一种热容冷却液体激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种热容冷却液体激光器，包括：泵浦源、第一谐振腔镜、第二谐振腔镜、液体增益管、相变材料层、冷却流道、液泵、第一流道管和第二流道管；其中，泵浦源发出的泵浦光能够照射至液体增益管；第一谐振腔镜和第二谐振腔镜设置于液体增益管的两侧；液体增益管与第一流道管的相连通，液体增益管与第二流道管相连通；第一流道管的另一端与冷却流道的一端相连通，第二流道管的另一端与冷却流道的另一端相连通；液泵设置于第一流道管或第二流道管的内部；相变材料层设置于冷却流道的外部；液体增益管、冷却流道、第一流道管和第二流道管内装有液体增益物质。本发明专利技术实现液体激光器在短时间内工作温度保持基本不变，维持液体激光器正常工作。

【技术实现步骤摘要】
一种热容冷却液体激光器
本专利技术属于激光器领域，尤其涉及一种热容冷却液体激光器。
技术介绍
同固体激光器相比，液体激光器运行过程中，增益介质几乎没有热应力，不会因热应力引起的增益介质折射率变化造成光束质量退化，比固体激光器更容易在高功率下保持良好的光束质量。然而，在液体激光器输出功率大幅度提升的同时，增益物质和泵浦源产生的热量也大幅增加。对于激光器设计来说，泵浦源可以采用分散方式排列，降低热密度，而增益物质可以流出泵浦区域，流出泵浦区域后，仍需要对已经产生热量的液体增益物质进行冷却。目前对液体增益物质冷却的方式主要有风冷和水冷。风冷通过空气对流直接散热，装置结构较小，但是由于空气导热能力小，其散热功率也较小，多用于小功率激光器的散热；水冷换热能力强，可供大功率激光器工作，但是水冷却装置体积庞大，移动较为不便，某些不适宜放置水冷机的场合难于应用水冷散热方式。因此，两种冷却方式都具有一定程度的局限性。相变蓄热技术通过蓄热材料发生相变时吸收或放出热量来实现热量的储存与释放，相变过程中接近恒温，利用相变过程可一定程度将热负载温度变化控制在较小的范围内。目前，相变储能技术多用于太阳能热水系统、空调系统和建筑节能等领域，主要功能在与给温控对象实现热缓冲的作用。近年来，随着光纤激光器的发展，研究者根据光纤激光器的散热特点，将相变储热技术应用于对光纤激光器短时间运转的温度控制，但光纤激光器产生的热量从发热源到相变材料是逐次传导的过程，激光器工作物质持续保持发热，液体激光器的液体工作物质在液体循环的作用下，将生热的液体循环至相变材料部位冷却，实现了生热部位和冷却部位的空间分离，液体激光器的该种运行方式尚未见报导。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：相比于现有技术，提供了一种热容冷却液体激光器，实现液体激光器在短时间内工作温度保持基本不变，维持液体激光器正常工作。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：根据本专利技术的一个方面，提供了一种热容冷却液体激光器，包括：泵浦源、第一谐振腔镜、第二谐振腔镜、液体增益管、相变材料层、冷却流道、液泵、第一流道管和第二流道管；其中，所述泵浦源发出的泵浦光能够照射至液体增益管；所述第一谐振腔镜设置于所述液体增益管的一侧，所述第二谐振腔镜设置于所述液体增益管的另一侧；所述液体增益管的一端与所述第一流道管的一端相连通，所述液体增益管的另一端与所述第二流道管的一端相连通；所述第一流道管的另一端与所述冷却流道的一端相连通，所述第二流道管的另一端与所述冷却流道的另一端相连通；所述液泵设置于所述第一流道管或所述第二流道管的内部；所述相变材料层设置于所述冷却流道的外部，所述相变材料层用于吸收热量；所述液体增益管、所述冷却流道、所述第一流道管和所述第二流道管内装有液体增益物质。上述热容冷却液体激光器中，还包括：气囊；其中，所述气囊设置于所述液体增益管、所述冷却流道、所述第一流道管或所述第二流道管的内部。上述热容冷却液体激光器中，所述冷却流道的数量为若干个，其中，若干个冷却流道并行排列。上述热容冷却液体激光器中，所述泵浦源为侧面泵浦源，所述泵浦源的数量为若干个，若干个泵浦源沿所述液体增益管的长度方向均匀分布。上述热容冷却液体激光器中，还包括：若干个传导光纤，每个泵浦源与其相对应的传导光纤相连接，每个泵浦源产生的泵浦光通过传导光纤传导至液体增益管。上述热容冷却液体激光器中，还包括：聚焦透镜；其中，所述泵浦源为端面泵浦源，所述泵浦源的数量为若干个，若干个泵浦源设置于所述第一谐振腔镜的一侧；所述聚焦透镜设置于所述第一谐振腔镜与所述泵浦源之间。上述热容冷却液体激光器中，还包括：若干个传导光纤，每个泵浦源与其相对应的传导光纤相连接，每个泵浦源产生的泵浦光通过传导光纤传导至所述聚焦透镜。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种热容冷却液体激光器，包括：泵浦源、液体增益管、相变材料层、冷却流道、液泵、第一流道管和第二流道管；其中，所述泵浦源发出的泵浦光能够照射至液体增益管；所述液体增益管的左右两个内端面镀设有反射膜，所述液体增益管的纵向截面的形状为高斯光束纵向分布形状；所述液体增益管的一端与所述第一流道管的一端相连通，所述液体增益管的另一端与所述第二流道管的一端相连通；所述第一流道管的另一端与所述冷却流道的一端相连通，所述第二流道管的另一端与所述冷却流道的另一端相连通；所述液泵设置于所述第一流道管或所述第二流道管的内部；所述相变材料层设置于所述冷却流道的外部，所述相变材料层用于吸收热量；所述冷却流道、所述第一流道管和所述第二流道管内装有液体增益物质。上述热容冷却液体激光器中，还包括：气囊；其中，所述气囊设置于所述液体增益管、所述冷却流道、所述第一流道管和所述第二流道管的内部。上述热容冷却液体激光器中，所述泵浦源为侧面泵浦源，所述泵浦源的数量为若干个，若干个泵浦源沿所述液体增益管的长度方向均匀分布。上述热容冷却液体激光器中，还包括：若干个传导光纤，每个泵浦源与其相对应的传导光纤相连接，每个泵浦源产生的泵浦光通过传导光纤传导至液体增益管。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)液体激光器相对固体激光器，其增益物质属于流体，可以流动，因此增益物质在工程过程中，不需要像固体激光器那样传导冷却，只要将生热的增益物质流出，温度较低的增益物质流入工作区即可。本专利技术提出一种采用相变材料对液体增益物质冷却的方法，当液体增益物质流入带有相变材料的冷却流道中后，与相变材料热交换，散出液体增益物质的热量。该专利技术相对于传统的水冷机对液体冷却的方法，增大了激光器的热容量，减小散热设施的体积和重量，为某些需要易于移动和不适宜放置水冷机的场合提供良好技术途径；(2)本专利技术支持了高功率液体激光器在强激光运转与弱换热能力的缓冲间歇运转模式，当激光器与环境间散热能力不足，而强激光发射瞬间产生热量较多快的条件下，本专利技术可为激光器迅速产生的热量提供缓冲，在激光器短时运转器件保障激光器正常运转，当激光器停止工作后，再将热量缓缓散出。附图说明图1是本专利技术的热容冷却液体激光器的结构示意图；图2是本专利技术的热容冷却液体激光器的又一结构示意图；图3是本专利技术的热容冷却液体激光器的另一结构示意图；图4是本专利技术的热容冷却液体激光器的另一结构示意图；图5是本专利技术的热容冷却液体激光器的另一结构示意图；。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明：图1是本专利技术的热容冷却液体激光器的结构示意图。如图1所示，该热容冷却液体激光器包括：泵浦源1、第一谐振腔镜21、第二谐振腔镜22、液体增益管3、相变材料层4、冷却流道5、液泵6、第一流道管81和第二流道管82；其中，泵浦源1发出的泵浦光能够照射至液体增益管3。第一谐振腔镜21设置于液体增益管3的左侧，第二谐振腔镜22设置于液体增益管3的右侧。具体的，如图1所示，第一谐振腔镜21和第二谐振腔镜22形成成对配套的谐振腔镜。液体增益管3的一端与第一流道管81的一端相连通，液体增益管3的另一端与第二流道管82的一端相连通。具体的，如图1所示，液体增益管3的左端与第一流道管81的上端相连接。液体增益管3的右端与第二流道管82的上端相连通。第一流道管81的另一端与冷却流道5的一端相连通，第二流道管82的另一端与冷却流道5的另一端相连通。具体的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热容冷却液体激光器，其特征在于包括：泵浦源(1)、第一谐振腔镜(21)、第二谐振腔镜(22)、液体增益管(3)、相变材料层(4)、冷却流道(5)、液泵(6)、第一流道管(81)和第二流道管(82)；其中，所述泵浦源(1)发出的泵浦光能够照射至液体增益管(3)；所述第一谐振腔镜(21)设置于所述液体增益管(3)的一侧，所述第二谐振腔镜(22)设置于所述液体增益管(3)的另一侧；所述液体增益管(3)的一端与所述第一流道管(81)的一端相连通，所述液体增益管(3)的另一端与所述第二流道管(82)的一端相连通；所述第一流道管(81)的另一端与所述冷却流道(5)的一端相连通，所述第二流道管(82)的另一端与所述冷却流道(5)的另一端相连通；所述液泵(6)设置于所述第一流道管(81)或所述第二流道管(82)的内部；所述相变材料层(4)设置于所述冷却流道(5)的外部，所述相变材料层(4)用于吸收热量；所述液体增益管(3)、所述冷却流道(5)、所述第一流道管(81)和所述第二流道管(82)内装有液体增益物质。

【技术特征摘要】
1.一种热容冷却液体激光器，其特征在于包括：泵浦源(1)、第一谐振腔镜(21)、第二谐振腔镜(22)、液体增益管(3)、相变材料层(4)、冷却流道(5)、液泵(6)、第一流道管(81)和第二流道管(82)；其中，所述泵浦源(1)发出的泵浦光能够照射至液体增益管(3)；所述第一谐振腔镜(21)设置于所述液体增益管(3)的一侧，所述第二谐振腔镜(22)设置于所述液体增益管(3)的另一侧；所述液体增益管(3)的一端与所述第一流道管(81)的一端相连通，所述液体增益管(3)的另一端与所述第二流道管(82)的一端相连通；所述第一流道管(81)的另一端与所述冷却流道(5)的一端相连通，所述第二流道管(82)的另一端与所述冷却流道(5)的另一端相连通；所述液泵(6)设置于所述第一流道管(81)或所述第二流道管(82)的内部；所述相变材料层(4)设置于所述冷却流道(5)的外部，所述相变材料层(4)用于吸收热量；所述液体增益管(3)、所述冷却流道(5)、所述第一流道管(81)和所述第二流道管(82)内装有液体增益物质。2.根据权利要求1所述的热容冷却液体激光器，其特征在于，还包括：气囊(7)；其中，所述气囊(7)设置于所述液体增益管(3)、所述冷却流道(5)、所述第一流道管(81)或所述第二流道管(82)的内部。3.根据权利要求1所述的热容冷却液体激光器，其特征在于：所述冷却流道(5)的数量为若干个，其中，若干个冷却流道(5)并行排列。4.根据权利要求1所述的热容冷却液体激光器，其特征在于：所述泵浦源(1)为侧面泵浦源，所述泵浦源(1)的数量为若干个，若干个泵浦源(1)沿所述液体增益管(3)的长度方向均匀分布。5.根据权利要求4所述的热容冷却液体激光器，其特征在于，还包括：若干个传导光纤(9)，每个泵浦源(1)与其相对应的传导光纤(9)相连接，每个泵浦源(1)产生的泵浦光通过传导光纤(9)传导至液体增益管(3)。6.根据权利要求1所述的热容冷却液体激光器，其特征在于，还包括：聚焦透镜(10)；其中，所述泵浦源(1)为端面泵浦源，所述泵浦源(1)的数量为若干个，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建立，于淼，池俊杰，王学锋，王军龙，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11