專利名稱：一種用于固體激光器的倍頻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光倍頻器件，具體涉及一種應(yīng)用于固體激光器的安裝 有倍頻晶體的裝置。
背景技術(shù)：
在激光器的工作過程中，需要使用倍頻裝置將基頻光進(jìn)行倍頻以得到所 需要的激光輸出，例如半導(dǎo)體泵浦固體激光器的諧振腔部分主要就包括有激 光晶體和倍頻晶體，激光晶體將泵浦光轉(zhuǎn)化為基頻光，倍頻晶體則通過與激 光晶體合適的匹配將基頻光數(shù)倍倍頻后輸出所需要波長(zhǎng)的激光。在這個(gè)過程 中，倍頻晶體由于吸收功率密度較高的基頻光而溫度上升，這將引起相位失 配和熱透鏡效應(yīng)，導(dǎo)致倍頻晶體光學(xué)性能變差，激光輸出穩(wěn)定性受到了影 響。因此必須對(duì)倍頻晶體進(jìn)行冷卻處理，以保證倍頻晶體處于合適的溫度環(huán) 境中。圖la和lb圖示出了一種固體激光器的倍頻裝置結(jié)構(gòu)倍頻晶體04安裝在 晶體座03上端的凹槽內(nèi)，倍頻晶體壓板05封蓋在該凹槽上，晶體座03下端固 定在熱沉02上，面與面之間平整接觸，熱沉02底面與TEC制冷器01相連。該 種結(jié)構(gòu)的倍頻裝置中，倍頻晶體04距離TEC制冷器01較遠(yuǎn)，導(dǎo)致該裝置的熱 阻大，并且晶體座03與熱沉02的接觸面積小，熱傳遞效果差，故在TEC制冷 器01工作時(shí)，倍頻晶體04和熱沉02之間產(chǎn)生了較大的溫差。當(dāng)倍頻晶體04達(dá) 到所需要的溫度時(shí)，熱沉02的溫度就變得相當(dāng)?shù)土?，這樣熱沉02上容易凝結(jié) 水珠，該水珠可能會(huì)污染損壞倍頻晶體04，影響激光器穩(wěn)定性。另外，制冷 效果不好使得TEC制冷器01需要提高功率工作才能達(dá)到制冷需求，導(dǎo)致激光 器電輸入總功率增加。為了減小倍頻裝置的熱阻，技術(shù)人員嘗試縮小晶體座03的高度尺寸，即 使得倍頻晶體04離TEC制冷器01較近，但當(dāng)倍頻晶體04離晶體座03底面較近 時(shí)，晶體座03高度縮小，晶體座03相對(duì)變得薄了，晶體座03的機(jī)械強(qiáng)度相應(yīng) 地降低，在該倍頻裝置的裝配過程中，會(huì)帶來一些負(fù)面影響，例如晶體座03變形引起倍頻晶體04受力過大，會(huì)產(chǎn)生晶體雙折射效應(yīng)，甚至造成倍頻晶體 04變形損壞。從以上所述可得知，是不能通過一味地縮小倍頻晶體座03的高度來使得 倍頻晶體04離TEC制冷器01較近，從而降低裝置熱阻的，必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和研 究才能得出倍頻晶體04和晶體座03以及熱沉02之間合適的結(jié)構(gòu)位置關(guān)系，以 提高倍頻裝置的冷卻效果。發(fā)明內(nèi)容經(jīng)過對(duì)倍頻裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行大量的設(shè)計(jì)研究工作，終于得出本實(shí)用新型 所述的一種用于固體激光器的倍頻裝置，該倍頻裝置熱阻很小，較大程度地 改善了TEC制冷器對(duì)倍頻晶體的冷卻效果，同時(shí)該倍頻裝置結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，工 作可靠。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下一種用于固體激光器的倍頻裝置，包括安裝有倍頻晶體的晶體座、倍頻晶體壓板、熱沉和TEC制冷器，其中，倍頻晶體壓板固定在晶體座上端并封 蓋住倍頻晶體，晶體座的底面與熱沉的上表面緊密相連，熱沉的下表面與 TEC制冷器的制冷面緊密相連，倍頻晶體的中心離熱沉上表面的高度為5 lOmm 。在上述結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，其中所述晶體座上端開有長(zhǎng)條形凹槽，所述倍頻晶體設(shè)置在該凹槽內(nèi)。 所述晶體座橫截面呈倒T形。所述倍頻晶體為L(zhǎng)BO、 KTP、 BBO或其他具有倍頻特性的非線性光學(xué)晶體。所述倍頻晶體的中心離熱沉上表面的高度為5 10mm是通過縮小晶體 座的高度尺寸來達(dá)到的。所述晶體座的底面寬度為熱沉上表面寬度的80%以上，所述寬度是指晶 體座和熱沉分別沿垂直于倍頻晶體內(nèi)激光行進(jìn)方向的尺寸寬度。所述倍頻晶體壓板是通過螺釘固定在晶體座上端的。通過技術(shù)人員的實(shí)驗(yàn)研究設(shè)計(jì)出本實(shí)用新型的倍頻裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相 比，本實(shí)用新型使得倍頻晶體的中心離熱沉上表面的高度為5 10mm ，適 當(dāng)?shù)乜s小了晶體座的高度尺寸，這時(shí)倍頻晶體離TEC制冷器較近，倍頻裝置熱阻小，TEC制冷器工作時(shí)，倍頻晶體可以得到較好的冷卻，使得倍頻晶體 與熱沉之間溫差小，倍頻晶體上下表面溫差小，且提高了TEC制冷器的制冷 功效，降低其能耗。本實(shí)用新型同時(shí)能保證晶體座的機(jī)械強(qiáng)度，倍頻裝置組裝完成后，倍頻 晶體不會(huì)因受外力作用而產(chǎn)生不良影響，本實(shí)用新型在倍頻工作時(shí)具有良好 的穩(wěn)定性。. -另外，晶體座的底面寬度為熱沉上表面寬度的80%以上，這樣保證晶體 座底面與熱沉充分接觸，使得熱沉對(duì)晶體座的熱傳遞效果更好，進(jìn)一步改善 了本實(shí)用新型的冷卻效果。


圖la為背景技術(shù)中的倍頻裝置的結(jié)構(gòu)主視示意圖。 圖lb為圖la沿中心線方向的剖面示意圖。圖2a為本實(shí)用新型一種用于固體激光器的倍頻裝置的結(jié)構(gòu)主視示意圖。 圖2b為圖2a沿中心線方向的剖面示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 請(qǐng)參閱圖2a和圖2b，本實(shí)用新型的實(shí)施方式為 一種用于固體激光器的 倍頻裝置，包括有倍頻晶體4、晶體座3、倍頻晶體壓板5、熱沉2和TEC 制冷器l，其中，橫截面呈倒T形的晶體座3由紫銅制作而成，在晶體座3 的上端開設(shè)有長(zhǎng)條形的凹槽，外部包有金屬護(hù)片的倍頻晶體4放置在該凹槽 內(nèi)，金屬護(hù)片可以是銦片，其貼緊凹槽的內(nèi)壁，倍頻晶體4可以為L(zhǎng)BO、 KTP、 BBO或其他具有倍頻特性的非線性光學(xué)晶體。倍頻晶體壓板5固定在 晶體座3的上端，封蓋住所述凹槽并壓緊倍頻晶體4，倍頻晶體壓板5與晶 體座3之間的連接方式可以為螺釘連接或焊接，在本實(shí)施例中，該倍頻晶體 5壓板是通過螺釘固定連接在晶體座3上端的。晶體座3的底面與熱沉2的上表面緊密相連，保證面與面之間平整接 觸，本實(shí)施例中晶體座3是通過螺釘6固定連接在熱沉2上的，熱沉2的下 端連接TEC制冷器1 ，即熱沉2的下表面與TEC制冷器1的制冷面緊密接 觸。以上各部件在制作時(shí)要保證作用表面平整，在裝配時(shí)要保證面與面之間良好接觸，這樣有利于倍頻裝置整體的熱傳遞性能。如圖2a所示，在本實(shí)施方式中通過縮小晶體座3的高度尺寸(與圖la進(jìn) 行對(duì)比參照)，使得倍頻晶體4中心離熱沉2上表面的高度A大小范圍為 5 10mm，同時(shí)增大晶體座3的底面寬度B，以使得晶體座3的底面寬度 B為熱沉2上表面寬度的80%以上，所述寬度是指晶體座3和熱沉2分別沿 垂直于倍頻晶體4內(nèi)激光行進(jìn)方向的尺寸寬度，激光行進(jìn)方向即圖2a中垂直 于紙面方向。在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例中，方形的熱沉2上表面規(guī)格 為20mmX20mm，晶體座3的底面寬度為16 20mm ，長(zhǎng)度為10mm 。由 于倍頻晶體4長(zhǎng)度的限制，以及要滿足激光器緊湊小型化，故不增大晶體座 3的底面長(zhǎng)度。上述對(duì)倍頻裝置的這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為了減小裝置的熱阻，增大晶體座3 和熱沉2的接觸面積，以從整體上提高倍頻裝置的熱傳遞性能，提高TEC制 冷器1對(duì)倍頻晶體4的冷卻效果。在本實(shí)用新型中使倍頻晶體4的中心離熱沉2上表面的高度A大小范圍 為5 10mm，晶體座3的高度縮小到一個(gè)合適的尺寸范圍，倍頻晶體4離 TEC制冷器1的距離也處在一個(gè)合適的尺寸范圍，這樣既可以使倍頻裝置的 熱阻減小到一個(gè)非常好的程度同時(shí)又保證了晶體座3的機(jī)械程度，保證了倍 頻晶體4的材料特性，倍頻裝置工作可靠。以上尺寸范圍是技術(shù)人員在不斷的實(shí)驗(yàn)研究中得出的。通過測(cè)試得知， 當(dāng)倍頻晶體4的中心離熱沉2上表面的高度A大小為5mm或稍微大于5mm 時(shí)，在倍頻裝置工作過程中，倍頻晶體壓板5的上表面與晶體座3的底面之 間的溫差在2X:之內(nèi)，顯然本實(shí)用新型的倍頻裝置冷卻均勻，倍頻晶體4的 上下表面溫差小，倍頻晶體4處于合適的溫度環(huán)境中從而對(duì)激光倍頻性能良 好，TEC制冷器1的制冷功效好而能耗得以降低。反觀現(xiàn)有技術(shù)，如圖la所 示，晶體座03較高，晶體座03連同其上端的倍頻晶體壓板05—起的總高度為 19mm左右，倍頻晶體04中心離熱沉02的上表面的高度為15mm左右，該倍 頻裝置工作過程中，TEC制冷器01進(jìn)行制冷，測(cè)量得知，倍頻晶體壓板05的 上表面與晶體座03的底面之間的溫差為10'C左右，TEC制冷器01的制冷效果 差，倍頻晶體04上下表面溫差大，光學(xué)性能差。本實(shí)用新型的倍頻晶體4中心離熱沉2上表面的高度A大小范圍為5 10mm，這種結(jié)構(gòu)不僅僅是通過縮小晶體座3的高度來實(shí)現(xiàn)的，也可以通過改變倍頻裝置其他部分的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，例如通過改變用來容納倍頻晶體4的晶體座3上凹槽的位置或形狀尺寸，也可以使倍頻晶體4的位置下移從而距 TEC制冷器較近。另外，本實(shí)用新型在半導(dǎo)體泵浦固體激光器中用來對(duì)激光 倍頻，當(dāng)然也是可以應(yīng)用于其他需要對(duì)激光進(jìn)行倍頻處理的激光器裝置中。 總之，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍在權(quán)利要求書所述的技術(shù)方案中予以體現(xiàn)。
權(quán)利要求1. 一種用于固體激光器的倍頻裝置，包括安裝有倍頻晶體的晶體座、倍頻晶體壓板、熱沉和TEC制冷器，其中，倍頻晶體壓板固定在晶體座上端并封蓋住倍頻晶體，晶體座的底面與熱沉的上表面緊密相連，熱沉的下表面與TEC制冷器的制冷面緊密相連，其特征在于倍頻晶體的中心離熱沉上表面的高度為5～10mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于固體激光器的倍頻裝置，其特征在 于所述晶體座上端開有長(zhǎng)條形凹槽，所述倍頻晶體設(shè)置在該凹槽內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于固體激光器的倍頻裝置，其特征在 于所述晶體座橫截面呈倒T形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于固體激光器的倍頻裝置，其特征在 于所述倍頻晶體為L(zhǎng)BO、 KTP、 BBO或其他具有倍頻特性的非線性光學(xué)晶 體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的一種用于固體激光器的倍頻裝 置，其特征在于所述倍頻晶體的中心離熱沉上表面的高度為5 10mm是 通過縮小晶體座的高度尺寸來達(dá)到的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的一種用于固體激光器的倍頻裝 置，其特征在于所述晶體座的底面寬度為熱沉上表面寬度的80%以上，所 述寬度是指晶體座和熱沉分別沿垂直于倍頻晶體內(nèi)激光行進(jìn)方向的尺寸寬 度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于固體激光器的倍頻裝置，其特征在于所述倍頻晶體壓板是通過螺釘固定在晶體座上端的。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于固體激光器的倍頻裝置，包括安裝有倍頻晶體的晶體座、倍頻晶體壓板、熱沉和TEC制冷器，其中，倍頻晶體壓板固定在晶體座上端并封蓋住倍頻晶體，晶體座的底面與熱沉的上表面緊密相連，熱沉的下表面與TEC制冷器的制冷面緊密相連，倍頻晶體的中心離熱沉上表面的高度為5～10mm，所述晶體座的底面寬度為熱沉上表面寬度的80％以上。本實(shí)用新型使得倍頻晶體離TEC制冷器較近處于一個(gè)合適的尺寸范圍，最大程度地減小了裝置的熱阻，同時(shí)通過增大晶體座與熱沉的接觸面積，提高了裝置的熱傳遞性能，本實(shí)用新型的倍頻裝置冷卻效果良好，可以保證倍頻晶體處于適宜的溫度環(huán)境下工作而光學(xué)性能穩(wěn)定，該倍頻裝置工作可靠。
文檔編號(hào)H01S3/109GK201113216SQ20072012181
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2007年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月24日
發(fā)明者宋煥玉, 李增強(qiáng), 鵬 黃 申請(qǐng)人:昂納明達(dá)數(shù)字顯示技術(shù)(深圳)有限公司