[实用新型]薄片激光介质的温度控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光介质的温度控制技术，特别涉及一种薄片激光介质的温度控制装置，属于固体激光技术领域。

背景技术

在高平均功率全固态激光器的发展过程中，提高二极管泵浦全固态激光系统的输出功率和亮度一直是激光研究者的主要任务和目标。然而，在全固态激光器系统中，激光介质吸收二极管泵浦光能量，在引起激活粒子数反转产生激光振荡时，只有一部分的泵浦光能量转换为激光辐射，而其余部分能量则由无辐射跃迁以及被晶体吸收并转变成热能沉积在激光介质内部，这就使得全固态激光器的激光介质的内部形成非均匀的温度场分布，由此会引起激光介质内部产生热应力以及激光介质端面变形和波前热畸变等问题，从而产生一系列的热效应问题。如热致非球面厚透镜效应、热致应力双折射退偏效应等现象；这些现象不仅不利于激光器谐振腔的设计而且还会使激光光束质量下降，同时限制了激光输出功率的进一步提高。

因此为了缓解激光介质内部的热效应对激光输出产生不利的影响，必须从根本上减少热量、热流密度以及热流的传导路程对激光输出光场的影响。关于这方面激光研究者已建立了许多模型装置，其中较为理想的模型是由德国斯图加特大学的Giesen.A博士等人在文献“Giesen.A，Hugel.H Voss.A，etal.Scalable concept for diode-pumped high power solid-state lasers，Appl.Phys B，1994，58：365-372.”中报道的二极管泵浦的薄片激光器结构，在很大程度上克服了固体激光器中固有的热效应问题。由于薄片激光器的激光介质厚度相对它的口径尺度来说很小，即使使用非常高的泵浦能量也不会在薄片晶体上产生大的温度梯度，因此也就大大降低了热效应。但是薄片激光器在实际工作过程中很难做到整个口径均匀泵浦，并且薄片各个面的冷却条件不同，薄片激光介质中也会产生非均匀的温度梯度分布，在高功率工作时也会不可避免地引起严重的热效应，从而也导致了激光输出功率难于进一步的提高和光束质量的下降的问题。

发明内容

本实用新型的目的正是在于克服现有技术中所存在的缺陷与不足，而提供一种薄片激光介质的温度控制装置；该装置是利用半导体制冷片阵列对激光介质分区域进行温度控制，根据实际检测到的各激光介质子区域的实际温度分布情况不同，半导体制冷片对其分别做出制冷或者制热响应，从而实现对激光介质整体温度的精确动态控制。

为实现本实用新型的上述目的，本实用新型采用以下技术措施构成的技术方案来实现的。

本实用新型提出的一种薄片激光介质温度控制装置，包括激光介质、焊接层、热沉、导热胶、散热器、风扇及固定架、闭环电路控制系统和计算机系统；按照本发明，还包括由若干半导体制冷片组成的半导体制冷片阵列，半导体制冷片的冷端面及热端面，温度传感器；所述各半导体制冷片的冷端面与对应的温度传感器连接；各半导体制冷片的冷端面通过导热胶与热沉连接；半导体制冷片的热端面与散热器紧密连接；闭环电路控制系统与温度传感器、半导体制冷片、风扇、以及计算机系统连接。

上述技术方案中，所述的热沉的厚度为0.5-5mm。

上述技术方案中，所述的半导体制冷片阵列的形状可以是矩形、或者方形、或者圆形，或者与激光介质的分布形状相对应。

上述技术方案中，所述的半导体制冷片阵列的排列方式可以为方形阵列、或者矩形阵列、或者扇形阵列。

本实用新型所述的装置中，当薄片激光器工作时，激光介质的温度通过焊接层、热沉、导热胶等传导至半导体制冷片阵列上的半导体制冷片的冷端面上；温度传感器实时检测半导体制冷片的冷端面上的实际温度，温度传感器将该实际温度发送至计算机系统，计算机系统发出温度控制信号，该温控信号通过闭环电路控制系统实时反馈给半导体制冷片，半导体制冷片则根据温度控制信号对激光介质各子区域做出制冷或者制热响应，从而实现对激光介质子区域温度的精确控制，进而达到对激光介质整体温度的精确控制的目的。

本实用新型与现有技术相比具有以下特点和有益技术效果：

1、本实用新型所提出的薄片激光介质的温度控制装置，采用半导体制冷片阵列作为激光介质的温度控制元件，与传统的单一的制冷方式相比，能够实现对激光介质分区域制冷或者制热，从而达到对激光介质温度整体控制的目的，克服了传统制冷方式冷却不均的问题。