[发明专利]一种激光转换介质夹持装置及激光器

说明书

本发明公开一种激光转换介质夹持装置及激光器，包括填充材料和冷却热沉，激光转换介质通过填充材料与冷却热沉连接，所述冷却热沉上对应激光转换介质设置有安装孔，所述激光转换介质安装于安装孔内，所述填充材料设置于激光转换介质和冷却热沉之间。本发明激光转换介质夹持装置具有宽温度范围适应性，当温度发生大幅变化时仍能保持激光转换介质与冷却热沉之间的良好有效的热传导，且不会因热胀冷缩发生激光转换介质压碎或者填充材料发生塑性形变无法恢复的现象，因此本装置具有良好的热管理效果与环境适应性。

技术领域

本发明属于激光器热管理与环境适应性技术领域，具体地说涉及一种激光转换介质夹持装置及激光器。

背景技术

高平均功率激光器中存在不可忽视的热效应，为了保证激光参数正常输出，需要对激光器的核心发热部件——激光转换介质进行散热。采用传导散热是诸多散热方式中的一种，适合于对激光器体积重量有较高要求的应用场合。传导散热的激光转换介质需要夹持，夹持方式对热管理效果及环境适应性均有严重的影响。在环境温度变化范围较宽的应用领域，如果夹持不当，会产生的后果包括散热效果差激光不能正常输出、激光转换介质产生较大夹持应力导致激光偏振态发生较大变化、激光转换介质在夹持件热胀冷缩的挤压下断裂破碎等。

目前在实验室条件下的激光器采用的夹持方式一般为单一填充材料辅助导热的方式，即在热沉与激光转换介质之间加入一层柔软且高导热的辅助材料，填充于晶体表面和热沉表面之间，克服由于两者不光滑导致的点接触传热效果差的问题，由于填充材料的线膨胀系数与晶体和热沉不一致，此种夹持方法只适合于环境温度变化小的使用条件。当环境温度变化较大时，由于热沉、晶体、填充材料的线涨系数不一致，柔软的填充材料在热胀冷缩的反复作用下会发生塑性形变，当填充材料的线涨系数大于热沉和晶体时，当环境温度高于装配温度时，填充材料受到挤压变薄，当温度恢复到装配温度时将不能良好的与热沉和晶体接触，失去填充材料辅助传热的功能。

因此，现有技术有待于进一步改进和发展。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种激光转换介质夹持装置及激光器，对晶体进行夹持并满足良好的热管理效果和环境适应性。

本发明提供如下技术方案：

一种激光转换介质夹持装置，包括填充材料和冷却热沉，激光转换介质通过填充材料与冷却热沉连接，所述冷却热沉上对应激光转换介质设置有安装孔，所述激光转换介质安装于安装孔内，所述填充材料设置于激光转换介质和冷却热沉之间。

进一步地，所述填充材料的整体线膨胀系数与激光转换介质、冷却热沉的线膨胀系数一致。

进一步地，所述填充材料也可由单一材料构成，该单一材料包括铟、银、石墨纸。

优选的，所述填充材料由多层材料复合而成，相邻层材料为不同材质，单层材料包括铟、银、石墨纸。

进一步地，激光转换介质、填充材料和冷却热沉之间满足以下关系式：

Φ_r×α_r＝Φ_j×α_j+∑(dn×α_n) (1)

其中：Φ_r为冷却热沉1中安装孔的孔径，α_r为冷却热沉1的线膨胀系数，Φ_j为激光转换介质的外径，α_j为激光转换介质2的线膨胀系数，填充材料为n层，填充材料厚度和线膨胀系数分别为d₁、d₂……dn和α₁、α₂……α_n。