一种激光晶体用高斯型分布非均匀水循环冷却装置

本发明属于固体激光器，特别是涉及一种激光晶体用高斯型分布非均匀水循环冷却装置。

背景技术：

1、固体激光器系统在运行过程中，其激光晶体会产生高热，因此需要对激光晶体进行同步冷却。

2、目前，激光晶体主要采用铜制水冷块进行冷却，在铜制水冷块内部加工有均匀分布的冷却水道，冷却水道内用于冷却水的循环流动，借助铜制水冷块的高效导热，循环流动的冷却水会将激光晶体产生的热量持续带走，从而实现激光晶体的高效散热。

3、但是，经研究发现，由于铜制水冷块内部的冷却水道采用均匀布置形式，因此铜制水冷块各个区域的导热性能也具有均匀性。然而，激光束通过激光晶体时，激光晶体的温度分布是不均匀的，即存在较大的温度梯度，而在较大的温度梯度下会导致激光晶体产生热应变，而激光束在通过热应变的激光晶体时，会在光弹效应下导致激光束的折射率发生改变，并由原来的各向同性变成各向异性，也就是热应力双折射。

4、因此，热应力双折射的产生会对激光束的传播性质产生较大影响，不仅会降低激光束的输出功率，还会破坏激光束的质量。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种激光晶体用高斯型分布非均匀水循环冷却装置，其铜制水冷块内部的冷却水道采用非均匀分布形式；在铜制水冷块的中心冷却平面内，其冷却水道呈对称双曲线分布；在铜制水冷块的任意横截面内，激光束的高斯能量曲线与纵轴等温间距线交汇点的横轴投影点与直列排布的冷却水道截面孔的圆点相重合；通过高斯型分布非均匀水循环冷却结构的铜制水冷块，可使激光束能量集中区域与冷却水道密集区域正对，提高激光束能量集中区域的冷却能力，有效弱化激光晶体的温度梯度，降低激光晶体的热应变，改善热应力双折射现象，进而提高激光束的输出功率和质量。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种激光晶体用高斯型分布非均匀水循环冷却装置，包括铜制水冷块，铜制水冷块与激光晶体紧密叠靠在一起，在铜制水冷块内部设置有冷却水道，冷却水道沿铜制水冷块的中心冷却平面分布；其特点是：所述铜制水冷块采用高斯型分布非均匀水循环冷却结构，所述冷却水道采用非均匀分布形式，在所述铜制水冷块的中心冷却平面内，冷却水道呈对称双曲线分布。

3、在所述铜制水冷块的任意横截面内，激光束的高斯能量曲线与纵轴等温间距线交汇点的横轴投影点与直列排布的冷却水道截面孔的圆点相重合。

4、所述冷却水道的对称双曲线中心轴与通过激光晶体的激光束的光轴相平行。

5、所述冷却水道的对称双曲线中心轴和通过激光晶体的激光束的光轴所在的共轴平面与铜制水冷块的中心冷却平面相垂直。

6、本发明的有益效果：

7、本发明的激光晶体用高斯型分布非均匀水循环冷却装置，其铜制水冷块内部的冷却水道采用非均匀分布形式；在铜制水冷块的中心冷却平面内，其冷却水道呈对称双曲线分布；在铜制水冷块的任意横截面内，激光束的高斯能量曲线与纵轴等温间距线交汇点的横轴投影点与直列排布的冷却水道截面孔的圆点相重合；通过高斯型分布非均匀水循环冷却结构的铜制水冷块，可使激光束能量集中区域与冷却水道密集区域正对，提高激光束能量集中区域的冷却能力，有效弱化激光晶体的温度梯度，降低激光晶体的热应变，改善热应力双折射现象，进而提高激光束的输出功率和质量。

技术特征：

1.一种激光晶体用高斯型分布非均匀水循环冷却装置，包括铜制水冷块，铜制水冷块与激光晶体紧密叠靠在一起，在铜制水冷块内部设置有冷却水道，冷却水道沿铜制水冷块的中心冷却平面分布；其特征在于：所述铜制水冷块采用高斯型分布非均匀水循环冷却结构，所述冷却水道采用非均匀分布形式，在所述铜制水冷块的中心冷却平面内，冷却水道呈对称双曲线分布。

2.根据权利要求1所述的一种激光晶体用高斯型分布非均匀水循环冷却装置，其特征在于：在所述铜制水冷块的任意横截面内，激光束的高斯能量曲线与纵轴等温间距线交汇点的横轴投影点与直列排布的冷却水道截面孔的圆点相重合。

3.根据权利要求1所述的一种激光晶体用高斯型分布非均匀水循环冷却装置，其特征在于：所述冷却水道的对称双曲线中心轴与通过激光晶体的激光束的光轴相平行。

4.根据权利要求1所述的一种激光晶体用高斯型分布非均匀水循环冷却装置，其特征在于：所述冷却水道的对称双曲线中心轴和通过激光晶体的激光束的光轴所在的共轴平面与铜制水冷块的中心冷却平面相垂直。

技术总结
一种激光晶体用高斯型分布非均匀水循环冷却装置，属于固体激光器技术领域，包括铜制水冷块，其采用高斯型分布非均匀水循环冷却结构，铜制水冷块内部的冷却水道采用非均匀分布形式；在铜制水冷块的中心冷却平面内，其冷却水道呈对称双曲线分布；在铜制水冷块的任意横截面内，激光束的高斯能量曲线与纵轴等温间距线交汇点的横轴投影点与直列排布的冷却水道截面孔的圆点相重合；通过高斯型分布非均匀水循环冷却结构的铜制水冷块，可使激光束能量集中区域与冷却水道密集区域正对，提高激光束能量集中区域的冷却能力，有效弱化激光晶体的温度梯度，降低激光晶体的热应变，改善热应力双折射现象，进而提高激光束的输出功率和质量。

技术研发人员：岱钦,黄振鸿,李业秋,张岳
受保护的技术使用者：沈阳理工大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/9