水冷激光光學(xué)平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)器件，特別是一種水冷激光光學(xué)平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)平臺(tái)是光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的必備器件，其主體是一塊高度平整的金屬板，或者帶有高度平整金屬板的桁架結(jié)構(gòu)，現(xiàn)代的光學(xué)研宄工作的進(jìn)展對(duì)光學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備提出了更高的要求，光學(xué)平臺(tái)需要滿足防塵，遮光，防輻射等多重要求。
[0003]通常用于激光器的光學(xué)平臺(tái)除了表面的平整度要求之外還要求其具有高度的溫度穩(wěn)定性，也就是在平臺(tái)整體或局部受熱時(shí)其尺寸不產(chǎn)生明顯變化。這是因?yàn)楦吖β始す馄鞫及殡S著極大的發(fā)熱量。例如，一臺(tái)波長為532nm的激光器，其倍頻晶體效率為50%左右，激光泵浦模塊效率則更低，通常低于15%，那么如果最終輸出的激光功率為100W，理論上至少需要1333W的輸入功率，再考慮實(shí)際使用中的損耗和設(shè)計(jì)余量，激光器的總功率必然在2000W以上。因此，根據(jù)能量守恒定律，2000W功率其中100W轉(zhuǎn)化為光其余的能量則最終會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊?，而這些能量集中在激光模塊中，當(dāng)然其中一部分熱量被激光器的冷卻系統(tǒng)帶走，但是由于激光模塊直接和光學(xué)平臺(tái)相連，并且通常是金屬和金屬直接接觸的連接方式，其中相大部分熱量也傳導(dǎo)到了光學(xué)平臺(tái)之上，這些熱量使光學(xué)平臺(tái)局部受熱，由于熱脹冷縮，平臺(tái)受到膨脹部分的擠壓應(yīng)力，會(huì)發(fā)生線型變形和彎曲變形，失去了光學(xué)平臺(tái)原有的尺寸精度，在極其精密的光學(xué)系統(tǒng)中，這些變形則會(huì)誘發(fā)激光光路的改變而使激光受到影響，其表現(xiàn)為激光功率下降，光斑質(zhì)量下降，并且可能會(huì)損壞激光腔鏡。
[0004]為了解決這一問題前人們對(duì)光學(xué)平臺(tái)進(jìn)行了很多改進(jìn)以提高光學(xué)平臺(tái)的熱穩(wěn)定性。方法通常有以下幾種:第一，加厚光學(xué)平臺(tái)的厚度，采用很厚的實(shí)心金屬來制造光學(xué)平臺(tái)，在一定程度上提高了平臺(tái)的剛度，并且受熱后熱量會(huì)被更大程度的分散，從而使變形減少。其缺點(diǎn)是使得激光器的體積和重量變得龐大，制造成本和加工難度也大幅度提升。第二，使用熱穩(wěn)定性更高的特殊材料加工光學(xué)平臺(tái)，工程上通常采取和第一種方法相結(jié)合，使用大厚度的殷鋼底板來保證激光器的熱穩(wěn)定性，但是殷鋼屬于高鎳合金其冶煉過程復(fù)雜，鍛造加工也困難。因此生產(chǎn)成本非常高，通常只能應(yīng)用在非常高端的設(shè)備上，無法大范圍推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種水冷激光光學(xué)平臺(tái)，其具有高度的熱穩(wěn)定性，價(jià)格低廉，加工方便，并且體積較小，重量較輕。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是提供一種水冷激光光學(xué)平臺(tái)，其中:該平臺(tái)包括有平臺(tái)底板，所述平臺(tái)底板頂部安裝有激光器，平臺(tái)底板的板面上裝有四根與平臺(tái)底板長度相同的鋁制冷卻水管，四根鋁制冷卻水管之間通過塑料軟管連通形成冷卻水路水管，冷卻水路水管設(shè)有進(jìn)出水口，每根鋁制冷卻水管的端部通過螺絲固定在平臺(tái)底板的兩側(cè)。
[0007]本實(shí)用新型的效果是該水冷激光光學(xué)平臺(tái)能在高發(fā)熱的激光系統(tǒng)中保持極好的熱穩(wěn)定性從而提高激光器的穩(wěn)定性獲得更高品質(zhì)的激光光束在光學(xué)平臺(tái)上通水，并和激光模塊形成回路之后，激光模塊和光學(xué)平臺(tái)形成了一個(gè)統(tǒng)一的發(fā)熱整體，熱量被冷卻水帶走，并且由冷卻水控制恒溫，使激光器本身處于一個(gè)穩(wěn)定的工作溫度上，極大的緩解了光學(xué)平臺(tái)熱量局部聚集的現(xiàn)象，從而減少了激光器的熱變形，提高了熱穩(wěn)定性。整個(gè)結(jié)構(gòu)沒有采用昂貴的合金材料，其材料成本低，加工工藝穩(wěn)定可靠，大幅度降低了激光器的制造成本，為高功率激光器的普及鋪平了道路。
【附圖說明】
[0008]圖1水冷激光平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖中:
[0010]1.激光器2.平臺(tái)底板3.鋁制冷卻水管4.塑料軟管5.進(jìn)出水口
【具體實(shí)施方式】
[0011]結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的水冷激光光學(xué)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)加以說明。
[0012]如圖1所示，水冷激光光學(xué)平臺(tái)，該平臺(tái)包括有平臺(tái)底板2，所述平臺(tái)底板2頂部安裝有激光器1，平臺(tái)底板2的板面上裝有四根與平臺(tái)底板2長度相同的鋁制冷卻水管3，四根銷制冷卻水管3之間通過塑料軟管4連通形成冷卻水路水管，冷卻水路水管設(shè)有進(jìn)出水口 5，每根鋁制冷卻水管3的端部通過螺絲固定在平臺(tái)底板2的兩側(cè)。
[0013]安裝時(shí)，所述鋁制冷卻水管3和平臺(tái)底板2的接觸面涂抹導(dǎo)熱硅脂。
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型的水冷激光光學(xué)平臺(tái)由激光器1、平臺(tái)底板2、鋁制冷卻水管3、塑料軟管4、進(jìn)出水口 5部分組成。
[0015]所述平臺(tái)底板2由6061鋁合金加工而成，其頂部安裝激光器1，平臺(tái)底板2的板面上裝有和平臺(tái)底板2長度相同的四根鋁制冷卻水管3，鋁制冷卻水管3端面為平面和光學(xué)平臺(tái)2之間通過螺絲固定。鋁制冷卻水管3之間通過塑料軟管4連接形成冷卻水路。鋁制冷卻水管3的端部裝有進(jìn)出水口 5。
[0016]安裝時(shí)鋁制冷卻水管3和平臺(tái)底板2的接觸面涂抹導(dǎo)熱硅脂。進(jìn)出水口 5安裝塑料軟管4接入冷卻水，也可以與激光器自身的冷卻水回路并聯(lián)，接入同一冷卻水源。冷卻水可以是來自一次性的城市自來水，也可以是源于封閉循環(huán)的制冷機(jī)或冷卻塔。
[0017]本實(shí)用新型的水冷激光光學(xué)平臺(tái)是應(yīng)用于高功率激光器的器件，其中的水管管路是和激光器I的冷卻水相連并可恒溫控制。該水冷激光光學(xué)平臺(tái)的原理是:激光光學(xué)器件在工作時(shí)大量發(fā)熱，其熱傳導(dǎo)到該光學(xué)平臺(tái)上，接著傳遞到底部冷卻水管，流動(dòng)的冷卻水將大量的熱量帶走。并且，由于冷水水管貫穿光學(xué)平臺(tái)的全長。局部的高溫被冷卻水分散到整個(gè)光學(xué)平臺(tái)。一方面降低了整個(gè)光學(xué)平臺(tái)的溫度，減小了光學(xué)平臺(tái)熱變形的幅度。另一方面使光學(xué)平臺(tái)本身熱量分布均勻，使局部熱變形彎曲變?yōu)檎w的微弱的受熱膨脹，從而提高了光學(xué)平臺(tái)的穩(wěn)定性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水冷激光光學(xué)平臺(tái)，其特征是:該平臺(tái)包括有平臺(tái)底板(2)，所述平臺(tái)底板(2)頂部安裝有激光器(I)，平臺(tái)底板(2)的板面上裝有四根與平臺(tái)底板(2)長度相同的鋁制冷卻水管(3)，四根鋁制冷卻水管(3)之間通過塑料軟管⑷連通形成冷卻水路水管，冷卻水路水管設(shè)有進(jìn)出水口(5)，每根鋁制冷卻水管(3)的端部通過螺絲固定在平臺(tái)底板(2)的兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述水冷激光光學(xué)平臺(tái)，其特征是:安裝時(shí)，所述鋁制冷卻水管(3)和平臺(tái)底板(2)的接觸面涂抹導(dǎo)熱硅脂。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種水冷激光光學(xué)平臺(tái)，該平臺(tái)的平臺(tái)底板頂部安裝有激光器，平臺(tái)底板的板面上裝有四根與平臺(tái)底板長度相同的鋁制冷卻水管，四根鋁制冷卻水管之間通過塑料軟管連通形成冷卻水路水管，冷卻水路水管設(shè)有進(jìn)出水口，每根鋁制冷卻水管的端部通過螺絲固定在平臺(tái)底板的兩側(cè)。本實(shí)用新型的效果是該水冷激光光學(xué)平臺(tái)能在高發(fā)熱的激光系統(tǒng)中保持極好的熱穩(wěn)定性，使激光器本身處于一個(gè)穩(wěn)定的工作溫度上，極大的緩解了光學(xué)平臺(tái)熱量局部聚集的現(xiàn)象，減少了激光器的熱變形，提高了熱穩(wěn)定性。無需采用昂貴的合金材料，其材料成本低，加工工藝穩(wěn)定可靠，大幅度降低了激光器的制造成本，為高功率激光器的普及鋪平了道路。
【IPC分類】H01S3-04
【公開號(hào)】CN204315904
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420742389
【發(fā)明人】董玢越
【申請(qǐng)人】藍(lán)莫德(天津)科學(xué)儀器有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月1日