本申请涉及激光晶体技术领域，具体而言，涉及一种激光晶体装夹座。
背景技术：
激光是近代科学技术中的重大发明之一，做成激光器后，广泛应用于工业、医疗、军工、科研等领域。
对于固体激光器来说，激光晶体是工作物质，受激吸收后提供激光形成的粒子数反转，再自发辐射与受激辐射提供激光与放大，与谐振腔、泵浦源共同组成激光器必不可少的三大要素。
激光晶体由于其良好的吸收特性，使得其成为工业固体激光器中端面泵浦比较常见的一种工作物质。
现有技术中，为实现激光晶体的良好运转，需要对其进行散热处理，不然存在很强的热透镜效应甚至是碎裂激光晶体。工业使用中一般采用a轴切割，截面多为3*3mm或者4*4mm，对应关系如图1、图2所示。
现行散热方案中，如图3所示，大多数使用者是将激光晶体02四周包裹铟片04，嵌入可以四面散热的热沉01中，然后将热沉01锁紧在大底面03上进行整体导热；这样使用低功率泵浦的条件下问题不大，但在高功率泵浦的情况下，存在两个非常严重的问题，一个是激光晶体各个方向的导热系数差异和热膨胀系数差异，使得激光晶体容易撕裂(沿c轴方向撕裂)，二个是由于热沉各个面的导热效率与温度不一样，使得激光晶体四个侧面方向热透镜存在差异，最终影响激光光斑的圆度。
技术实现要素：
本申请的目的在于针对上述问题，提供一种激光晶体装夹座，与激光晶体配合，能够使得激光晶体热膨胀均匀，不至于在高功率泵浦下膨胀受力而撕裂，提升了激光晶体工作时的稳定可靠性和输出光斑的质量，使上述问题得到改善。
根据本申请一方面实施例的激光晶体装夹座，包括激光晶体座和激光晶体盖；激光晶体座的上表面开设有用于容纳激光晶体的容纳槽，激光晶体座内开设有避空孔，避空孔位于容纳槽的下方且与容纳槽隔开，激光晶体盖可拆卸地连接于激光晶体座的上表面，激光晶体盖与激光晶体座用于配合夹持激光晶体。
根据本申请实施例的激光晶体装夹座，激光晶体座和激光晶体盖的配合将激光晶体限制于容纳槽内，使得激光晶体的上下表面分别与激光晶体盖和激光晶体座接触，通过激光晶体座和激光晶体盖的良好导热性能实现激光晶体的散热；激光晶体座内开设的避空孔，使得激光晶体的下表面的散热效果减弱，以与激光晶体的上表面的温度相匹配，实现激光晶体的上下表面的导热效率一致，从而使得输出光斑竖直方向光斑对称分布，提高了光斑输出质量。该激光晶体装夹座的结构设计合理，使得激光晶体上下表面散热均匀，能够减小激光晶体在高功率泵浦下膨胀受力而撕裂的概率。
另外，根据本申请实施例的激光晶体装夹座还具有如下附加的技术特征：
根据本申请的一些实施例，避空孔的延伸方向与容纳槽的延伸方向平行，避空孔和容纳槽均贯穿激光晶体座。
在上述实施方式中，避空孔的延伸方向与容纳槽的延伸方向平行，使得激光晶体的下表面的散热得到阻碍，从而影响激光晶体的下表面的散热效率，以保证激光晶体的上下表面温度基本一致。
在本申请的一些具体实施例中，容纳槽的横截面和避空孔的横截面均为矩形。
在上述实施方式中，矩形的截面，便于容纳槽和避空孔的加工制造，便于适应激光晶体的轮廓，保证激光晶体的上下表面散热一致。
在本申请的一些具体实施例中，避空孔与容纳槽的底面的间距为3-5mm。
在上述实施方式中，避空孔的边缘距离容纳槽的底面的间距设置，便于更好地阻碍激光晶体的下表面的散热，从而保证激光晶体的下表面温度与上表面温度一致。
根据本申请的一些实施例，容纳槽的底面形成有限位台阶面，用于对激光晶体进行限位。
在上述实施方式中，限位台阶面的设置，便于实现激光晶体的限位，保证激光晶体在容纳槽内的位置固定。
在本申请的一些具体实施例中，容纳槽的宽度大于激光晶体的宽度，当激光晶体抵靠于限位台阶面时，激光晶体与容纳槽的两个侧壁之间均具有间隙。
在上述实施方式中，容纳槽的宽度设计，便于保证激光晶体放置于容纳槽内后，激光晶体与容纳槽的两个侧壁之间具有间隙，使得激光晶体只利用上下表面进行贴合散热，可以使得激光晶体热膨胀均匀，降低了激光晶体的撕裂概率。
可选地，限位台阶面的高度为0.1-0.5mm。
在上述实施方式中，限位台阶面的高度设计，便于保证对激光晶体的限位，同时，防止限位台阶面过多的接触激光晶体而影响激光晶体的散热效率。
在本申请的一些具体实施例中，激光晶体盖与激光晶体座的材质均为紫铜。
在上述实施方式中，激光晶体盖与激光晶体座的材质为散热效果好的紫铜，便于保证激光晶体的散热。
在本申请的一些具体实施例中，激光晶体盖与激光晶体座通过螺栓相连。
在上述实施方式中，激光晶体盖与激光晶体座的螺栓连接方式，便于激光晶体盖与激光晶体座的装配与拆卸，提高了工作效率。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为激光晶体的轴向示意图；
图2为图1的右视图；
图3为现有的激光晶体散热结构；
图4为本申请实施例提供的激光晶体装夹座的结构示意图；
图5为图4的左视图；
图6为本申请实施例提供的激光晶体装夹座与激光晶体的装配图。
图标：01-热沉；02-激光晶体；03-大底面；04-铟片；100-激光晶体装夹座；1-激光晶体座；11-容纳槽；12-避空孔；13-限位台阶面；2-激光晶体盖；3-激光晶体；4-大底面；5-铟片。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面参考图描述根据本申请一方面实施例的激光晶体装夹座100。
如图4和图5所示，根据本申请实施例的激光晶体装夹座100，包括：激光晶体座1和激光晶体盖2。
具体而言，激光晶体座1的上表面开设有用于容纳激光晶体的容纳槽11，激光晶体能够被容置于容纳槽11内；激光晶体座1内开设有避空孔12，避空孔12位于容纳槽11的下方且与容纳槽11隔开，避空孔12能够阻碍位于容纳槽11内的激光晶体的下表面的散热效果；激光晶体盖2可拆卸地连接于激光晶体座1的上表面，激光晶体盖2与激光晶体座1用于配合夹持激光晶体，既实现激光晶体的限位，还可以实现激光晶体的上下表面通过激光晶体盖2和激光晶体座1传热。
根据本申请实施例的激光晶体装夹座100，激光晶体座1和激光晶体盖2的配合将激光晶体限制于容纳槽11内，使得激光晶体的上下表面分别与激光晶体盖2和激光晶体座1接触，激光晶体盖2与激光晶体座1均匀充分接触，通过激光晶体座1和激光晶体盖2的良好导热性能实现激光晶体的散热；激光晶体座1内开设的避空孔12，激光晶体的下表面在激光晶体座1内的传热被阻碍，使得激光晶体的下表面的散热效果减弱，以与激光晶体的上表面的温度相匹配，实现激光晶体的上下表面的导热效率一致，从而使得输出光斑竖直方向光斑对称分布，提高了光斑输出质量。该激光晶体装夹座100的结构设计合理，使得激光晶体上下表面散热均匀，能够减小激光晶体在高功率泵浦下膨胀受力而撕裂的概率。
相对于现行散热方案：如图3所示，大多数使用者是将激光晶体02四周包裹铟片04，嵌入可以四面散热的热沉01中，然后将热沉01锁紧在大底面03(金属散热面)上进行整体散热；本申请提供一种激光晶体装夹座100，用于容置激光晶体3并进行激光晶体3散热，如图6所示，激光晶体3的上下表面通过铟片5与激光晶体盖2和激光晶体座1传热。激光晶体3的上下表面分别与激光晶体盖2和激光晶体座1接触，使得激光晶体3的热量传递至激光晶体盖2和激光晶体座1，实现激光晶体3的良好散热。
根据本申请的一些实施例，容纳槽11用于容纳激光晶体，容纳槽11的延伸方向与激光晶体的尺寸(激光晶体常为截面为正方形的长方体结构)相匹配；避空孔12的延伸方向与容纳槽11的延伸方向平行，避空孔12和容纳槽11均贯穿激光晶体座1。由于容纳槽11内的激光晶体的下表面的热量是向下传递至大底面4(金属散热面)，避空孔12的延伸方向与容纳槽11的延伸方向平行设置，使得避空孔12阻碍位于容纳槽11内的激光晶体的下表面的热量传递，从而降低激光晶体的下表面的散热效率，实现激光晶体的上下表面的散热效率一致，进而使得激光晶体的上下表面温度基本一致。如图5所示，该激光晶体装夹座100可以看作为类似长方体结构。
激光晶体座1锁在导热良好的大底面4上，激光晶体座1与大底面4之间可以用铟片或导热脂填补间隙。需要指出的是，大底面4为激光晶体散热领域的专有名词，可以理解为金属散热面，大底面4可以为水冷板、散热齿等。
根据本申请的一些实施例，为了更好地与激光晶体配合，容纳槽11的横截面和避空孔12的横截面均为矩形。矩形截面的容纳槽11和避空孔12，便于加工制造，适合与长方体式的激光晶体配合，保证激光晶体的上下表面散热一致。
作为本申请的一种可选方式，如图4所示，避空孔12的宽度大于容纳槽11的宽度，避空孔12阻碍激光晶体的下表面的散热效果，以使激光晶体的上表面与下表面的导热效率一致，激光晶体上下表面散热均匀。在本申请的其他实施方式中，根据激光晶体的规格尺寸，避空孔12的宽度可以等于容纳槽11的宽度，也可以小于容纳槽11的宽度，以保证激光晶体的上表面与下表面的导热效率一致。
避空孔12与容纳槽11的间距决定于加工制造的难度以及阻碍激光晶体的下表面的热传递效果，如果避空孔12与容纳槽11的间距过小，加工时容易造成避空孔12与容纳槽11贯通；如果避空孔12与容纳槽11的间距过大，对于阻碍激光晶体的下表面的热传递效果作用较小。需要指出的是，这里的避空孔12的横截面为规则的形状，避空孔12与容纳槽11的间距是指避空孔12的边缘与容纳槽11的底面的间距。在本申请的一些具体实施例中，避空孔12与容纳槽11的底面的间距为3-5mm，既能更好地阻碍激光晶体的下表面的散热，还能防止避空孔12与容纳槽11贯通，从而保证激光晶体的下表面温度与上表面温度基本一致。
作为本申请的可选方式，避空孔12与容纳槽11的底面的间距为3mm。避空孔12与容纳槽11的底面的间距为3mm，既方便加工制造，还能对激光晶体的下表面的散热起到良好地阻碍作用。
可选地，避空孔12的高度为1-3mm，既可以实现对激光晶体的散热阻隔，又不影响激光晶体的散热需求。
根据本申请的一些实施例，如图4所示，容纳槽11的底面形成有限位台阶面13，用于对激光晶体进行限位。通过限位台阶面13的限位，使得激光晶体在容纳槽11内的位置固定，便于实现激光晶体的定位。
在本申请的一些具体实施例中，容纳槽11的宽度大于激光晶体的宽度，当激光晶体抵靠于限位台阶面13时，激光晶体与容纳槽11的两个侧壁之间均具有间隙。容纳槽11的宽度设计，对激光晶体的两侧进行避空设计，激光晶体只能利用上下表面与激光晶体盖2和激光晶体座1进行贴合散热，同时，便于激光晶体热膨胀均匀，降低激光晶体的撕裂概率。
可选地，限位台阶面13的高度为0.1-0.5mm。限位台阶面13的高度设计，既不能太高(影响激光晶体的散热效率)，也不能太低(无法保证对激光晶体的限位)。限位台阶面13的高度根据激光晶体的尺寸确定，以符合对激光晶体的限位。
在本申请的一些具体实施例中，激光晶体盖2与激光晶体座1的材质为紫铜。紫铜具有良好的导热性能，当激光晶体放置于容纳槽11内后，激光晶体的上下表面与激光晶体盖2和激光晶体座1贴合，从而将激光晶体的热量传递至大底面4，从而实现激光晶体的散热。在本申请的其他实施方式中，激光晶体盖2和激光晶体座1的材质可以为其他导热性能好的金属，例如银、铝等。
在本申请的一些具体实施例中，激光晶体盖2与激光晶体座1通过螺栓(图中未标出)相连。激光晶体盖2上开设有用于螺栓穿过的安装定位孔，激光晶体座1开设有与螺栓配合的螺纹孔，激光晶体盖2与激光晶体座1通过螺栓可拆卸地连接，便于实现激光晶体盖2与激光晶体座1的快速装配与拆卸，提高了工作效率。
为了保证激光晶体盖2与激光晶体座1的连接稳定性，螺栓位于激光晶体的两侧。激光晶体盖2与激光晶体座1的连接螺栓的数量可以根据激光晶体的尺寸决定，在激光晶体的长度较长的情况下，可以适当增加连接螺栓的数量。
可选地，本申请中的激光晶体为掺钕钒酸钇(nd:yvo4)，nd:yvo4由于其良好的吸收特性，使得其成为工业固体激光器中端面泵浦比较常见的一种工作物质。本申请的激光晶体装夹座100还适用于其他类型的激光晶体。
根据本申请实施例的激光晶体装夹座100的工作原理为：
如图6所示，激光晶体3放置于容纳槽11内，并抵靠于限位台阶面13，在容纳槽11内定位，将激光晶体盖2盖于激光晶体座1上，在激光晶体3的上下表面采用铟片5将热量软过镀到激光晶体盖2或激光晶体座1。激光晶体3的两侧实现避空设置，激光晶体3只能利用上下表面进行贴合散热。容纳槽11的下方设置的避空孔12，使得激光晶体3的下表面非充分散热，根据实际泵浦情况，可以调整避空孔12的宽度，使激光晶体3的上下表面散热效率一致，从而使得激光晶体3的上下表面温度基本一致，达到热透镜效果基本一致，使得输出光斑竖直方向光斑对称分布，提高了光斑输出质量。
根据本申请实施例的激光晶体装夹座100的有益效果为：
该激光晶体装夹座100将(nd:yvo4)激光晶体3的两侧避空，根据(nd:yvo4)激光晶体3本身特性，虽然整体散热比四周包裹时差，但是可以使得激光晶体3热膨胀均匀，不至于在高功率泵浦下膨胀受力而撕裂。
在激光晶体3下表面处避空(设置避空孔12)，是为了激光晶体3的上下表面的导热率一致。因为激光晶体3的上表面距离最底的散热面(大底面4)较远，如果不避空的话，激光晶体3下表面散热比上表面好，激光晶体3上下表面散热不均匀，同样存在一定的撕裂风险，同时，这样会造成竖直方向热透镜效果不对称，从而会造成输出光斑的不对称性，即影响光斑输出质量。
激光晶体3的两侧避空后，撕裂概率明显低于四周包裹的结构，同时，激光晶体3的下表面避空(设置避空孔12)后，激光晶体3竖直方向对称性和整体光束质量有了提升。
激光晶体装夹座100整体结构因非四面充分散热，虽然提升了整个激光晶体3工作时的温度，但是激光晶体3的稳定可靠性和输出光斑质量都得到了提升。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
1.一种激光晶体装夹座，其特征在于，包括激光晶体座和激光晶体盖；
所述激光晶体座的上表面开设有用于容纳激光晶体的容纳槽，所述激光晶体座内开设有避空孔，所述避空孔位于所述容纳槽的下方且与所述容纳槽隔开，所述激光晶体盖可拆卸地连接于所述激光晶体座的上表面，所述激光晶体盖与所述激光晶体座用于配合夹持激光晶体。
2.根据权利要求1所述的激光晶体装夹座，其特征在于，所述避空孔的延伸方向与所述容纳槽的延伸方向平行，所述避空孔和所述容纳槽均贯穿所述激光晶体座。
3.根据权利要求1所述的激光晶体装夹座，其特征在于，所述容纳槽的横截面和所述避空孔的横截面均为矩形。
4.根据权利要求1所述的激光晶体装夹座，其特征在于，所述避空孔与所述容纳槽的底面的间距为3-5mm。
5.根据权利要求1所述的激光晶体装夹座，其特征在于，所述容纳槽的底面形成有限位台阶面，用于对激光晶体进行限位。
6.根据权利要求5所述的激光晶体装夹座，其特征在于，所述容纳槽的宽度大于激光晶体的宽度，当激光晶体抵靠于所述限位台阶面时，所述激光晶体与所述容纳槽的两个侧壁之间均具有间隙。
7.根据权利要求5所述的激光晶体装夹座，其特征在于，所述限位台阶面的高度为0.1-0.5mm。
8.根据权利要求1所述的激光晶体装夹座，其特征在于，所述激光晶体盖与所述激光晶体座的材质均为紫铜。
9.根据权利要求1所述的激光晶体装夹座，其特征在于，所述激光晶体盖与所述激光晶体座通过螺栓相连。
技术总结