一种基于板条式激光器的高密度热流相变储热散热系统，包括一体化层流结构、液体循环管路、相变储热散热装置和导热液体；一体化层流结构包括第一分流结构、第二分流结构、全反射板条和晶体板条；相变储热散热装置包括相变材料和相变材料固定结构；导热液体从液体循环管路中进入第一分流结构、晶体板条间缝隙和第二分流结构，将全反射板条与晶体板条的热量带走，导热液体从低温变为高温；导热液体相变储热散热装置中流过，相变材料吸收导热液体中热量，从固态变为液态，流经的导热液体从高温变为低温继续循环，激光器停止工作后，相变材料缓慢散热，由液态还原为固态；相变储热散热装置可重复使用，适用于Nd:YAG、Yb:YAG等多种板条式固体激光器。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种基于板条式激光器的高密度热流相变储热散热系统，包括一体化层流结构、液体循环管路、相变储热散热装置和导热液体；一体化层流结构包括第一分流结构、第二分流结构、全反射板条和晶体板条；相变储热散热装置包括相变材料和相变材料固定结构；导热液体从液体循环管路中进入第一分流结构、晶体板条间缝隙和第二分流结构，将全反射板条与晶体板条的热量带走，导热液体从低温变为高温；导热液体相变储热散热装置中流过，相变材料吸收导热液体中热量，从固态变为液态，流经的导热液体从高温变为低温继续循环，激光器停止工作后，相变材料缓慢散热，由液态还原为固态；相变储热散热装置可重复使用，适用于Nd:YAG、Yb:YAG等多种板条式固体激光器。【专利说明】一种基于板条式激光器的高密度热流相变储热散热系统
一种基于板条式激光器的高密度热流相变储热散热系统，可用于Nd:YAG、Yb:YAG 等板条式高功率激光器及其它高功率激光器系统，属于高能激光领域。
技术介绍
高功率激光具有广泛用途，在军事上，高能激光可应用于地基、海基、机载、天基激 光武器，多年来美国已经投入攻关了多个激光武器项目研究和试验；在民用中，高能激光器 在工业加工、焊接、雕刻、清洁方面有广泛应用。自80年代至今，高能激光也一直是我国高 度重视研究的方向之一，高能化学激光器、氧碘激光器已经具有成熟产品和广泛工业应用。 随着技术的发展，固体激光器因其转换效率高、光束质量好、输出功率高有了快速发展，在 高能激光器中板条式固体激光器成为高能激光器中新兴的研究方向，在较多应用方面正在 慢慢取代化学激光器、氧碘激光器。 在军事或工业使用高功率板条式固体激光器中，其常规水冷散热方式体积庞大、 搬运困难，对高功率固体激光器的车载、机载、天基平台的军事应用，特殊产品部位的焊接、 清洁、雕刻等工业应用的移动作业具有较大限制条件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种基于板条式高功率激光器的 高密度热流相变储热散热系统，该相变储热散热系统专门针对板条式激光器，设计了一种 与激光器增益池结构一体化设计的层流导热装置，储热散热系统可使高功率激光器或高峰 值功率激光器脱离地面大型水冷设备，使高功率激光器的散热系统成为独立储热散热设 备，适用于要求搬运方便的大型地面试验中，移动式工业加工、车载激光武器、机载激光武 器、天基激光武器等多种平台的集成设计。 本专利技术的技术解决方案为： -种基于板条式激光器的高密度热流相变储热散热系统，包括：一体化层流结 构、液体循环管路、相变储热散热装置和导热液体；一体化层流结构又包括第一分流结构、 第二分流结构、全反射板条和晶体板条；相变储热散热装置包括相变材料和相变材料固定 结构； -体化层流结构、液体循环管路和相变储热散热装置形成循环回路，导热液体在 该循环回路中循环流动且导热液体的折射率为1?2。 晶体板条位于两个全反射板条之间，晶体板条的数量为正整数N，且全反射板条与 相邻的晶体板条之间以及晶体板条与相邻的晶体板条之间均存在缝隙，激光器产生的激光 在两个全反射板条之间反射传输，激光穿过晶体板条和所述缝隙； 第一分流结构和第二分流结构结构相同，均为一分Μ结构，M = N+1 ;且第一分流结 构和第二分流结构的分流端口与所述缝隙密封连接，使得导热液体从液体循环管路中进入 第一分流结构，之后依次经过第一分流结构、所述缝隙和第二分流结构再次进入液体循环 管路，将全反射板条与晶体板条的热量带走，导热液体从低温变为高温； 相变材料固定结构为蜂窝状结构，相变材料嵌在蜂窝状结构中，导热液体从嵌入 相变材料的蜂窝状结构中流过，相变材料吸收导热液体中的热量，发生相变，从固态变为液 态，流经相变储热散热装置的导热液体从高温变为低温继续循环，激光器停止工作后，相变 材料缓慢散热，由液态还原为固态； 流入一体化层流结构的导热液体的温度低于全反射板条与晶体板条的温度。 所述导热液体的折射率n3满足n2〈n3〈nl，其中，nl为全反射板条的折射率，n2为 晶体板条的折射率。所述相变材料为有机烷烃类，相变温度范围为5°C?30°C。 本专利技术与现有技术相比的优点在于： (1)、本专利技术专门针对板条式高功率激光器，提出了一种与增益池一体化结构设计 的、相变温度与激光器工作温度匹配的、可独立于地面大型水冷设备的新型相变储热散热 系统设计方案。该储热散热方案采用相变材料在短时间内储存激光出光过程中产生大量热 量，装置独立易于搬动。 (2)、本专利技术专门针对板条式高功率激光器，设计了一种与增益池一体化结构设计 的层流散热结构，可置于增益池内部，提高了换热效率、减少了设备体积，且不影响激光的 传输。 (3)、本专利技术针对板条式激光器常用增益池结构，设计了一种与全反射板条、晶体 板条匹配的、密封性好的一分Μ分流结构，结构设计考虑了了与导热液体流体系数的匹配， 最大化提高了散热效率。 (4)、本专利技术专门针对板条式高功率激光器，专利技术了一种与增益池板条折射率匹配 的导热液体，激光器出光过程中，导热液体循环既可以吸收导走热量，又不影响激光的振荡 放大。 (5)、本专利技术针对短时间内的高密度热流激光，设计了一种可易于搬动的、储热效 率高集成化相变储热散热装置，其内填充的相变材料为有机烷烃，其相变温度与激光器工 作温度匹配，储热效率和总储热量与激光器电光转换效率、工作时间匹配。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术中相变储热散热系统组成示意图。 【具体实施方式】 如图1所示，本专利技术提供了一种基于板条式激光器的高密度热流相变储热散热系 统，包括：一体化层流结构1、液体循环管路2、相变储热散热装置3和导热液体4 ;一体化层 流结构1又包括第一分流结构5、第二分流结构6、全反射板条7和晶体板条8 ;相变储热散 热装置3包括相变材料9和相变材料固定结构10 ; 一体化层流结构1、液体循环管路2和相变储热散热装置3形成循环回路，一体化 层流结构放置在板条式激光器增益池内部，导热液体4在该循环回路中循环流动且导热液 体4的折射率为1?2。 晶体板条8位于两个全反射板条7之间，晶体板条8的数量为正整数Ν，且全反射 板条7与相邻的晶体板条8之间以及晶体板条8与相邻的晶体板条8之间均存在缝隙，激 光器产生的激光在两个全反射板条7之间反射传输，激光穿过晶体板条8和所述缝隙； 第一分流结构5和第二分流结构6结构相同，均为一分Μ结构，Μ = N+1 ;且第一 分流结构5和第二分流结构6的分流端口与所述缝隙密封连接，使得导热液体4从液体循 环管路2中进入第一分流结构5,之后依次经过第一分流结构5、所述缝隙和第二分流结构 6再次进入液体循环管路2,将全反射板条7与晶体板条8的热量带走，导热液体4从低温 变为高温； 相变材料固定结构10为蜂窝状结构，相变材料9嵌在蜂窝状结构中，导热液体4 从嵌入相变材料9的蜂窝状结构中流过，相变材料9吸收导热液体4中的热量，发生相变， 从固态变为液态，流经相变储热散热装置3的导热液体4从高温变为低温继续循环，激光器 停止工作后，相变材料9缓慢散热，由液态还原为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于板条式激光器的高密度热流相变储热散热系统，其特征在于包括：一体化层流结构(1)、液体循环管路(2)、相变储热散热装置(3)和导热液体(4)；一体化层流结构(1)又包括第一分流结构(5)、第二分流结构(6)、全反射板条(7)和晶体板条(8)；相变储热散热装置(3)包括相变材料(9)和相变材料固定结构(10)；一体化层流结构(1)、液体循环管路(2)和相变储热散热装置(3)形成循环回路，导热液体(4)在该循环回路中循环流动且导热液体(4)的折射率为1～2；晶体板条(8)位于两个全反射板条(7)之间，晶体板条(8)的数量为正整数N，且全反射板条(7)与相邻的晶体板条(8)之间以及晶体板条(8)与相邻的晶体板条(8)之间均存在缝隙，激光器产生的激光在两个全反射板条(7)之间反射传输，激光穿过晶体板条(8)和所述缝隙；第一分流结构(5)和第二分流结构(6)结构相同，均为一分M结构，M＝N+1；且第一分流结构(5)和第二分流结构(6)的分流端口与所述缝隙密封连接，使得导热液体(4)从液体循环管路(2)中进入第一分流结构(5)，之后依次经过第一分流结构(5)、所述缝隙和第二分流结构(6)再次进入液体循环管路(2)，将全反射板条(7)与晶体板条(8)的热量带走，导热液体(4)从低温变为高温；相变材料固定结构(10)为蜂窝状结构，相变材料(9)嵌在蜂窝状结构中，导热液体(4)从嵌入相变材料(9)的蜂窝状结构中流过，相变材料(9)吸收导热液体(4)中的热量，发生相变，从固态变为液态，流经相变储热散热装置(3)的导热液体(4)从高温变为低温继续循环，激光器停止工作后，相变材料(9)缓慢散热，由液态还原为固态；流入一体化层流结构(1)的导热液体(4)的温度低于全反射板条(7)与晶体板条(8)的温度。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张佳，韩新民，刘万发，王金昌，温聚英，公发全，袁本立，李成祥，闫波，
申请(专利权)人：中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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