，尤其是對受溫度影響強烈的摻Yb激活離子的激光介質進行強泵浦輻射時，良好的制冷和散熱是必須的。否則，激光材料會吸收大量的泵浦輻射而產(chǎn)生嚴重的熱效應，使激光光束質量下降，輸出功率減小，亮度降低。在薄片激光系統(tǒng)中，激光增益介質通常直接安裝在散熱制冷器上。為了保證激光元件良好的傳導冷卻，要求激光介質與散熱器之間實現(xiàn)密切緊配從而具有良好的熱接觸。傳統(tǒng)冷卻裝置通常采用多個螺釘手工硬夾固或者彈簧墊圈的機械夾固技術。由于薄片激光器的激光介質極薄，通常只有200～400μm，采用多點螺釘手工夾固的方法，如圖2所示，蓋板1與激光增益介質8之間硬機械接觸，不同螺釘4與蓋板1之間不均勻的受力極易將激光增益介質8壓碎；而采用彈簧墊圈夾固的方法，如圖3所示，通過螺釘4將蓋板1固定在紫銅夾具6上，置于其間的彈簧墊圈11的壓縮形變而施力于白寶石窗口平板7。這種方法難以將材料夾緊，激光增益介質8、銦片9與紫銅夾具6之間達不到的良好熱接觸，大量的熱沉積制約了薄片激光器向高亮度大功率的發(fā)展。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供一種薄片激光器的激光增益介質冷卻夾固裝置，以克服薄片激光介質因夾固受力不均引起的硬機械損傷和由于夾固不緊無法有效冷卻引起的熱效應問題，使薄片激光能夠獲得均勻夾固和良好冷卻效果，以適用于高亮度全固態(tài)薄片激光器發(fā)展的需要。
本發(fā)明技術解決方案如下一種薄片激光器的激光介質冷卻裝置，包括半導體熱電制冷片、激光增益介質、白寶石窗口平板和夾具，其特征在于所述的夾具是一平底的圓盤狀的內有供白寶石窗口平板滑動的滑動導軌的其口具有外螺紋的紫銅夾具，通過固定螺絲將所述的紫銅夾具固定在所述的半導體熱電制冷片上，該紫銅夾具的內底還有一薄金屬銦層，在該紫銅夾具內所述的薄金屬銦層上依次設置所述的激光增益介質、白寶石窗口平板、微型環(huán)狀密封液壓包，然后將環(huán)形帶蓋的內螺紋旋壓在所述的紫銅夾具的外螺紋而施壓于所述的微型環(huán)狀密封液壓包，通過該微型環(huán)狀密封液壓包均勻地施力將所述的白寶石窗口平板、激光增益介質緊壓在所述的薄金屬銦層上，所述的微型環(huán)狀密封液壓包外接有一液壓計。
所述的固定螺釘具有多個，等圓周均勻排列將所述的紫銅夾具固定在所述的半導體熱電制冷片上。
所述的銦層的厚度小于30微米。
所述的白寶石窗口平板的雙面鍍有對泵浦波長和激光波長都增透的寬帶增透膜并安裝在滑動導軌上。
本發(fā)明的技術效果所述環(huán)形蓋板的其內螺紋與紫銅夾具的外螺紋配合，沿螺紋旋轉所述的環(huán)形蓋板，其蓋板即可均勻地向前推進，施壓于微型環(huán)狀液壓包上，并可結合液壓計對微型環(huán)狀液壓包施加合理的壓力。
所述的固定螺釘具有多個，等圓周地排列將紫銅夾具固定在制冷裝置上，施力均勻，結合緊密。
所述的白寶石窗口平板的雙面鍍有對泵浦波長和激光波長都增透的寬帶增透膜，安裝在滑動導軌上，由液壓包均勻地向激光介質推進壓緊。
所述的銦層，厚度小于30微米，薄而均勻的覆蓋在紫銅夾具和激光介質之間，柔軟的銦層對兩者之間的硬接觸起到了很好的緩沖作用，使得熱接觸良好。
本發(fā)明結合液壓裝置和螺旋蓋板來夾固薄片激光介質的冷卻裝置，能夠有效克服在先技術的缺陷，使得薄片激光介質均勻緊配地貼緊熱沉，從而達到良好的熱傳導和冷卻效果，以實現(xiàn)高的光學效率和良好的光束質量的大功率激光輸出。


圖1為本發(fā)明的薄片激光器的激光介質冷卻裝置結構示意圖。
圖2為已有的多個螺釘手工硬機械夾固裝置結構示意圖；圖3為已有的彈簧墊圈夾固的裝置結構示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖與實施對本發(fā)明作進一步的說明。
先請參閱圖1，圖1為本發(fā)明的薄片激光器的激光介質冷卻裝置結構示意圖。由圖可見，本發(fā)明薄片激光器的激光介質冷卻裝置，包括半導體熱電制冷片10、激光增益介質8、白寶石窗口平板7和夾具6，其特征在于所述的夾具6是一平底的圓盤狀的內有供白寶石窗口平板7滑動的滑動導軌5的其口具有外螺紋的紫銅夾具6，通過固定螺釘4將所述的紫銅夾具6固定在所述的半導體熱電制冷片10上，該紫銅夾具6的內底還有一薄金屬銦層9，在該紫銅夾具6內所述的薄金屬銦層9上依次設置所述的激光增益介質8、白寶石窗口平板7、微型環(huán)狀密封液壓包2，然后將環(huán)形帶蓋1的內螺紋旋壓在所述的紫銅夾具6的外螺紋而施壓于所述的微型環(huán)狀密封液壓包2，通過該微型環(huán)狀密封液壓包2均勻地施力將所述的白寶石窗口平板7、激光增益介質8緊壓在所述的薄金屬銦層9上，所述的微型環(huán)狀密封液壓包2外接有一液壓計3。
所述的固定螺釘4具有多個，等圓周均勻排列將所述的紫銅夾具6固定在所述的半導體熱電制冷片10上。所述的銦層9的厚度小于30微米。所述的白寶石窗口平板7的雙面鍍有對泵浦波長和激光波長都增透的寬帶增透膜并安裝在滑動導軌5上。
通過螺旋蓋板1平推微型密封液壓包2，所施加的壓力均勻傳遞到白寶石窗口平板7使之緊壓激光介質8，并通過連接到液壓包上的液壓計3實時監(jiān)控施加壓力的大小，從而使薄片激光介質既能夠均勻地緊密接觸紫銅熱沉夾具5，又不會壓碎，達到良好的熱傳導和冷卻效果，進而實現(xiàn)高亮度大功率激光輸出。
權利要求
1.一種薄片激光器的激光介質冷卻裝置，包括半導體熱電制冷片(10)、激光增益介質(8)、白寶石窗口平板(7)和夾具(6)，其特征在于所述的夾具(6)是一平底的圓盤狀的內有供白寶石窗口平板(7)滑動的滑動導軌(5)的其口具有外螺紋的紫銅夾具(6)，通過固定螺釘(4)將所述的紫銅夾具(6)固定在所述的半導體熱電制冷片(10)上，該紫銅夾具(6)的內底還有一薄金屬銦層(9)，在該紫銅夾具(6)內所述的薄金屬銦層(9)上依次設置所述的激光增益介質(8)、白寶石窗口平板(7)、微型環(huán)狀密封液壓包(2)，然后將環(huán)形帶蓋(1)的內螺紋旋壓在所述的紫銅夾具(6)的外螺紋而施壓于所述的微型環(huán)狀密封液壓包(2)，通過該微型環(huán)狀密封液壓包(2)均勻地施力將所述的白寶石窗口平板(7)、激光增益介質(8)緊壓在所述的薄金屬銦層(9)上，所述的微型環(huán)狀密封液壓包(2)外接有一液壓計(3)。
2.根據(jù)權利要求1所述的薄片激光器的激光介質冷卻裝置，其特征在于所述的固定螺釘(4)具有多個，等圓周均勻排列將所述的紫銅夾具(6)固定在所述的半導體熱電制冷片(10)上。
3.根據(jù)權利要求1所述的薄片激光器的激光介質冷卻裝置，其特征在于所述的銦層(9)的厚度小于30微米。
4.根據(jù)權利要求1所述的薄片激光器的激光介質冷卻裝置，其特征在于所述的白寶石窗口平板(7)的雙面鍍有對泵浦波長和激光波長都增透的寬帶增透膜并安裝在滑動導軌(5)上。
全文摘要
一種薄片激光器的激光介質冷卻裝置，其特點是一平底的圓盤狀的內有供白寶石窗口平板滑動的滑動導軌的其口具有外螺紋的紫銅夾具，通過固定螺釘將所述的紫銅夾具固定在所述的半導體熱電制冷片上，該紫銅夾具的內底還有一薄金屬銦層，在該紫銅夾具內所述的薄金屬銦層上依次設置所述的激光增益介質、白寶石窗口平板、微型環(huán)狀密封液壓包，然后將環(huán)形帶蓋的內螺紋旋壓在所述的紫銅夾具的外螺紋而施壓于所述的微型環(huán)狀密封液壓包，所述的微型環(huán)狀密封液壓包外接有一液壓計。本發(fā)明使激光增益介質能夠均勻緊密地貼緊冷卻熱沉，改善了機械應力和冷卻的不均勻性，達到良好的冷卻效果。本發(fā)明具有結構緊湊、實用，制冷效果好等特點。
文檔編號H01S3/04GK1794522SQ20051011202
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月27日 優(yōu)先權日2005年12月27日
發(fā)明者樓祺洪, 漆云鳳, 魏運榮, 董景星 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所