基于藍寶石包層的片狀釹玻璃激光放大器的冷卻裝置制造方法
【專利摘要】一種基于藍寶石包層的片狀釹玻璃激光放大器的冷卻裝置，由兩條藍寶石板條、兩個銅熱沉和循環(huán)冷卻水通道三部分組成。第一藍寶石板條和第二藍寶石板條分別緊密貼合在片狀釹玻璃增益介質(zhì)的兩個通光面上，兩個銅熱沉分別設(shè)置在藍寶石板條的兩端，并與藍寶石緊密貼合。本發(fā)明可實現(xiàn)片狀釹玻璃激光放大器的高功率、高重復(fù)頻率、高光束質(zhì)量的激光脈沖放大，具有結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性好的優(yōu)點。
【專利說明】基于藍寶石包層的片狀釹玻璃激光放大器的冷卻裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及重復(fù)頻率激光放大器，特別是一種基于藍寶石包層的片狀釹玻璃激光 放大器的冷卻裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 高重復(fù)頻率是對未來慣性聚變能源（Inertial Fusion Energy,簡稱IFE)激光驅(qū) 動器的一個基本要求。采用激光二極管泵浦，利用主動冷卻替代傳統(tǒng)的被動冷卻已成為實 現(xiàn)高功率釹玻璃激光放大器重復(fù)頻率運行的重要技術(shù)途徑。目前，對于片狀激光放大器，常 用的冷卻方法是氣體冷卻，如美國勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室的Mercury激光裝置[參 考文獻 l、Bayramian A, Armstrong P, Ault E, et al. The Mercury Project:A high average power, gas-cooled laser for inertial fusion energy development[J]. Fusion Science and Technology, 2007, 52(3) :383-387.]。氣體冷卻方式雖然可以主動帶走激活材料中的 廢熱，但氣體的熱導(dǎo)率不高，散熱能力有限，而且對于設(shè)計和實驗方面都存在著復(fù)雜性和不 便性。在設(shè)計中要考慮氣體流動、氣流通道以及密封性等問題，在實驗過程中需要使用體積 龐大的氣體循環(huán)裝置，這給實驗過程帶來極大的不便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述高功率釹玻璃激光放大器中熱管理技術(shù) 的不足，提出一種基于藍寶石包層的片狀釹玻璃激光放大器的冷卻裝置，以實現(xiàn)釹玻璃激 光放大器較高重復(fù)頻率的高功率激光輸出。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：
[0005] 一種基于藍寶石包層的片狀釹玻璃激光放大器的冷卻裝置，其特點在于，包括：兩 條藍寶石板條、兩個銅熱沉及循環(huán)冷卻水通道，所述的藍寶石板條分別緊密貼合在所述的 片狀釹玻璃增益介質(zhì)的兩個通光面上，兩個銅熱沉分別設(shè)置在所述的藍寶石板條的兩端。
[0006] 所述的第一藍寶石板條和第二藍寶石板條的面尺寸均大于所述的釹玻璃增益介 質(zhì)通光面的尺寸，以形成藍寶石包層。
[0007] 所述的銅熱沉前表面帶有凹槽，該凹槽供所述的藍寶石板條的兩端緊密設(shè)置。
[0008] 所述的第一藍寶石板條和第二藍寶石板條不與所述的片狀釹玻璃增益介質(zhì)接觸 的端面鍍有對泵浦光和信號光的增透膜。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0010] 1、本發(fā)明采用熱導(dǎo)率高、光學(xué)透明性好的藍寶石作為熱沉材料，釹玻璃增益介質(zhì) 產(chǎn)生的熱量通過藍寶石板條迅速轉(zhuǎn)移到熱沉積裝置并且通過循環(huán)冷卻水迅速帶離整個系 統(tǒng)，可以實現(xiàn)高效的冷卻。
[0011] 2、本發(fā)明采用端面冷卻，溫度梯度方向與釹玻璃增益介質(zhì)表面垂直，熱量沿垂直 于增益介質(zhì)表面方向迅速被帶離系統(tǒng)，能夠明顯減小光束畸變帶來的影響，為放大器重復(fù) 頻率運行提供了基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明基于藍寶石包層的片狀釹玻璃激光放大器的冷卻裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做進一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范 圍。
[0014] 先請參閱圖1，圖1是本發(fā)明基于藍寶石包層的片狀釹玻璃激光放大器的冷卻裝 置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，本發(fā)明包括：釹玻璃增益介質(zhì)1、第一藍寶石板條2、第 二藍寶石板條3、第一銅熱沉4、第二銅熱沉5、循環(huán)冷卻水6，其中：第一藍寶石板條2和第 二藍寶石板條3分別與釹玻璃增益介質(zhì)1的兩個端面緊密貼合，第一銅熱沉4和第二銅熱 沉5分別設(shè)置于第一藍寶石板條2和第二藍寶石板條3的兩端，循環(huán)冷卻水6穿過第一銅 熱沉4和第二銅熱沉5的內(nèi)部循環(huán)冷卻水通道。
[0015] 所述的第一藍寶石板條2和第二藍寶石板條3的面尺寸均大于所述的釹玻璃增益 介質(zhì)1的通光面尺寸，以形成藍寶石包層。
[0016] 所述的第一銅熱沉4和第二銅熱沉5前表面帶有凹槽，該凹槽供所述的第一藍寶 石板條2和第二藍寶石板條3的兩端緊密設(shè)置。
[0017] 所述的第一藍寶石板條2和第二藍寶石板條3不與所述的片狀釹玻璃增益介質(zhì)1 接觸的端面鍍有對泵浦光和信號光的增透膜。
[0018] 本發(fā)明采用熱導(dǎo)率高、光學(xué)透明性好的藍寶石作為熱沉材料，釹玻璃增益介質(zhì)產(chǎn) 生的熱量通過藍寶石板條迅速轉(zhuǎn)移到熱沉積裝置并且通過循環(huán)冷卻水迅速帶離整個系統(tǒng)， 可以實現(xiàn)高效的冷卻。
[0019] 本發(fā)明采用端面冷卻，溫度梯度方向與釹玻璃增益介質(zhì)表面垂直，熱量沿垂直于 增益介質(zhì)表面方向迅速被帶離系統(tǒng)，能夠明顯減小光束畸變帶來的影響，為放大器重復(fù)頻 率運行提供了基礎(chǔ)。
[0020] 實驗表明，本發(fā)明可實現(xiàn)片狀釹玻璃激光放大器的高功率、高重復(fù)頻率、高光束質(zhì) 量的激光脈沖放大，具有結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性好的優(yōu)點。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于藍寶石包層的片狀釹玻璃激光放大器的冷卻裝置，其特征在于，包括：兩 條藍寶石板條、兩個銅熱沉及循環(huán)冷卻水通道，所述的藍寶石板條分別緊密貼合在所述的 片狀釹玻璃增益介質(zhì)的兩個通光面上，兩個銅熱沉分別設(shè)置在所述的藍寶石板條的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于藍寶石包層的片狀釹玻璃激光放大器的冷卻裝置，其特 征在于所述的第一藍寶石板條和第二藍寶石板條的面尺寸均大于所述的釹玻璃增益介質(zhì) 通光面的尺寸，以形成藍寶石包層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于藍寶石包層的片狀釹玻璃激光放大器冷卻裝置，其特征 在于所述的銅熱沉前表面帶有凹槽，該凹槽供所述的藍寶石板條的兩端緊密設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的基于藍寶石包層的片狀釹玻璃激光放大器冷卻裝 置，其特征在于所述的第一藍寶石板條和第二藍寶石板條不與所述的片狀釹玻璃增益介質(zhì) 接觸的端面鍍有對泵浦光和信號光的增透膜。
【文檔編號】H01S3/042GK104218436SQ201410500095
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】李學(xué)春, 黃文發(fā), 王江峰, 盧興華, 黃庭瑞, 汪超 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所