[发明专利]一种激光增益模块及用于激光增益模块的液冷循环装置

说明书

技术领域

本发明涉及固体激光器技术领域，具体地说，本发明涉及用于激光增益模块的液冷循环装置的改进。

背景技术

激光增益模块一般用于固体激光器。激光增益模块主要包括模块本体、泵浦源(如靶条)和激光晶体棒。泵浦源和激光晶体棒均安装于模块本体内部，其中泵浦源用于提供所需要的泵浦光，激光晶体棒用于接收泵浦光并在在泵浦光的激励下产生激光辐射。在大功率激光增益激光模块中，泵浦源在提供所需要的泵浦光同时，还会产生一部分废热；而泵浦光在对激光晶体棒的泵浦过程中除了一部分能量用于有效泵浦，产生激光辐射外，也会产生大量废热，影响激光输出功率和光束质量。因此必须对激光增益模块进行制冷。现有大部分激光增益模块多采用水冷循环方式制冷。在激光模块本体内设置内部水路，并将内部水路与外部水路连通构成循环回路，使冷却水在压力的作用下经注水孔直接冲击激光晶体棒从而使激光晶体棒温度下降。

图1A示出了一个现有的激光增益模块的剖面示意图，图1B示出了该现有的激光增益模块的三维示意图。该激光增益模块主要包括模块本体、泵浦源、激光晶体棒和液冷循环装置。液冷循环装置包括冷却液循环通道、制冷机和泵送装置(图1A、图1B中未示出制冷机和泵送装置)，冷却液循环通道由内置的冷却液输入腔13、主冷却腔10、副冷却腔11、冷却液输出腔13’和外接的冷却液输送管道(图1A中未示出外接的冷却液输送管道)组成。其中，冷却液输入腔13和冷却液输出腔13’分别连接冷却液输送管道的两端。主冷却腔10用于冷却激光晶体棒8，它由一个两端开口的透明刚性管(如玻璃管)构成，该透明刚性管安装在模块本体9内部。激光晶体棒置于主冷却腔10中，主冷却腔10长度略短于激光晶体棒8，从而使激光晶体棒8的两端探出主冷却腔10，以便于激光的输出。副冷却腔11用于冷却泵浦源(图中未示出)，副冷却腔11的数目可根据泵浦源的数目作相应的调整，一般地，副冷却腔11安装(或制作)在模块本体9内接近泵浦源的位置处。冷却液输入腔13由第一压板5和第一端盖3构成。冷却液输出腔13’由第二压板5’和第二端盖3’构成。冷却液输入腔13与主冷却腔10、副冷却腔11的输入端均直接连通，类似地，冷却液输出腔13’与主冷却腔10、副冷却腔11的输出端均直接连通。并且冷却液输入腔13设有一个冷却液输入口14，冷却液输出腔13’设有一个冷却液输出口14’，冷却液输入口14、冷却液输出口14’分别用于连接冷却液输送管道的两端，从而构成冷却液循环通道。为避免影响到激光输出的光路，一般来说将冷却液输入、输出口分别设置在冷却液输入、输出腔的底部。并且，由于外接管道过多会占用或影响到光路中其它光学设备的安装空间，因此，在激光增益模块中通常只设置一个冷却液输入口和一个冷却液输出口。在上述激光增益模块及其液冷循环装置中，当冷却液(比如冷却水)的流速较高时会产生湍流，传热更有效，激光晶体棒温度下降会更大，所以理论上冷却液流速越快，冷却效果就越好。但是，流速的增加也会导致冷却液对激光棒产生较大冲击，进而使得激光晶体棒发生抖动，导致所产生的激光辐射缺乏稳定性，降低激光增益模块的输出光质量。

综上所述，当前迫切需要克服上述问题，提供一种既能保证冷却效果，又不会降低输出光质量的激光增益模块及用于该激光增益模块中的液冷循环装置。

发明内容

本发明的目的是提供既能保证冷却效果，又不会降低输出光质量的激光增益模块及用于该激光增益模块中的液冷循环装置。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种激光增益模块，包括具有轴线和两个端面的模块本体、泵浦源、激光晶体棒和液冷循环装置，所述液冷循环装置包括：

沿所述模块本体轴线方向穿过所述模块本体的主冷却管，所述主冷却管为透明刚性管，所述主冷却管用于容纳并冷却所述激光晶体棒，且所述激光晶体棒的两端均伸出所述主冷却腔形成两个延伸部；

沿所述模块本体轴线方向穿过所述模块本体的副冷却管，所述副冷却管为刚性管，用于冷却所述泵浦源；

同轴安装在所述模块本体一个端面上的第一端子，该第一端子内部具有一个第一空腔，该第一端子内侧(指靠近模块本体的一侧)端面具有主通孔和副通孔，所述主冷却管与所述第一端子在主通孔处密封连接，使得所述第一端子内的第一空腔与所述主冷却腔连通；所述副冷却管与所述第一端子在副通孔处密封连接，使得所述第一端子内的第一空腔与所述副冷却腔连通；所述第一端子外侧端面具有第一外接通孔(即冷却液输入口)，用于外接冷却液输送管道以将冷却液输入所述第一空腔；以及