倍频晶体温度传导装置及固体激光器

专利摘要:
本实用新型提供一种倍频晶体温度传导装置及固体激光器，倍频晶体温度传导装置包括温控底座、倍频晶体底座和半导体制冷片；倍频晶体底座设于温控底座的上表面，倍频晶体底座与温控底座通过螺接件相固定；半导体制冷片位于温控底座的上表面与倍频晶体底座的下表面之间，半导体制冷片的上表面和下表面通过导热环氧胶分别粘接倍频晶体底座的下表面和温控底座的上表面。利用导热环氧胶的粘性和延展性，在补偿半导体制冷片与上、下两机械件因加工误差导致的缝隙的同时，胶水固化的过程补偿了应力释放的空间，可实现对半导体制冷片与上、下两机械件的固定，大大提升机械件的稳定性；利用导热环氧胶的良好导热性，避免了机械件硬接触的散热不均匀问题。
公开号:CN214337118U
申请号:CN202023304385.0U
申请日:2020-12-31
公开日:2021-10-01
发明作者:张华�；刘家顺；刘恒；张雄辉
申请人:Wuxi Ruike Fiber Laser Technology Co ltd；
IPC主号:H01S3-042

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及激光技术领域，尤其涉及一种倍频晶体温度传导装置及固体激光器。
[n0002] 固体激光器具有能量高、寿命长、方向性好、单色性和相干性强等特点，已成为国际激光产业新的开发及应用热点，在工业、军事、生活等方面的应用也日益广泛，许多应用场合下需采用倍频(二次谐波)技术将1064nm的激光转换为532nm的绿色激光和355nm的紫外激光，倍频获得的绿光、紫外以其优良的光学特性有着非常巨大的应用前景。因此实现高效率、高输出质量、高稳定性的谐波转换，对于降低基频光通量要求和装置运行风险、提高物质吸收效率和运行稳定性，具有十分重要的意义。
[n0003] 非线性倍频晶体由于吸收功率密度较高的基频光而温度上升，这将引起相位失配和热透镜效应，导致倍频晶体光学性能变差，激光输出稳定性受到了影响。因此必须对倍频晶体进行冷却处理，以保证倍频晶体处于合适的温度环境中。非线性倍频晶体在作用过程中对温度传导都有着很高的要求，因此光学晶体与机械件之间必须有良好的热控制。
[n0004] 现有的很多光学晶体为了保证良好热控制，通常采用将半导体制冷片(TEC)通过螺丝固定在倍频晶体底座与温控底座之间，但是，由于机械件的尺寸都存在一定的加工误差，这就导致TEC的上下表面和上下两个机械件接触的时候存在一定的缝隙，热传递效果差，影响了其导热性能。同时用螺钉固定的时候，螺丝施加的应力不够会导致控温模块机械结构不牢，施加了较大的夹持应力，在运输过程中不可避免会有震动等，导致存在较大的应力释放量，影响机械件稳定性，时间久了螺丝容易松动，导致晶体位置发生变化。由于光学晶体导热不好，严重了影响了激光的输出功率，并且导致激光光斑圆度的劣化，例如形成椭圆或者更差的光斑形状；同时内部夹持应力的存在，在工作过程中的机械形变，会破坏位相匹配条件，导致非线性转换效率下降，影响激光器整体稳定性。
[n0005] 本实用新型提供一种倍频晶体温度传导装置及固体激光器，旨在提高倍频晶体的温度稳定性，提高倍频效率，改善绿光、紫外激光器输出激光的功率稳定性。
[n0006] 本实用新型提供一种倍频晶体温度传导装置，包括温控底座、倍频晶体底座和半导体制冷片；
[n0007] 所述倍频晶体底座设于所述温控底座的上表面，所述倍频晶体底座与所述温控底座通过螺接件相固定；
[n0008] 所述半导体制冷片位于所述温控底座的上表面与所述倍频晶体底座的下表面之间，所述半导体制冷片的上表面和下表面通过导热环氧胶分别粘接所述倍频晶体底座的下表面和所述温控底座的上表面。
[n0009] 根据本实用新型提供一种的倍频晶体温度传导装置，所述半导体制冷片的上表面与所述倍频晶体底座的下表面之间的所述导热环氧胶的厚度为0.1mm；和/或，
[n0010] 所述半导体制冷片的下表面与所述温控底座的上表面之间的所述导热环氧胶的厚度为0.1mm。
[n0011] 根据本实用新型提供一种的倍频晶体温度传导装置，所述倍频晶体底座的下表面设有上凹槽，所述半导体制冷片的上端位于所述上凹槽内，所述半导体制冷片的上表面通过所述导热环氧胶粘接所述上凹槽的槽底壁；
[n0012] 所述温控底座的上表面设有下凹槽，所述半导体制冷片的下端位于所述下凹槽内，所述半导体制冷片的下表面通过所述导热环氧胶粘接所述下凹槽的槽底壁。
[n0013] 根据本实用新型提供一种的倍频晶体温度传导装置，所述半导体制冷片为方形片，所述上凹槽和所述下凹槽均为方形槽。
[n0014] 根据本实用新型提供一种的倍频晶体温度传导装置，所述倍频晶体底座上下贯穿地设有通孔，所述温控底座对应所述通孔设有螺纹孔，所述螺接件的螺纹端穿过所述通孔而与所述螺纹孔螺纹连接，所述通孔的上孔缘与所述螺接件之间设有所述导热环氧胶。
[n0015] 根据本实用新型提供一种的倍频晶体温度传导装置，所述通孔与所述螺纹孔沿所述倍频晶体底座的周向一一对应地设有多个，每个所述通孔处设有所述螺接件。
[n0016] 根据本实用新型提供一种的倍频晶体温度传导装置，所述倍频晶体底座的下端为方形设置，所述倍频晶体底座的下端的四个转角处均设有所述螺接件。
[n0017] 根据本实用新型提供一种的倍频晶体温度传导装置，所述温控底座和所述倍频晶体底座均为金属底座。
[n0018] 根据本实用新型提供一种的倍频晶体温度传导装置，所述温控底座和所述倍频晶体底座均为铝制底座、不锈钢底座、黄铜底座或者紫铜底座。
[n0019] 本实用新型还提供一种固体激光器，包括如上所述的倍频晶体温度传导装置。
[n0020] 本实用新型提供的倍频晶体温度传导装置及固体激光器，利用导热环氧胶的粘性和延展性，在补偿半导体制冷片与上、下两机械件(即温控底座和倍频晶体底座)因加工误差导致的缝隙的同时，胶水固化的过程补偿了应力释放的空间，可以实现对半导体制冷片与上、下两机械件的固定，大大提升机械件的稳定性；并且，利用导热环氧胶的良好导热性，避免了机械件硬接触的散热不均匀问题，大大降低机械件与半导体制冷片之间的温差。
[n0021] 为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[n0022] 图1是本实用新型提供的倍频晶体温度传导装置的结构示意图；
[n0023] 图2是图1中倍频晶体温度传导装置于另一视角的结构示意图；
[n0024] 附图标记：
[n0025] 1：温控底座；2：倍频晶体底座； 3：螺接件；
[n0026] 4：导热环氧胶； 5：半导体制冷片。
[n0027] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[n0028] 下面结合图1和图2描述本实用新型的倍频晶体温度传导装置，该倍频晶体温度传导装置能用于固体激光器，如图1和图2所示，倍频晶体温度传导装置包括温控底座1、倍频晶体底座2、螺接件3、导热环氧胶4和半导体制冷片5。
[n0029] 如图1和图2所示，倍频晶体底座2设于温控底座1的上表面，倍频晶体底座2与温控底座1通过螺接件3相固定。具体地，如图2所示，在本实施例中，倍频晶体底座2上下贯穿地设有通孔，温控底座1对应通孔设有螺纹孔，螺接件3的螺纹端穿过通孔而与螺纹孔螺纹连接，通孔的上孔缘与螺接件3之间设有导热环氧胶4；并且，通孔与螺纹孔沿倍频晶体底座2的周向一一对应地设有多个，每个通孔处设有螺接件3，例如，倍频晶体底座2的下端为方形设置，倍频晶体底座2的下端的四个转角处均设有螺接件3。其中，螺接件3可以为螺丝等。倍频晶体通常是通过晶体压块设于倍频晶体底座2的上表面，并且还设有用于检测倍频晶体的温度的热敏电阻。
[n0030] 温控底座1和倍频晶体底座2通常均为金属底座，例如，温控底座1和倍频晶体底座2均为铝制底座、不锈钢底座、黄铜底座或者紫铜底座等材质的底座。
[n0031] 如图1所示，半导体制冷片5位于温控底座1的上表面与倍频晶体底座2的下表面之间，半导体制冷片5的上表面和下表面通过导热环氧胶4分别粘接倍频晶体底座2的下表面和温控底座1的上表面。利用导热环氧胶4具有良好的自粘性、导热性，导热环氧胶4与金属、陶瓷等其他材质都有良好的粘粘性，例如，导热环氧胶4可以为2151导热环氧胶，导热环氧胶4既可以将机械件稳定固定、导热，又可以避免机械件因加工误差的缝隙导致的热传递效果差的隐患。
[n0032] 本实用新型提供的倍频晶体温度传导装置及固体激光器，利用导热环氧胶的粘性和延展性，在补偿半导体制冷片与上、下两机械件(即温控底座和倍频晶体底座)因加工误差导致的缝隙的同时，胶水固化的过程补偿了应力释放的空间，可以实现对半导体制冷片与上、下两机械件的固定，大大提升机械件的稳定性；并且，利用导热环氧胶的良好导热性，避免了机械件硬接触的散热不均匀问题，大大降低机械件与半导体制冷片之间的温差。
[n0033] 如图1所示，在本实施例中，倍频晶体底座2的下表面设有上凹槽，半导体制冷片5的上端位于上凹槽内，半导体制冷片5的上表面通过导热环氧胶4粘接上凹槽的槽底壁；温控底座1的上表面设有下凹槽，半导体制冷片5的下端位于下凹槽内，半导体制冷片5的下表面通过导热环氧胶4粘接下凹槽的槽底壁例，如，半导体制冷片5为方形片，上凹槽和下凹槽均为方形槽。
[n0034] 倍频晶体温度传导装置利用导热环氧胶4实现对机械件、半导体制冷片5的固定、贴合、导热，利用光斑圆度测试方法，达到提高倍频晶体的温度稳定性、倍频效率的目的，改善绿光、紫外激光器输出激光的功率稳定性。可选地，半导体制冷片5的上表面与倍频晶体底座2的下表面之间的导热环氧胶4的厚度可以为0.1mm。可选地，半导体制冷片5的下表面与温控底座1的上表面之间的导热环氧胶4的厚度可以为0.1mm。
[n0035] 如图1所示，在本实施例中，半导体制冷片5的上下表面均匀涂约0.1mm的导热环氧胶4，将半导体制冷片5放置在温控底座1、倍频晶体底座2的方形凹槽中间，用螺接件3将三者连接固定，螺接件3安装后用导热环氧胶4在螺接件3与倍频晶体底座2之间点涂，实现稳定、良好的的倍频晶体温度传导。
[n0036] 本实用新型还提供一种固体激光器，该固体激光器包括如上所述的倍频晶体温度传导装置。
[n0037] 本实用新型提供的固体激光器，利用导热环氧胶的粘性和延展性，在补偿半导体制冷片与上、下两机械件因加工误差导致的缝隙的同时，胶水固化的过程补偿了应力释放的空间，可以实现对半导体制冷片与上、下两机械件的固定，大大提升机械件的稳定性；并且，利用导热环氧胶的良好导热性，避免了机械件硬接触的散热不均匀问题，大大降低机械件与半导体制冷片之间的温差。
[n0038] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

权利要求:
Claims (10)
[0001] 1.一种倍频晶体温度传导装置，其特征在于，包括温控底座、倍频晶体底座和半导体制冷片；
所述倍频晶体底座设于所述温控底座的上表面，所述倍频晶体底座与所述温控底座通过螺接件相固定；
所述半导体制冷片位于所述温控底座的上表面与所述倍频晶体底座的下表面之间，所述半导体制冷片的上表面和下表面通过导热环氧胶分别粘接所述倍频晶体底座的下表面和所述温控底座的上表面。
[0002] 2.根据权利要求1所述的倍频晶体温度传导装置，其特征在于，所述半导体制冷片的上表面与所述倍频晶体底座的下表面之间的所述导热环氧胶的厚度为0.1mm；和/或，
所述半导体制冷片的下表面与所述温控底座的上表面之间的所述导热环氧胶的厚度为0.1mm。
[0003] 3.根据权利要求1所述的倍频晶体温度传导装置，其特征在于，所述倍频晶体底座的下表面设有上凹槽，所述半导体制冷片的上端位于所述上凹槽内，所述半导体制冷片的上表面通过所述导热环氧胶粘接所述上凹槽的槽底壁；
所述温控底座的上表面设有下凹槽，所述半导体制冷片的下端位于所述下凹槽内，所述半导体制冷片的下表面通过所述导热环氧胶粘接所述下凹槽的槽底壁。
[0004] 4.根据权利要求3所述的倍频晶体温度传导装置，其特征在于，所述半导体制冷片为方形片，所述上凹槽和所述下凹槽均为方形槽。
[0005] 5.根据权利要求1-4任一项所述的倍频晶体温度传导装置，其特征在于，所述倍频晶体底座上下贯穿地设有通孔，所述温控底座对应所述通孔设有螺纹孔，所述螺接件的螺纹端穿过所述通孔而与所述螺纹孔螺纹连接，所述通孔的上孔缘与所述螺接件之间设有所述导热环氧胶。
[0006] 6.根据权利要求5所述的倍频晶体温度传导装置，其特征在于，所述通孔与所述螺纹孔沿所述倍频晶体底座的周向一一对应地设有多个，每个所述通孔处设有所述螺接件。
[0007] 7.根据权利要求6所述的倍频晶体温度传导装置，其特征在于，所述倍频晶体底座的下端为方形设置，所述倍频晶体底座的下端的四个转角处均设有所述螺接件。
[0008] 8.根据权利要求1-4任一项所述的倍频晶体温度传导装置，其特征在于，所述温控底座和所述倍频晶体底座均为金属底座。
[0009] 9.根据权利要求8所述的倍频晶体温度传导装置，其特征在于，所述温控底座和所述倍频晶体底座均为铝制底座、不锈钢底座、黄铜底座或者紫铜底座。
[0010] 10.一种固体激光器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的倍频晶体温度传导装置。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202023304385.0U|CN214337118U|2020-12-31|2020-12-31|倍频晶体温度传导装置及固体激光器|CN202023304385.0U| CN214337118U|2020-12-31|2020-12-31|倍频晶体温度传导装置及固体激光器|