本发明专利技术涉及一种大功率激光金属泵浦腔的水冷方法及装置，属于激光技术及其应用领域。该方法按照工作物质、反射面、泵浦灯吸收热量的多少，确定冷却水先集中冷却工作物质，从工作物质流出的冷却水分为两路，使两路冷却水同步地冷却上下反射面，从上下反射面流出的冷却水再分别冷却两泵浦灯，最后流出该冷却系统。根据该方法设计出一种大功率激光金属泵浦腔的水冷装置，本装置主要包括有两个结构相似并可相互配合连接的泵浦腔下体１１６、泵浦腔上体１１５，冷却水从设置于泵浦腔上体１１６和泵浦腔下体１１５的冷却装置内流动，从而对泵浦腔进行冷却。本发明专利技术主次分明地冷却工作物质、反射面、泵浦源、易于密封，密封强度高，稳定性好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种大功率激光金属泵浦腔的冷却方法及装置，实现对大功率激光器泵浦腔的强制冷却，属于激光技术及其应用领域。
技术介绍
泵浦腔是灯泵浦大功率固体激光器的心脏，包含有泵浦源，工作物质，耦合表面。由于灯泵浦激光器效率极低(总电光效率3％-7％)，其大部分注入泵浦腔的能量都转换为泵浦源、工作物质、耦合表面的内能，所以要保证上万瓦电功率激光器的长期稳定性，必须对泵浦腔内冷却系统进行有效设计。目前灯泵浦大功率固体激光器的冷却系统有两种方式1、全腔冷却的陶瓷泵浦腔激光器。由于该腔形需使灯两电极浸没在冷却水中，灯在预燃时触发电压高达1万多伏，则要求冷却水阻抗相当高，而且其腔内漫反射表面与水发生化学反应，降低反射效率，导致输出功率降低，此动作为不可恢复性。2、分部冷却的金属泵浦腔激光器。该腔型采用对工作物质，泵浦灯及反射面分别冷却，泵浦灯电极露在冷却回路之外，冷却水经过金属反射面背面，通过热传导对表面进行冷却，其制冷量大，稳定性能相当可靠，而其缺点是泵浦腔内相同器件(泵浦灯，反射面)在相同工作状态下由于冷却不均匀难保持一致，器件的冷却不均匀导致激光器热效应加强，不仅降低输出功率、光束质量，还大大缩短激光器寿命。机械加工难度高，机械装配复杂，现今灯泵浦大功率固体激光器多采用单工作物质、双泵浦灯结构，其注入电功率高达万瓦，本专利技术针对此类激光器缺点，很好的解决了现今存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种大功率激光金属泵浦腔的冷却方法及装置，本专利技术实现了对大功率激光器泵浦腔的强制冷却，保障大功率工业激光器的稳定工作。本专利技术采用了如下技术方案。本方法按照工作物质、反射面、泵浦灯吸收热量的多少，确定冷却水先集中冷却工作物质，从工作物质流出的冷却水分为对称两路，使两路冷却水同步地冷却上下反射面，从上下冷却槽流出的冷却水再分别冷却两泵浦灯，最后流出该冷却系统。按照上面所述的一种大功率激光金属泵浦腔的冷却方法，设计了一种大功率激光金属泵浦腔的冷却装置，该装置是针对双灯泵浦单工作物质。本装置主要包括有两个结构相似并可相互配合连接的泵浦腔下体116、泵浦腔上体115，泵浦腔下体116主要包括有前堵头101、后堵头102和设置于前堵头和后堵头之间的下冷却槽103，下冷却槽103的上面为泵浦腔的下反射面，泵浦腔上体115主要包括有前右水腔106、后右水腔108、前左水腔107、后左水腔109，后右水腔108和后左水腔109之间设置有连接头110，在四个水腔之间设置有上冷却槽111，在上冷却槽111的下面设置有上反射面。泵浦腔下体116上的前堵头101上主要设置有前堵头入水口1、前堵头出水口3，冷却水从前堵头入水口1流入，前堵头入水口1设置在前堵头101的底部并与前堵头出水口3相连通，前堵头出水口3通过套在工作物质外面的玻璃管104与后堵头入水口7连通，后堵头入水口7与后堵头上支路出水口10和后堵头下支路出水口9连通，后堵头下支路出水口9与下冷却槽入水口25连通，下冷却水槽出水口27与前堵头101的下支路入水口4相通，下冷却槽定位孔25和前堵头定位孔5通过图21的连接管连接固定，前堵头101的下支路出水口6与前左水腔入口28连通，前左水腔出水口31通过套在左泵浦灯外面的玻璃管113与后左水腔入口32连通，前左水腔定位孔30和上水冷槽定位孔16通过图24连接管连接定位，后左水腔出水口34与后堵头下支路回水口11连通，后堵头下支路回水口11贯通于后堵头102并连通于泵浦腔体外；后堵头上支路出水口10与泵浦腔上体115上面的连接头入水口13连通，连接头出水口14与上冷却槽入水口15连通，上冷却槽出水口17与前右水腔入水口18连通，前右水腔出水口21通过套在右泵浦灯外面的玻璃管112与后右水腔入水口22连通，后右水腔出水口24与后堵头上支路回水口12连通，后堵头下支路回水口12贯通于下堵头102并连通于泵浦腔体外。后堵头入水口7、后堵头下支路回水口11和后堵头上支路回水口12之间互不连通，前堵头入水口1与前堵头下支路入水口4不连通。由于泵浦灯的电光效率为50％～80％，而工作物质的吸收效率为5％～10％，工作物质吸收的热量为泵浦灯的好几倍，所以本专利技术中让冷却水首先集中冷却工作物质。冷却量由工作物质与滤紫外玻璃导管间的冷却水横截面积(圆环空间半径为1～2mm)和激光器专用水冷器决定。泵浦腔流水截面积的大小决定了泵浦腔入水口的水流截面积，通常后者稍大于前者即可。本专利技术的工作过程冷却水由泵浦腔入水口即前堵头入水口1导入，从前堵头出口3通过套在工作物质外面的玻璃管104流入后堵头入水口7，然后分为两路一路冷却水经过后堵头下支路出水口9流到下冷却槽入水口25，然后从下冷却槽出水口27流入前堵头101的下支路入水口4，再从前堵头101的下支路出水口6流到前左水腔入水口28，从前左水腔出水口31通过套在左泵浦灯外面的玻璃管113流入后左水腔入水口32，再从后左水腔出水口34流入后堵头下支路回水口11，并从后堵头下支路回水口11流出泵浦腔外；另一路冷却水从后堵头上支路出水口10流入泵浦腔上体115上面的连接头入水口13，然后从连接头出水口14流入上冷却槽入水口15，再从上冷却槽出水口17流入前右水腔入水口18，再从前右水腔出水口21通过套在右泵浦灯外面的玻璃管112流到后右水腔入水口22，最后从后右水腔出水口24流入后堵头上支路回水口12，并从上支路回水口12流出泵浦腔体。本专利技术有以下两个特点1)机械加工难度低，易于密封，密封强度高稳定性好；2)主次分明地冷却工作物质、耦合表面、泵浦源；3)对工作物质，泵浦源，耦合表面采用分部对称冷却，实现对大功率泵浦腔的强制冷却，提高激光器的稳定性能。附图说明图1冷却装置总结构图2上部腔体散装3下部腔体散装图 图4前堵头剖视5前堵头俯视6前堵头右视7后堵头剖视8后堵头俯视9后堵头左视10连接头剖视11连接头左视图 图12上冷却槽俯视13前右水腔剖视图 图14前右水腔剖视15后右水腔剖视图 图16后右水腔左视17下冷却槽俯视图 图18前左水腔剖视19前左水腔右视图 图20后左水腔剖视21后左水腔左视图 图22接管1剖视23连接管1左视图 图24连接管2剖视25连接管2左视中101、前堵头，102、后堵头，103、下冷却槽，104、套工作物质的玻璃管，105、下底板，106、前右水腔，107、前左水腔，108、后右水腔，109、后左水腔，110、连接头，111、上冷却槽，112、套泵浦灯的玻璃管2113、套泵浦灯的玻璃管3，114、上盖板，115、泵浦强上体，116、泵浦腔下体；1、前堵头入水口，2前堵头密封口 3前堵头出水口4前堵头下支路入水口5前堵头定位孔 6前堵头下支路出水口7后堵头入水口 8后堵头密封口 9后堵头下支路出口10后堵头上支路出水口 11后堵头下支路回水口 12后堵头上支路回水口13连接头入水口 14连接头出水口15上冷却槽入水口16上冷却槽定位孔 17上冷却槽出水口 18前右水腔入水口19前右水腔工艺孔 20前右水腔密封口 21前右水腔出水口22后右水腔入水口 23后右水腔密封口 24后右水腔出水口25下冷却槽入水口 26下冷却槽定位孔 27下本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大功率激光金属泵浦腔的冷却方法，其特征在于，该方法是按如下顺序进行冷却的：首先，冷却水先集中冷却工作物质，从工作物质流出的冷却水分为两路，两路冷却水分别冷却上下反射面，从上下反射面流出的两路冷却水再分别冷却两个泵浦灯，最后再分别流出该冷却系统。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王智勇，刘学胜，武强，蒋毅坚，左铁钏，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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