Описан способ устранения температурных деформаций лазерного элемента из эпоксиполимера, активированного органическими красителями, с применением упругих элементов в оболочке активного лазерного элемента.
Ключевые слова: активные лазерный элемент, излучение накачки, радиатор, гофрированные мембраны.
Discloses a method for removing thermal deformation of the laser element of the epoxy resin, the activated organic dyes, applying the elastic elements in the shell of the active laser element.
Keywords: active laser element, the pump radiation, radiator, corrugated membrane.
Полезная модель относится к оптическому приборостроению и предназначена для проведения исследований в области спектрального анализа.
Известен активный лазерный элемент из эпоксиполимера, активированного органическими красителями, снабженный оболочкой и стойкой, выполненными из металла с высоким коэффициентом теплопроводности, при этом оболочка выполнена в виде цилиндра с кольцевыми пазами во внутренней части и закреплена в стойке. [1]
Недостатком данного элемента является то, что лазерный элемент в оболочке подвержен температурным деформациям.
Задачей предлагаемой полезной модели является устранение температурных деформаций.
Техническим результатом является применение упругих элементов в оболочке активного лазерного элемента.
Указанная задача и указанный технический результат достигается благодаря тому, что активный лазерный элемент, активированный органическими красителями, снабженный оболочкой и стойкой, выполненными из металла с высоким коэффициентом теплопроводности, согласно полезной модели, оболочка дополнительно снабжена двумя гофрированными мембранами с трапецеидальным профилем и выполнена в виде кольца. [2]
Сущность предлагаемого устройства представлена на рис.1.
Рис.1. Активный лазерный элемент с мембранным радиатором
Активный лазерный элемент 1, активированный красителями заключается в оболочку, состоящую из двух гофрированных мембран 3 с трапецеидальным профилем и кольца 2 из металла с высоким коэффициентом теплопроводности. Кольцо 2 выполнено с фасками, угол которых совпадает с углом профиля гофрированных мембран 3. При нагреве, из-за разницы коэффициентов линейного расширения материалов из которых изготовлено кольцо 2 и активный лазерный элемент 1, между активным лазерным элементом 1 и гофрированной мембраной 3 может образоваться люфт. Во избежание образования люфта высота h кольца 2 меньше толщины H активного лазерного элемента 1 на 0,1–0,2 мм. Гофрированные мембраны 3 выполнены с отверстием в центральной части для прохождения излучения накачки и люминесценции красителя активного лазерного элемента 1. Активный лазерный элемент 1, активированный красителями, помещен внутри кольца 2. Диаметр кольца 2 больше диаметра активного лазерного элемента 1 на 0,1–0,2 мм. Активный лазерный элемент 1 и кольцо 2 заключены между двумя гофрированными мембранами 3, которые скреплены между собой с помощью винтов 4 и гаек 6. Между гофрированными мембранами 3 на винтах 4 размещены шайбы 5 толщиной 1–1,5 мм. Конструкция, представленная на чертеже, закрепляется в стойке.
Излучение накачки падает на активный лазерный элемент 1. Под действием излучения накачки краситель люминесцируют. Кольцо 2 и гофрированные мембраны 3 проводят тепло, полученное от активного лазерного элемента 1. Согласно закону Фурье они будут служить радиатором, рассеивающим это тепло в окружающую среду конвективной теплоотдачей. Тепло будет рассеиваться как во внешнюю среду, так и во внутреннюю часть конструкции. Благодаря шайбам 5 между гофрированными мембранами 3 образуется зазор, через который происходит воздухообмен с окружающей средой вследствие конвенции.
Благодаря упругости гофрированных мембран 3 устраняются осевые температурные деформации, возникающие в активном лазерном элементе 1 и кольце 2. Из-за упругости гофров гофрированной мембраны 3 устраняются радиальные температурные деформации, возникающие в кольце 2.
Высокая теплопроводности металла, из которого выполнены кольцо, гофрированные мембраны и стойка, обширная площадь контакта конструкции с окружающей средой, обеспечат достаточный теплоотвод от активного лазерного элемента, что увеличит ресурс его работы при когерентной накачке «в одну точку», а упругость гофрированных мембран устранят температурные деформации элементов конструкции.
Литература:
1. Патент РФ на полезную модель № 129307, опубл. 20.06.2013г.
2. Патент РФ на полезную модель № 141309 опубл. 05.11.2013 г.
