[发明专利]一种晶体水冷结构装置

说明书

本公开提供了一种晶体水冷结构装置，应用于高功率全固态激光器，包括固定在一起的上结构与下结构，上结构与下结构配合形成晶体放置处，用于固定晶体，上结构与下结构分别进行水循环，下结构开有激光通孔，用于吸收未被晶体吸收的残余泵浦光。本公开通过采用逐渐变窄的激光通孔，使得未被晶体吸收的残余泵浦光在通孔内最大被吸收，让残余泵浦光尽量少的影响后面的光路，大大减低了后面光学元件的热效应现象，并将由此产生的热量从下结构矩形块部分传递给下结构梯形块部分，通过水冷将热量散发掉，而对晶体控温的影响几乎可以忽略。相比于加冷却装置(风冷、水冷)控制腔内温度，该方式对激光器的其他结构没有影响，不增加激光器的体积与复杂性。

技术领域

本公开涉及激光技术及应用领域，特别是涉及应用在高功率激光器内部的晶体水冷冷却装置。

背景技术

端面泵浦的全固态激光器具有高效率、结构紧凑、光束输出质量好、稳定性高和成本较低等诸多优点，但是激光器内部结构中的热效应现象影响激光器的输出质量，制约着激光输出的最大功率，尤其是在高功率激光器中，热效应现象尤为重要。

激光腔内涉及的热效应主要分两部分。一来自晶体，泵浦光沿晶体轴向方向通过，被逐渐吸收，泵浦光密度逐渐降低，导致晶体在轴向热分布不均匀，其泵浦端面热密度最大，而非泵浦端面热密度最小。这样一方面晶体在泵浦端面处容易因热张力过大损伤断裂，另一方面由于热横向分布不均匀性形成晶体热透镜效应，使得激光腔不稳定。研究人员已经采取了一些方法改善上述效应，包括双端泵浦，反射镜二次回泵，双波长双端泵浦等。二来自激光器内部其他光学元件。虽然泵浦光通过被晶体时，被吸收了绝大部分，然而总是有多余的泵浦光存在。这些光在腔内传播，对其他的光学元件进行加热，导致激光器内部温度的不稳定，使得光学元件的性质被改变，使得激光功率不稳定。尤其是在高功率、一体化激光器中影响重大。针对这个问题，人们常用的方法是加冷却装置(风冷、水冷)，控制腔内温度。如专利CN204905650U提出了水冷管路与激光器箱体一体成型的水冷激光器。然而这些装置都大大增加了激光器的体积质量以及复杂性。

公开内容

(一)要解决的技术问题

针对以上第二种热效应问题，本公开提出了一种晶体水冷结构装置，该装置在对晶体控温的同时，尽可能的减少残余泵浦光的通过，从而改善光学元件的热效应，提高输出激光功率，获得高质量激光光束输出。

(二)技术方案

本公开提供了一种晶体水冷结构装置，应用于高功率全固态激光器，包括：固定在一起的上结构与下结构，所述上结构与下结构配合形成晶体放置处，用于固定晶体，所述上结构与所述下结构分别进行水循环，所述下结构开有激光通孔，用于吸收未被所述晶体吸收的残余泵浦光。

在本公开的一些实施例中，所述上结构分为上部梯形块与下部结构块，所述上部梯形块与所述下部结构块的结合处形成一倒台阶；所述下结构分为底块、以及所述底块上的梯形块和矩形块，所述梯形块的斜面与直面的结合处形成一台阶，所述倒台阶与所述台阶形成所述晶体放置处。

在本公开的一些实施例中，所述上部梯形块开有第一沉头直孔和第二沉头直孔，所述下部结构块的直面开有第三沉头直孔和第四沉头直孔；所述下部结构块分为本体块和凸出块，所述凸出块分为梯形块和矩形块前后两部分，所述梯形块的斜面开有第一螺纹孔、第二螺纹孔，所述梯形块的直面开有第三螺纹孔和第四螺纹孔，所述上结构和下结构通过螺钉、所述沉头直孔和所述螺纹孔固定在一起。

在本公开的一些实施例中，所述上结构内部为空腔，所述本体块开有水冷进水口和水冷出水口，冷却水通过所述水冷进水口进入所述空腔，并由所述水冷出水口从所述空腔流出，实现水冷循环。

在本公开的一些实施例中，所述下结构内部为空腔，所述底块开有水冷进水口和水冷出水口，冷却水通过所述水冷进水口进入所述空腔，并由所述水冷出水口从所述空腔流出，实现水冷循环。