一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)，包括夾具熱沉以及設(shè)于夾具熱沉上的錐形通孔，所述的錐形通孔內(nèi)安裝有用于夾持激光晶體的一對(duì)錐形晶體夾具，夾具熱沉外安裝有用于緊固錐形晶體夾具的夾具壓板；本實(shí)用新型能夠完美的解決傳統(tǒng)晶體夾具單側(cè)TEC制冷器溫控不均勻以及晶體夾具安裝不便等問(wèn)題，此外還能夠釋放錐形晶體夾具在安裝過(guò)程中對(duì)晶體產(chǎn)生的部分應(yīng)力。
【專利說(shuō)明】一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于激光晶體溫度控制領(lǐng)域，尤其涉及高功率固體激光器端面泵浦激光晶體的夾持結(jié)構(gòu)和溫控結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，固體激光器的應(yīng)用范圍和應(yīng)用前景呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，尤其是高功率固體激光器的市場(chǎng)需求更是直線增加，不言而喻高功率固體激光器的發(fā)展勢(shì)在必行。
[0003]激光晶體在端面泵浦模式下，泵浦光照射激光晶體一方面產(chǎn)生一定波長(zhǎng)的激勵(lì)光，另一方面由于晶體基質(zhì)材料本身對(duì)光能量的吸收、量子虧損、能量躍遷等物理機(jī)制必定產(chǎn)生廢熱，導(dǎo)致晶體溫度上升。激光晶體內(nèi)部溫度的變化最終導(dǎo)致晶體熱變形，熱透鏡效應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致晶體破損。
[0004]因此對(duì)于固體激光器而言，晶體溫度的波動(dòng)同時(shí)導(dǎo)致激光器輸出波長(zhǎng)發(fā)生漂移，嚴(yán)重影響激光器的性能。激光晶體的溫控成為激光器中的重要的技術(shù)，尤其是高功率固體激光器，或者雙端泵浦的激光晶體，溫控成為高功率激光輸出的限制因素。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型為了彌補(bǔ)以上的不足，提出一種能夠有效地減小晶體夾具與夾具熱沉之間的接觸熱阻，進(jìn)而對(duì)激光晶體高效溫控的錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)，包括夾具熱沉以及設(shè)于夾具熱沉上的錐形通孔，所述的錐形通孔內(nèi)安裝有用于夾持激光晶體的一對(duì)錐形晶體夾具，夾具熱沉外安裝有用于緊固錐形晶體夾具的夾具壓板。
[0007]所述的一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)，其夾具熱沉上設(shè)有位于錐形通孔下方的熱阻均衡孔。所述的熱阻均衡孔為圓孔或方孔。錐形孔和熱阻均衡孔之間切割有間隙。
[0008]所述的一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)，其錐形晶體夾具長(zhǎng)度大于激光晶體。所述的錐形晶體夾具內(nèi)部開(kāi)有與激光晶體外形適配的槽。槽截面為三角形或半圓形。
[0009]所述的一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)，其錐形晶體夾具錐底一側(cè)的端面設(shè)有伸出部。所述的夾具壓板上開(kāi)設(shè)有與伸出部適配的開(kāi)孔。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是:能夠完美的解決傳統(tǒng)晶體夾具單側(cè)TEC制冷器溫控不均勻以及晶體夾具安裝不便等問(wèn)題，此外還能夠釋放錐形晶體夾具在安裝過(guò)程中對(duì)晶體產(chǎn)生的部分應(yīng)力。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的剖視圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是本實(shí)用新型第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]各附圖標(biāo)記為:01—夾具熱沉，02—錐形晶體夾具，03—激光晶體，04—夾具壓板。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]實(shí)施例一
[0017]參照?qǐng)D1所示，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)，包括夾具熱沉01以及設(shè)于夾具熱沉01上的錐形通孔，用于與錐形晶體夾具02配合并將熱量轉(zhuǎn)移到周圍空氣中或通過(guò)TEC制冷器保持夾具熱沉OI恒定溫度，所述的錐形通孔內(nèi)安裝有用于夾持激光晶體03的形狀相同的一對(duì)錐形晶體夾具02，通過(guò)與夾具熱沉01的熱接觸維持恒定的溫度，錐形晶體夾具02長(zhǎng)度略大于內(nèi)部夾持的激光晶體03，錐形晶體夾具02內(nèi)部開(kāi)有與激光晶體03外形適配的槽，這樣兩個(gè)錐形晶體夾具02合并后槽的形狀與需要夾持的激光晶體03外形保持相同，所述的槽截面為三角形或半圓形，這樣兩個(gè)錐形晶體夾具02合并后內(nèi)部就具有了長(zhǎng)方體和圓臺(tái)形的容置空間，夾具熱沉01外通過(guò)螺釘安裝有用于機(jī)械緊固錐形晶體夾具02的夾具壓板04，所述的夾具熱沉01上設(shè)有位于錐形通孔下方的熱阻均衡孔，用于平衡熱沉內(nèi)部熱阻，所述的熱阻均衡孔為圓孔或方孔，所述的錐形孔和熱阻均衡孔之間切割有間隙，用于釋放錐形晶體夾具02安裝過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力，錐形晶體夾具02錐底一側(cè)的端面設(shè)有伸出部，夾具壓板04上開(kāi)設(shè)有與伸出部適配的開(kāi)孔，這樣兩個(gè)錐形晶體夾具02合并后伸出部與開(kāi)孔配合，可通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)孔來(lái)調(diào)節(jié)激光晶體03的方位角度。
[0018]在使用過(guò)程中通過(guò)一對(duì)錐形晶體夾具02將激光晶體03固定在其內(nèi)部緊緊夾持，然后將其安裝到夾具熱沉01相應(yīng)的錐形孔內(nèi)，通過(guò)夾具壓板04及緊固螺釘將錐形晶體夾具02緊固，為了減小接觸熱阻提高傳熱效果，在激光晶體03與錐形晶體夾具02接觸面包裹一層銦箔、鋁箔或液態(tài)金屬熱界面材料，并將合并的一對(duì)錐形晶體夾具02與夾具熱沉01的接觸面包裹一層銦箔、鋁箔或液態(tài)金屬熱界面材料等，一般在激光器調(diào)試過(guò)程需要通過(guò)夾具壓板04轉(zhuǎn)動(dòng)與之配合的一對(duì)錐形晶體夾具02調(diào)節(jié)夾持的激光晶體03的方位角度使激光輸出能量最大。
[0019]本散熱結(jié)構(gòu)能夠釋放激光晶體在泵浦光作用下產(chǎn)生的熱量，以維持激光晶體恒定的工作溫度，保證激光器的穩(wěn)定工作，較傳統(tǒng)的晶體夾具能夠顯著地改善接觸條件，減小接觸熱阻，明顯增加散熱結(jié)構(gòu)的散熱效率，保證晶體內(nèi)部的熱分布均勻以及激光器能量輸出及波長(zhǎng)穩(wěn)定，同時(shí)該實(shí)用新型具有方便安裝、易于調(diào)試、適合批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。
[0020]實(shí)施例二
[0021]與實(shí)施例一的不同之處在于:
[0022]激光晶體03的三維尺寸為3mmX3mmX20mm;夾具熱沉01的長(zhǎng)度為20mm，錐形孔一端直徑為6mm，另一端直徑為10mm，形成錐度α =1/5的錐形孔，錐形孔下方間隙寬度為1mm，間隙下方設(shè)有直徑為6mm的熱阻均衡孔；與錐形孔對(duì)應(yīng)的錐形晶體夾具02是一端直徑6mm、另一端直徑12mm的半圓臺(tái)，內(nèi)部為3mmX3mm的等邊三角形開(kāi)槽用于夾持激光晶體03,端面伸出Imm的5mmX5mm的等邊三角形；合并一對(duì)錐形晶體夾具02之后內(nèi)部形成3mmX3mm的晶體夾持孔,端面伸出部分形成5mmX5mm的正方形。夾具壓板04內(nèi)設(shè)有5mmX 5mm的通孔與錐形晶體夾具02配合，用于調(diào)節(jié)夾持的激光晶體03的方位角度。
[0023]在本實(shí)施例中夾具熱沉01與錐形晶體夾具02采用銅材質(zhì)，為了減小接觸熱阻提高傳熱效果，在激光晶體03與錐形晶體夾具02接觸面涂覆薄層液態(tài)金屬熱界面材料，并將合并的一對(duì)錐形晶體夾具與夾具熱沉的接觸面同樣涂覆薄層液態(tài)金屬熱界面材料，在液態(tài)金屬熱界面材料涂覆過(guò)程保證液態(tài)金屬不會(huì)流失到激光晶體03端面。
[0024]實(shí)施例三
[0025]與實(shí)施例一的不同之處在于:
[0026]激光晶體03為直徑3mm、長(zhǎng)度20mm的圓柱體；夾具熱沉01長(zhǎng)度為20mm,錐形孔的尺寸為一端直徑為6mm，另一端直徑為11mm，形成錐度α =1/4的錐形孔，錐形孔下方間隙寬度為1mm，間隙下方設(shè)有6mmX6mm的熱阻均衡孔；與錐形孔對(duì)應(yīng)的錐形晶體夾具02為一端直徑6_、另一端直徑為12_的半圓臺(tái)，內(nèi)部為直徑為3_的半圓孔開(kāi)槽，用于夾持激光晶體03,端面伸出Imm的5mmX5mm的等邊三角形,合并一對(duì)錐形晶體夾具02之后內(nèi)部形成直徑為3mm的晶體夾持孔,端面伸出部分形成5mmX5mm的正方形。夾具壓板04內(nèi)設(shè)有5mmX 5mm的通孔與錐形晶體夾具02配合，用于調(diào)節(jié)夾持的激光晶體03的方位角度。
[0027]在本實(shí)施例中夾具熱沉01與錐形晶體夾具02采用鋁材質(zhì)，為了減小接觸熱阻提高傳熱效果，在激光晶體03與錐形晶體夾具02接觸面包裹厚度為0.1mm的銦箔，并將合并的一對(duì)錐形晶體夾具與夾具熱沉的接觸面同樣包裹厚度為0.1mm的銦箔。
[0028]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及其功效，以及部分運(yùn)用的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括夾具熱沉(Ol)以及設(shè)于夾具熱沉(01)上的錐形通孔，所述的錐形通孔內(nèi)安裝有用于夾持激光晶體(03)的一對(duì)錐形晶體夾具(02)，夾具熱沉(01)外安裝有用于緊固錐形晶體夾具(02)的夾具壓板(04)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的夾具熱沉(01)上設(shè)有位于錐形通孔下方的熱阻均衡孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的熱阻均衡孔為圓孔或方孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的錐形孔和熱阻均衡孔之間切割有間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的錐形晶體夾具(02)長(zhǎng)度大于激光晶體(03)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的錐形晶體夾具(02)內(nèi)部開(kāi)有與激光晶體(03)外形適配的槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的槽截面為三角形或半圓形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的錐形晶體夾具(02 )錐底一側(cè)的端面設(shè)有伸出部。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種錐形晶體夾具的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的夾具壓板(04)上開(kāi)設(shè)有與伸出部適配的開(kāi)孔。
【文檔編號(hào)】H01S5/024GK204243451SQ201420601271
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】葛浩山, 劉在洲, 孫峰, 項(xiàng)能全 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一七研究所