專利名稱：二極管泵浦固體激光器中晶體熱管熱沉制冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種二極管泵浦固體激光器，特別是二極管泵浦固體 激光器中晶體熱管熱沉制冷裝置。
背景技術(shù)：
在二極管泵浦固體激光器(DPL)中，用一定能量波長為808nm的激 光泵浦Nd:YAG晶體，產(chǎn)生波長為1064mn的激光。Nd:YAG晶體所吸收 的泵浦光能量中，并不能完全轉(zhuǎn)換成波長為1064nm的激光能量輸出，大 部分轉(zhuǎn)換為熱量作用于晶體，其中，除了可被合理利用的部分外，大部分 熱量應(yīng)及時地被冷源吸收，才能使輸出功率不受影響。
現(xiàn)有的二極管泵浦固體激光器中，晶體傳導(dǎo)熱的方式是通過包裹在晶 體圓周面上的銦皮將晶體內(nèi)累積起來的大部分熱量傳到上下熱沉上，再由 上下熱沉將熱傳導(dǎo)到半導(dǎo)體制冷器件(TEC)進(jìn)行制冷。上下熱沉為實心 無氧銅材料，它一方面作為晶體支撐件，另一方面介于棒狀晶體與TEC之 間作為熱沉，將晶體累積起來的熱量向TEC冷端傳導(dǎo)。無論是結(jié)構(gòu)上和效 能上對于一般的二極管泵浦固體激光器都是非常理想的。
然而隨著對更大功率泵浦源的使用，采用這種結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出來的問題明 顯起來，雖然無氧銅是導(dǎo)熱率較高的材料，仍然存在著一定的熱阻，使熱 傳導(dǎo)的效率不能有效提高，無法將激光晶體內(nèi)高密度廢熱有效傳導(dǎo)至冷 源，嚴(yán)重影響了二極管泵浦固體激光器輸出功率提升。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種二極管泵浦固體激光器中晶體熱管熱 沉制冷裝置，它的熱沉熱阻小，適用于大功率二極管泵浦固體激光器，能 及時將激光晶體內(nèi)的高密度廢熱傳導(dǎo)至冷源。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，設(shè)計一種二極管泵浦固體激光器中 晶體熱管熱沉制冷裝置，它包括固定在泵浦固體激光器中的棒狀晶體1，
其特征是棒狀晶體1的外層固定有用于傳導(dǎo)棒狀晶體1表面熱量的熱管 熱沉，熱管熱沉與半導(dǎo)體制冷器件冷端面連接。
所述的熱管熱沉與棒狀晶體1之間有過渡銦皮2包裹層。
所述的熱管熱沉包括上熱管熱沉3、下熱管熱沉4，上熱管熱沉3與下熱管熱沉4中間各留有空腔，與銦皮2包裹的棒狀晶體1壓緊面各有半圓壓槽。
所述的上熱管熱沉3與下熱管熱沉4四周有連接孔。
所述的上熱管熱沉3與下熱管熱沉4半圓壓槽的另一面為平面。
所述的上熱管熱沉3與下熱管熱沉4空腔內(nèi)充液態(tài)工質(zhì)。
所述的熱管熱沉為上下結(jié)構(gòu)，上熱管熱沉3和下熱管熱沉4將棒狀晶 體1夾持，熱管熱沉與棒狀晶體1之間有過渡銦皮2;上熱管熱沉3上端 面與上半導(dǎo)體制冷器5面連接，下熱管熱沉4下端面與下半導(dǎo)體制冷器6 面連接。
本實用新型由于采用熱管來替代實心熱沉，雖然材料都使用高導(dǎo)熱率 無氧銅，由于熱管是一種具有極高熱導(dǎo)的裝置，它的熱阻遠(yuǎn)小于銅。比如， 管狀熱管用水作工質(zhì)，在15(TC下運行，其導(dǎo)熱率為銅的幾百倍。因此， 熱管的傳熱能力非常強，特別適用于小體積內(nèi)產(chǎn)生的高密度熱量向大體積 內(nèi)擴散，這正是激光晶體在大功率泵浦時所產(chǎn)生的高密度熱量迅速向外擴 散所需要的。此外，熱管蒸發(fā)段位置不受限制，即蒸發(fā)段和冷凝段在位置 上是可逆的，因而熱管可以在任何方位下使用，它都能沿蒸發(fā)段向冷凝段 傳遞熱量。不管將熱管擺置成何種姿態(tài)，它都能沿發(fā)熱中心向外呈輻射狀 散熱，這就為晶體向外全方位散熱創(chuàng)造了條件。


下面對結(jié)合實施例附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明a
圖i是本實用新型實施例結(jié)構(gòu)示意分解圖2是上下熱管熱沉結(jié)構(gòu)分解示意圖3是上下熱管熱沉結(jié)構(gòu)示意圖4A是熱管傳導(dǎo)熱原理圖4B是熱管傳熱熱流圖。
圖中1、棒狀晶體；2、銦皮3、上熱管熱沉4、下熱管熱沉；5、上 半導(dǎo)體制冷器；6、下半導(dǎo)體制冷器；7、液態(tài)工質(zhì)；8、熱管熱沉主殼體; 9、吸液芯；10、熱管熱沉密封蓋。
具體實施方式
如圖1所示，固定在二極管泵浦固體激光器中的棒狀晶體1的外層固 定有用于傳導(dǎo)棒狀晶體表面熱量的熱管熱沉。熱管熱沉為上下結(jié)構(gòu)，上熱
管熱沉3和下熱管熱沉4將棒狀晶體1夾持，熱管熱沉與棒狀晶體1之間 有過渡銦皮2;上熱管熱沉3上端面與上半導(dǎo)體制冷器5面連接，下熱管 熱沉4下端面與下半導(dǎo)體制冷器6面連接。
如圖2和圖3所示，上下熱管熱沉為上下對稱結(jié)構(gòu)，上下兩部分通過 螺釘緊固。上下熱管熱沉四周有連接孔供上下連接。上下熱管熱沉主殼體 8中間均為空腔，空腔內(nèi)充有液態(tài)工質(zhì)7，空腔周圍有吸液芯9。空腔的形 狀和尺寸以棒狀晶體1大小為設(shè)計條件。原則是以棒狀晶體1固定和散熱 充分為前提。本實用新型實施例中上下熱管熱沉下端面的寬度方向尺寸與 棒狀晶體l相等。空腔為柱狀體。為了固定棒狀晶體l，上熱管熱沉3下 端面有與棒狀晶體1圓周面配合的半圓槽，下熱管熱沉4上端面有與棒狀 晶體1圓周面配合的半圓槽；上下熱管熱沉通過連接孔連接后，上熱管熱 沉3下端面的半圓槽和下熱管熱沉4上端面的半圓槽合成與棒狀晶體1一 致的空間。
圖4A和圖4B是熱管傳導(dǎo)熱原理圖和熱流示意圖。熱管由液體工質(zhì)7、 管殼和管芯組成，液體工質(zhì)7在一處吸熱蒸發(fā)為蒸氣，管內(nèi)蒸氣流向冷凝 段，在冷凝段放熱凝結(jié)后，液體通過管芯從冷凝段回流到蒸發(fā)段，完成一 次工作循環(huán)。
發(fā)生在熱管中的過程有三 一，被泵浦晶體中所產(chǎn)生的熱量使與之接 觸部分(蒸發(fā)端)管內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)7氣化；二，氣態(tài)工質(zhì)7向冷凝段運動， 在冷凝段液化釋放潛熱；三，冷凝液體靠管芯的毛吸力回流到蒸發(fā)段。這 三個過程都是連續(xù)同時進(jìn)行的。
權(quán)利要求1、二極管泵浦固體激光器中晶體熱管熱沉制冷裝置，它包括固定在泵浦固體激光器中的棒狀晶體(1)，其特征是棒狀晶體(1)的外層固定有用于傳導(dǎo)棒狀晶體(1)表面熱量的熱管熱沉，熱管熱沉與半導(dǎo)體制冷器件冷端面連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管泵浦固體激光器中晶體熱管熱沉制 冷裝置，其特征是所述的熱管熱沉與棒狀晶體(1)之間有過渡銦皮(2) 包裹層。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管泵浦固體激光器中晶體熱管熱沉制冷裝置，其特征是所述的熱管熱沉包括上熱管熱沉G)、下熱管熱沉(4)，上熱管熱沉(3)與下熱管熱沉(4)中間各留有空腔，與銦皮(2)包裹 的棒狀晶體(1)壓緊面各有半圓壓槽。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的二極管泵浦固體激光器中晶體熱管熱沉制 冷裝置，其特征是所述的上熱管熱沉(3)與下熱管熱沉(4)四周有連 接孔。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的二極管泵浦固體激光器中晶體熱管熱沉制 冷裝置，其特征是所述的上熱管熱沉(3)與下熱管熱沉(4)半圓壓槽 的另一面為平面。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的二極管泵浦固體激光器中晶體熱管熱沉制 冷裝置，其特征是所述的上熱管熱沉(3)與下熱管熱沉(4)空腔內(nèi)充 液態(tài)工質(zhì)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管泵浦固體激光器中晶體熱管熱沉制冷裝置，其特征是所述的熱管熱沉為上下結(jié)構(gòu)，上熱管熱沉(3)和下熱管熱沉(4)將棒狀晶體(1)夾持，熱管熱沉與棒狀晶體(1)之間有 過渡銦皮(2);上熱管熱沉(3)上端面與上半導(dǎo)體制冷器(5)面連接， 下熱管熱沉(4)下端面與下半導(dǎo)體制冷器(6)面連接。
專利摘要本實用新型涉及一種二極管泵浦固體激光器，特別是二極管泵浦固體激光器中晶體熱管熱沉制冷裝置，它包括固定在泵浦固體激光器中的棒狀晶體(1)，其特征是棒狀晶體(1)的外層固定有用于傳導(dǎo)棒狀晶體(1)表面熱量的熱管熱沉，熱管熱沉與半導(dǎo)體制冷器件冷端面連接。它的熱沉熱阻小，適用于大功率二極管泵浦固體激光器，能及時將激光晶體內(nèi)的高密度廢熱傳導(dǎo)至冷源。
文檔編號H01S3/042GK201181808SQ200720126080
公開日2009年1月14日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者文建國, 李兵斌, 王石語, 蔡德芳, 振 過 申請人:西安電子科技大學(xué)