本發(fā)明屬于固體激光器，特別是涉及一種激光晶體用高斯型分布非均勻水循環(huán)冷卻裝置。

背景技術(shù)：

1、固體激光器系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，其激光晶體會(huì)產(chǎn)生高熱，因此需要對(duì)激光晶體進(jìn)行同步冷卻。

2、目前，激光晶體主要采用銅制水冷塊進(jìn)行冷卻，在銅制水冷塊內(nèi)部加工有均勻分布的冷卻水道，冷卻水道內(nèi)用于冷卻水的循環(huán)流動(dòng)，借助銅制水冷塊的高效導(dǎo)熱，循環(huán)流動(dòng)的冷卻水會(huì)將激光晶體產(chǎn)生的熱量持續(xù)帶走，從而實(shí)現(xiàn)激光晶體的高效散熱。

3、但是，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于銅制水冷塊內(nèi)部的冷卻水道采用均勻布置形式，因此銅制水冷塊各個(gè)區(qū)域的導(dǎo)熱性能也具有均勻性。然而，激光束通過(guò)激光晶體時(shí)，激光晶體的溫度分布是不均勻的，即存在較大的溫度梯度，而在較大的溫度梯度下會(huì)導(dǎo)致激光晶體產(chǎn)生熱應(yīng)變，而激光束在通過(guò)熱應(yīng)變的激光晶體時(shí)，會(huì)在光彈效應(yīng)下導(dǎo)致激光束的折射率發(fā)生改變，并由原來(lái)的各向同性變成各向異性，也就是熱應(yīng)力雙折射。

4、因此，熱應(yīng)力雙折射的產(chǎn)生會(huì)對(duì)激光束的傳播性質(zhì)產(chǎn)生較大影響，不僅會(huì)降低激光束的輸出功率，還會(huì)破壞激光束的質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種激光晶體用高斯型分布非均勻水循環(huán)冷卻裝置，其銅制水冷塊內(nèi)部的冷卻水道采用非均勻分布形式；在銅制水冷塊的中心冷卻平面內(nèi)，其冷卻水道呈對(duì)稱(chēng)雙曲線(xiàn)分布；在銅制水冷塊的任意橫截面內(nèi)，激光束的高斯能量曲線(xiàn)與縱軸等溫間距線(xiàn)交匯點(diǎn)的橫軸投影點(diǎn)與直列排布的冷卻水道截面孔的圓點(diǎn)相重合；通過(guò)高斯型分布非均勻水循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)的銅制水冷塊，可使激光束能量集中區(qū)域與冷卻水道密集區(qū)域正對(duì)，提高激光束能量集中區(qū)域的冷卻能力，有效弱化激光晶體的溫度梯度，降低激光晶體的熱應(yīng)變，改善熱應(yīng)力雙折射現(xiàn)象，進(jìn)而提高激光束的輸出功率和質(zhì)量。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種激光晶體用高斯型分布非均勻水循環(huán)冷卻裝置，包括銅制水冷塊，銅制水冷塊與激光晶體緊密疊靠在一起，在銅制水冷塊內(nèi)部設(shè)置有冷卻水道，冷卻水道沿銅制水冷塊的中心冷卻平面分布；其特點(diǎn)是：所述銅制水冷塊采用高斯型分布非均勻水循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)，所述冷卻水道采用非均勻分布形式，在所述銅制水冷塊的中心冷卻平面內(nèi)，冷卻水道呈對(duì)稱(chēng)雙曲線(xiàn)分布。

3、在所述銅制水冷塊的任意橫截面內(nèi)，激光束的高斯能量曲線(xiàn)與縱軸等溫間距線(xiàn)交匯點(diǎn)的橫軸投影點(diǎn)與直列排布的冷卻水道截面孔的圓點(diǎn)相重合。

4、所述冷卻水道的對(duì)稱(chēng)雙曲線(xiàn)中心軸與通過(guò)激光晶體的激光束的光軸相平行。

5、所述冷卻水道的對(duì)稱(chēng)雙曲線(xiàn)中心軸和通過(guò)激光晶體的激光束的光軸所在的共軸平面與銅制水冷塊的中心冷卻平面相垂直。

6、本發(fā)明的有益效果：

7、本發(fā)明的激光晶體用高斯型分布非均勻水循環(huán)冷卻裝置，其銅制水冷塊內(nèi)部的冷卻水道采用非均勻分布形式；在銅制水冷塊的中心冷卻平面內(nèi)，其冷卻水道呈對(duì)稱(chēng)雙曲線(xiàn)分布；在銅制水冷塊的任意橫截面內(nèi)，激光束的高斯能量曲線(xiàn)與縱軸等溫間距線(xiàn)交匯點(diǎn)的橫軸投影點(diǎn)與直列排布的冷卻水道截面孔的圓點(diǎn)相重合；通過(guò)高斯型分布非均勻水循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)的銅制水冷塊，可使激光束能量集中區(qū)域與冷卻水道密集區(qū)域正對(duì)，提高激光束能量集中區(qū)域的冷卻能力，有效弱化激光晶體的溫度梯度，降低激光晶體的熱應(yīng)變，改善熱應(yīng)力雙折射現(xiàn)象，進(jìn)而提高激光束的輸出功率和質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種激光晶體用高斯型分布非均勻水循環(huán)冷卻裝置，包括銅制水冷塊，銅制水冷塊與激光晶體緊密疊靠在一起，在銅制水冷塊內(nèi)部設(shè)置有冷卻水道，冷卻水道沿銅制水冷塊的中心冷卻平面分布；其特征在于：所述銅制水冷塊采用高斯型分布非均勻水循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)，所述冷卻水道采用非均勻分布形式，在所述銅制水冷塊的中心冷卻平面內(nèi)，冷卻水道呈對(duì)稱(chēng)雙曲線(xiàn)分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光晶體用高斯型分布非均勻水循環(huán)冷卻裝置，其特征在于：在所述銅制水冷塊的任意橫截面內(nèi)，激光束的高斯能量曲線(xiàn)與縱軸等溫間距線(xiàn)交匯點(diǎn)的橫軸投影點(diǎn)與直列排布的冷卻水道截面孔的圓點(diǎn)相重合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光晶體用高斯型分布非均勻水循環(huán)冷卻裝置，其特征在于：所述冷卻水道的對(duì)稱(chēng)雙曲線(xiàn)中心軸與通過(guò)激光晶體的激光束的光軸相平行。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光晶體用高斯型分布非均勻水循環(huán)冷卻裝置，其特征在于：所述冷卻水道的對(duì)稱(chēng)雙曲線(xiàn)中心軸和通過(guò)激光晶體的激光束的光軸所在的共軸平面與銅制水冷塊的中心冷卻平面相垂直。

技術(shù)總結(jié)
一種激光晶體用高斯型分布非均勻水循環(huán)冷卻裝置，屬于固體激光器技術(shù)領(lǐng)域，包括銅制水冷塊，其采用高斯型分布非均勻水循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)，銅制水冷塊內(nèi)部的冷卻水道采用非均勻分布形式；在銅制水冷塊的中心冷卻平面內(nèi)，其冷卻水道呈對(duì)稱(chēng)雙曲線(xiàn)分布；在銅制水冷塊的任意橫截面內(nèi)，激光束的高斯能量曲線(xiàn)與縱軸等溫間距線(xiàn)交匯點(diǎn)的橫軸投影點(diǎn)與直列排布的冷卻水道截面孔的圓點(diǎn)相重合；通過(guò)高斯型分布非均勻水循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)的銅制水冷塊，可使激光束能量集中區(qū)域與冷卻水道密集區(qū)域正對(duì)，提高激光束能量集中區(qū)域的冷卻能力，有效弱化激光晶體的溫度梯度，降低激光晶體的熱應(yīng)變，改善熱應(yīng)力雙折射現(xiàn)象，進(jìn)而提高激光束的輸出功率和質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：岱欽,黃振鴻,李業(yè)秋,張?jiān)?br/>受保護(hù)的技術(shù)使用者：沈陽(yáng)理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9