[发明专利]水冷型双晶体普克尔盒

说明书

技术领域

本发明涉及光电开光装配封装领域，尤其涉及一种应用于高功率超快固体激光器或再生放大器的水冷型光电开关。

背景技术

激光作为重要的加工工具，在工业加工领域体现出了其特有的优势。作为激光加工领域的一个重要分支，激光精细加工广泛应用于柔性电路板制造，晶圆切割，心血管支架及太阳能电池制造等，这些领域对加工精度有极高的要求，最大限度的减少加工过程中的热扩散是提高加工精度的关键方法。大量的研究结果表明，皮秒超快激光脉冲可以有效地降低热扩散，降低加工所需的脉冲能量和平均功率，实现良好的加工效果。为提高加工效率并保证加工质量，对皮秒激光器的要求是输出高重频，高功率，高光束质量的激光脉冲。

皮秒激光器由一下几个部分组成：种子光振荡器，脉宽展宽器，再生放大器，后级通放大器，脉冲压缩器。其中再生放大器对整个系统的重复频率和单脉冲能量，输出光束质量以及整个系统的稳定性起着控制性和关键作用。其中Q开关是再生放大器的核心元件之一，利用它可以从锁模序列中选出单脉冲导入再生放大器进行放大，锁模光在再生放大器内经过多次往返之后，再利用它将放大光导出谐振腔外。目前作为Q开关的晶体很多，经过研究人员实验证明，BBO晶体普克尔盒更适合作为高重频，高功率再生放大系统的电光开关。

BBO晶体普克尔盒的1/4λ高压一般为4kV左右，这取决于所采用的晶体的长短和横截面积。晶体的横截面积越大晶体越短，所用需1/4λ高压越高。在高重复频率高高功率输出情况下，为了避免激光损伤问题发生，则振荡光斑较大，则BBO晶体的横截面积较大，所需加载的高压就更高，此时高压电源成了限制高功率激光发展的因素之一。因此人们在设计高功率高重复频率超短脉冲激光器时，一般采用截面大，长晶体或者采用两个相同普克尔盒来降低高压电源的负担。采用双普克尔盒即双晶体的办法，即将BBO晶体的长度增加为原来的二倍，所需的驱动电压值降为原来的二分之一。但到目前位置，人们所用的双晶体Q开关都是以两个普克尔盒的形式存在，缺点是体积大，占空间，同时不易调节。

同时在高功率高重频再生放大器中，由于腔内振荡峰值功率很高，在BBO晶体内会产生热效应，从而使BBO晶体发生形变，严重影响Q开关的关断效果和输出光的光束质量，同时激光系统的稳定性也会受到严重影响。因此，普克尔盒晶体中的热效应问题也是影响再生放大器提高输出功率的重要限制因素之一。所以，一款具有冷却功能的普克尔盒在高功率高重频再生放大器中是具有极大优势的。

综上所术，所谓再生放大器的重要元件之一的普克尔盒Q开关，BBO晶体普克尔盒最适合用于高功率，高重频超短脉冲激光器中。但由于该晶体的所需高的驱动电压和晶体热效应的限制，再生放大器的输出能量不能得到进一步提高。因此在本发明中，发明了一种水冷型双晶体普克尔盒。该普克尔盒采用双晶体结构，使所需驱动电压降为原来的一半，从而降低对高压驱动电源的要求；该普克尔盒采用水冷设计，能够有效带走废热，使其能够在在高功率高重频工作条件下正常运行；同时该普克尔盒采用一体式设计，与以往的双普克尔盒相比，体积大大减小，更易调节和安装，有利于整体系统的紧凑性和稳定性。

因此本发明中水冷型双晶体普克尔盒更适合用于高功率高重频再生放大器中。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种水冷型双晶体普克尔盒，通过串接使用两块BBO晶体提高实际有效通光长度，进而降低大孔径BBO晶体所需的1/4λ电压。同时双晶体结构可以提高普克尔盒的紧凑性，使得普克尔盒更易于调节和安装。水冷结构可以带走BBO进体内由高功率激光产生的热量，今儿避免了热至退偏振问题，提高普克尔盒的对比度和寿命。

本发明是这样实现的：一种水冷型双晶体普克尔盒，包括普克尔盒壳体、水冷端盖、两块BBO晶体、电极垫片、放电针、导电橡胶垫、密封O型圈组成；所述普克尔盒壳体包括上下两部分主体和两个圆形转接片组成；所述两个圆形转接片用于固定上下两部分主体；所述主体通过圆形转接片与两个水冷端盖相连接；所述两块BBO晶体被夹持在普克尔盒主体；所述两块BBO晶体的上下表面通过镀金属膜与所述电极垫片以及导电橡胶垫完好接触；所述电极垫片为正极或负极，所述导电橡胶垫为负极或正极；所述电极垫片和导电橡胶垫与放电针相连接；所述密封O型圈用于密封主体和水冷端盖之间的缝隙。

优选的，所述普克尔盒壳体、圆形转接片和水冷端盖由绝缘陶瓷或者绝缘塑料制成。

优选的，所述普克尔盒壳体的上下两部分主体内各有一个或者多个导水管。