基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统技术方案

本实用新型专利技术实施例提供的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，属于激光技术领域，该系统包括：管状激光增益介质、内冷却装置和外冷却装置，所述内冷却装置设于所述管状激光增益介质的内表面，所述外冷却装置设于所述管状激光增益介质的外表面；所述内冷却装置用于通过产生喷雾对所述管状激光增益介质的内表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热；所述外冷却装置用于通过产生喷雾对所述管状激光增益介质的外表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热。进而有效提高了对管状激光增益介质的散热效率。

Spray cooling system based on tube laser gain medium heat dissipation

The utility model provides a spray cooling system based on tubular laser gain medium heat dissipation, which belongs to the field of laser technology. The system comprises a tubular laser gain medium, an internal cooling device and an external cooling device, wherein the internal cooling device is arranged on the inner surface of the tubular laser gain medium, and the external cooling device is arranged on the outer surface of the tubular laser gain medium. The intra cooling device is used to heat the inner surface of the tubular laser gain medium by generating a spray to realize heat dissipation of the tubular laser gain medium. The external cooling device is used for heat exchange of the external surface of the tubular laser gain medium to generate heat dissipation for the tubular laser gain medium. Thereby, the heat dissipation efficiency of the tubular laser gain medium is effectively improved.

【技术实现步骤摘要】
基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统
本技术涉及激光
，具体而言，涉及基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统。
技术介绍
随着固体激光器输出功率的增加，激光增益介质的热效应对输出激光亮度水平与光束质量的影响越来越严重，从而限制了固体激光器的进一步应用。管状激光器综合了棒状激光器与板条激光器的诸多优点，是可能实现高功率激光输出的有效器件之一，但随着泵浦功率的进一步增加，其热效应对管状激光器输出功率水平和光束质量的影响不可忽略。然而目前对于管状激光增益介质的散热技术主要采用传统的冷却装置，如直接水冷却，但是采用直接水冷却的方式对管状激光增益介质进行散热时，冷却液在压力的作用下流经管状激光增益介质表面，管状激光增益介质的温度由液流速度和冷却液的特性决定。当液流速度较低时，管状激光增益介质的散热是由于冷却液界面静止边缘层的单纯热传导的结果；当液流速度较高时会产生湍流，其传导更有效，使得管状激光增益介质的温度下降幅度更大，但是冷却液的湍流会导致管状激光增益介质的散热不均匀。而且，当液流速度较高时，冷却液对管状激光增益介质冷却面的压力会使管状激光增益介质产生额外的应力，从而限制了管状激光增益介质输出光束的功率水平和光束质量。采用低温氦气传导冷却的方式对管状激光增益介质进行散热时，在低功率条件下，管状激光器的散热能力取决于流经管状激光器的气流的大小及气流特性。在高功率条件下，采用低温氦气热传导的方式已无法满足对于管状激光器散热能力的需求。因此，现有的传统散热技术无法满足高功率条件下管状激光增益介质的散热需求。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，可以解决现有技术中存在的无法有效的解决管状激光器中管状激光增益介质的散热的技术问题。本技术的实施例是这样实现的：一种基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，其包括管状激光增益介质、内冷却装置和外冷却装置，所述内冷却装置设于所述管状激光增益介质的内表面，所述外冷却装置设于所述管状激光增益介质的外表面；所述内冷却装置用于通过产生喷雾对所述管状激光增益介质的内表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热；所述外冷却装置用于通过产生喷雾对所述管状激光增益介质的外表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热。在本技术较佳的实施例中，上述内冷却装置包括：内壳、内冷却层密封结构、内冷却层喷雾装置、内冷却层液流吸入装置和内层气流流通结构；所述内壳通过所述内冷却层密封结构与所述管状激光增益介质的内表面构成内冷却层容腔；所述内冷却层喷雾装置固定在所述内冷却层容腔内，所述内冷却层喷雾装置用于产生喷雾实现所述内冷却层容腔冷却液流的雾化；所述内冷却层液流吸入装置穿过所述内壳与所述内冷却层容腔连通，所述内冷却层液流吸入装置用于将喷射在所述管状激光增益介质的内表面未汽化的液流吸出；所述内层气流流通结构设于所述内壳上，用于为所述管状激光增益介质的所述内冷却层容腔提供气流通道。在本技术较佳的实施例中，上述内层气流流通结构包括内冷却层进风口和内冷却层出风口；所述内冷却层进风口和所述内冷却层出风口均开设在所述内壳上。在本技术较佳的实施例中，上述内冷却层喷雾装置沿所述管状激光增益介质的内表面均匀排列。在本技术较佳的实施例中，上述内冷却层液流吸入装置沿所述管状激光增益介质的内表面均匀排列。在本技术较佳的实施例中，上述内冷却层进风口处设于流量阀与压力传感器，所述流量阀用于控制输入所述内冷却层进风口的流量；所述压力传感器用于监测进入所述内冷却层进风口的风力的气压值，以适配所述内冷却层容腔内冷却液的饱和蒸气压。在本技术较佳的实施例中，上述外冷却装置包括：外壳、外冷却层密封结构、外冷却层喷雾装置、外冷却层液流吸入装置和外层气流流通结构；所述外壳通过所述外冷却层密封结构与所述管状激光增益介质的外表面构成外冷却层容腔；所述外冷却层喷雾装置固定在所述外冷却层容腔内，所述外冷却层喷雾装置用于产生喷雾实现所述外冷却层容腔冷却液流的雾化；所述外冷却层液流吸入装置穿过所述外壳与所述外冷却层容腔连通，所述外冷却层液流吸入装置用于将喷射在所述管状激光增益介质的外表面未汽化的液流吸出；所述外层气流流通结构设于所述外壳上，用于为所述管状激光增益介质的所述外冷却层容腔提供气流通道。在本技术较佳的实施例中，上述外层气流流通结构包括外冷却层进风口和外冷却层出风口；所述外冷却层进风口和所述外冷却层出风口均开设在所述外壳上。在本技术较佳的实施例中，上述外冷却层喷雾装置沿所述管状激光增益介质的外表面均匀排列。在本技术较佳的实施例中，上述外冷却层液流吸入装置沿所述管状激光增益介质的外表面均匀排列。在本技术较佳的实施例中，所述内冷却层进风口与所述外冷却层进风口处均设有流量阀与压力传感器，所述流量阀用于控制输入所述内冷却层进风口和所述外冷却层进风口的流量；所述压力传感器用于监测进入所述内冷却层进风口和所述外冷却层进风口的风力的气压值，以适配所述内冷却层进风口和所述外冷却层容腔内冷却液的饱和蒸气压。本技术实施例的有益效果是：本技术实施例提供的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，通过在管状激光增益介质上设置内冷却装置和外冷却装置，从而分别通过所述内冷却装置对所述管状激光增益介质的内表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热；以及通过所述外冷却装置对所述管状激光增益介质的外表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热，进而有效提高对管状激光增益介质的散热效率。本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术实施例而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，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技术的某些实施例，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是本技术较佳实施例提供的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统的结构示意图；图2为图1所示的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统的剖面示意图；图3为图2所示的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统的结构示意图；图标：100－基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统；110－管状激光增益介质；120－内冷却装置；130－外冷却装置；121－内壳；122－内冷却层密封结构；123－内冷却层喷雾装置；124－内冷却层液流吸入装置；125－内层气流流通结构；126－内冷却层容腔；1251－内冷却层进风口；1252－内冷却层出风口；131－外壳；132－外冷却层密封结构；133－外冷却层喷雾装置；134－外冷却层液流吸入装置；135－外层气流流通结构；136－外冷却层容腔；1351－外冷却层进风口；1352－外冷却层出风口。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，其特征在于，包括：管状激光增益介质、内冷却装置和外冷却装置，所述内冷却装置设于所述管状激光增益介质的内表面，所述外冷却装置设于所述管状激光增益介质的外表面；所述内冷却装置用于通过产生喷雾对所述管状激光增益介质的内表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热；所述外冷却装置用于通过产生喷雾对所述管状激光增益介质的外表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热。

【技术特征摘要】
1.一种基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，其特征在于，包括：管状激光增益介质、内冷却装置和外冷却装置，所述内冷却装置设于所述管状激光增益介质的内表面，所述外冷却装置设于所述管状激光增益介质的外表面；所述内冷却装置用于通过产生喷雾对所述管状激光增益介质的内表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热；所述外冷却装置用于通过产生喷雾对所述管状激光增益介质的外表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热。2.根据权利要求1所述的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，其特征在于，所述内冷却装置包括：内壳、内冷却层密封结构、内冷却层喷雾装置、内冷却层液流吸入装置和内层气流流通结构；所述内壳通过所述内冷却层密封结构与所述管状激光增益介质的内表面构成内冷却层容腔；所述内冷却层喷雾装置固定在所述内冷却层容腔内，所述内冷却层喷雾装置用于产生喷雾实现所述内冷却层容腔冷却液流的雾化；所述内冷却层液流吸入装置穿过所述内壳与所述内冷却层容腔连通，所述内冷却层液流吸入装置用于将喷射在所述管状激光增益介质的内表面未汽化的液流吸出；所述内层气流流通结构设于所述内壳上，用于为所述管状激光增益介质的所述内冷却层容腔提供气流通道。3.根据权利要求2所述的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，其特征在于，所述内层气流流通结构包括内冷却层进风口和内冷却层出风口；所述内冷却层进风口和所述内冷却层出风口均开设在所述内壳上。4.根据权利要求3所述的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，其特征在于，所述内冷却层喷雾装置沿所述管状激光增益介质的内表面均匀排列。5.根据权利要求4所述的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，其特征在于，所述内冷却层液流吸入装置沿所述管...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈本剑，唐选，李敏，刘玙，黄珊，冯曦，王建军，李明中，景峰，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川,51