一種片狀激光放大器的熱畸變補償裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種補償裝置，具體涉及一種片狀激光放大器的熱畸變補償裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在片狀釹玻璃固體激光系統(tǒng)中，由于在激光材料中普遍存在量子虧損、激發(fā)態(tài)吸收、濃度淬滅、頻率上轉(zhuǎn)換等物理過程，一部分栗浦能量轉(zhuǎn)化為熱能沉積在介質(zhì)內(nèi)部，致使介質(zhì)溫度升高，而常規(guī)意義下的散熱又要求對介質(zhì)表面進行冷卻，這使得激光材料內(nèi)部產(chǎn)生了溫度梯度和熱應(yīng)力、熱應(yīng)變，因而產(chǎn)生一系列熱效應(yīng)，由于釹玻璃熱導率低，同時固體激光系統(tǒng)重復(fù)頻率運行更會造成熱效應(yīng)的累積，會對激光系統(tǒng)的性能造成嚴重影響，一是光束質(zhì)量的破壞，二是系統(tǒng)效率的降低，三是熱應(yīng)力導致介質(zhì)斷裂的風險，制約了栗浦功率的提高，影響了激光輸出能量和重復(fù)頻率的提高。
[0003]通常情況下，利用高效率的冷卻技術(shù)進行散熱，同時結(jié)合熱效應(yīng)補償技術(shù)可以抑制由于熱效應(yīng)引起的光學畸變。對于熱致波前畸變，目前有變形鏡、折射率匹配冷卻液等措施。盡管以上的熱效應(yīng)補償技術(shù)都能取得一定的效果，但都具備不完善之處，如變形鏡的價格昂貴補償能力有限，折射率匹配配置困難等，同時也增加了片狀激光放大器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。
[0004]綜上，目前片狀釹玻璃激光放大器熱畸變這一現(xiàn)象還面臨著補償效果差，通用性低，調(diào)節(jié)難度大等一系列問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述片狀激光放大器中熱畸變補償技術(shù)的不足，提出一種片狀激光放大器的熱畸變補償裝置，以實現(xiàn)片狀激光放大器較高重復(fù)頻率的高功率激光輸出。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0007]—種片狀激光放大器的熱畸變補償裝置，所述的熱畸變補償裝置安裝在釹玻璃增益介質(zhì)的外側(cè)，其特征在于，所述的熱畸變補償裝置包括溫控機構(gòu)，所述的溫控機構(gòu)與所述的釹玻璃增益介質(zhì)間填充導熱硅脂，進而減小兩者間的接觸熱阻。
[0008]所述的溫控機構(gòu)包括環(huán)形熱沉銅塊、加熱器和絕熱體。所述的環(huán)形熱沉銅塊的孔徑與增益介質(zhì)的口徑相適配，所述的加熱器固定在環(huán)形熱沉銅塊內(nèi)，所述的絕熱體加熱器固定在環(huán)形熱沉銅塊的周緣。
[0009]所述的溫控機構(gòu)的溫度控制范圍為15 °C?200 °C。
[0010]所述的加熱器連接有溫度控制和反饋裝置。
[0011]所述的絕熱體所用的材料為聚四氟乙烯。
[0012]所述的加熱器為熱流道加熱器。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0014]1、本發(fā)明通用性高，適用于各種激光能量和光斑尺寸的片狀激光放大器的熱畸變補償。
[0015]2、本發(fā)明采用熱流道加熱器，具有功率分布均勻合理、質(zhì)量穩(wěn)定、具有良好的彎曲性和卷繞性和使用壽命長的優(yōu)點，控制精度為±0.rc，可以實現(xiàn)對增益介質(zhì)邊緣精確的溫度控制。
[0016]3、本發(fā)明采用聚四氟乙烯作為絕熱體，可以有效隔絕環(huán)形熱沉銅塊傳熱對外部器件的影響。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，圖1(a)為正視圖，圖1(b)為測試圖。
[0018]圖2是利用本發(fā)明進行熱畸變補償?shù)墓饴穲D。
[0019]圖3是熱畸變補償前后分布圖。
[0020]圖4是不同溫度下補償效果曲線圖。
[0021]其中:
[0022]I增益介質(zhì)2溫控機構(gòu) 2-1環(huán)形熱沉銅塊
[0023]2-2加熱器2-3絕熱體 3溫度控制和反饋裝置4栗浦光
[0024]5探測光 6縮束透鏡組7波前傳感器8高速氦氣
[0025]9鋁制葉片
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0027]先請參閱圖1，包括:增益介質(zhì)1、溫控機構(gòu)2、環(huán)形熱沉銅塊2-1、加熱器2-2、絕熱體2-3、溫控控制盒反饋裝置3，其中:溫控機構(gòu)與釹玻璃增益介質(zhì)間填充導熱硅脂，本實施例中增益介質(zhì)I為釹玻璃。
[0028]所述的溫控機構(gòu)2包括環(huán)形熱沉銅塊2-1、加熱器2-2和絕熱體2_3。所述的環(huán)形熱沉銅塊2-1的孔徑與增益介質(zhì)I的口徑相適配。所述的加熱器2-2固定在環(huán)形熱沉銅塊
2-1內(nèi)，所述的絕熱體2-3安裝在環(huán)形熱沉銅塊2-1的周緣。
[0029]所述的溫控機構(gòu)2的溫度控制范圍為20 °C?200 V。
[0030]所述的加熱器2-2連接有溫度控制和反饋裝置3。
[0031]所述的絕熱體2-3所用的材料為聚四氟乙烯。
[0032]所述的加熱器2-2為熱流道加熱器。
[0033]參見圖2，將本發(fā)明安裝在鋁制葉片9中，釹玻璃的摻雜濃度為2.0wt %,硬邊口徑為55mmX 55mm，厚度為1cm，高速氦氣8經(jīng)過釹玻璃增益介質(zhì)表面，將釹玻璃增益介質(zhì)沉積的廢熱帶走，高速氦氣8的氣流速度達到100m/s，壓強為4atm。栗浦光4對釹玻璃進行端面栗浦，栗浦光4的中心波長為802nm，栗浦光斑大小為43mmX43mm，栗浦光4的平均功率為36W，栗浦光4被釹玻璃全部吸收。探測光5中心波長為1053nm，探測光5經(jīng)過釹玻璃、縮束透鏡組6后進入波前傳感器7，可利用波前傳感器7測得釹玻璃的熱致波前畸變。
[0034]參見圖3和圖4，改變釹玻璃外側(cè)的溫控機構(gòu)2的溫度，由20°C加熱至70°C，對釹玻璃增益介質(zhì)產(chǎn)生的熱畸變進行補償。未加熱條件下，釹玻璃片產(chǎn)生的熱畸變分布如圖3(a)所示，補償后釹玻璃產(chǎn)生的熱畸變分布如圖3(b)所示。可以看出，圖3(b)中熱畸變圖樣遠比圖3(a)平滑許多，與此對應(yīng)，由溫度導致的折射率變化將減小，熱畸變得以補償。圖4為不同溫度下，釹玻璃增益介質(zhì)熱畸變的補償隨溫度變化的情況，由圖可知，隨著溫度升高，補償效果更加明顯。
【主權(quán)項】
1.一種片狀激光放大器的熱畸變補償裝置，其特征在于，包括溫控機構(gòu)和增益介質(zhì)，所述的溫控機構(gòu)與所述的增益介質(zhì)間填充導熱硅脂；所述的溫控機構(gòu)包括環(huán)形熱沉銅塊、加熱器和絕熱體，所述的環(huán)形熱沉銅塊的孔徑與增益介質(zhì)的口徑相適配，所述的加熱器固定在環(huán)形熱沉銅塊內(nèi)，所述的絕熱體加熱器固定在環(huán)形熱沉銅塊的周緣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種片狀激光放大器的熱畸變補償裝置，其特征在于所述的加熱器外接有溫度控制和反饋裝置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種片狀激光放大器的熱畸變補償裝置，其特征在于，所述的增益介質(zhì)為釹玻璃或其他晶體。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種片狀激光放大器的熱畸變補償裝置，其特征在于，所述的加熱器為熱流道加熱器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種片狀激光放大器的熱畸變補償裝置，其特征在于，所述的絕熱體所用材質(zhì)為聚四氟乙烯。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種片狀激光放大器的熱畸變補償裝置，包括溫控機構(gòu)和增益介質(zhì)，所述的溫控機構(gòu)與所述的增益介質(zhì)間填充導熱硅脂；所述的溫控機構(gòu)包括環(huán)形熱沉銅塊、加熱器和絕熱體，所述的環(huán)形熱沉銅塊的孔徑與增益介質(zhì)的口徑相適配，所述的加熱器固定在環(huán)形熱沉銅塊內(nèi)，所述的絕熱體加熱器固定在環(huán)形熱沉銅塊的周緣。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、易于裝配、通用性高、適用各種激光能量和光斑尺寸的片狀激光放大器的熱畸變補償，提高了片狀激光放大器的熱管理效果，并能進行實時調(diào)節(jié)，可以減小片狀激光放大器在重復(fù)頻率運行時的熱波前畸變，補償效果好。
【IPC分類】H01S3/042
【公開號】CN105207045
【申請?zhí)枴緾N201510680936
【發(fā)明人】黃文發(fā), 李學春, 王江峰, 盧興華, 黃庭瑞, 汪超
【申請人】中國科學院上海光學精密機械研究所
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月19日