本实用新型专利技术固体激光器热管传导冷却装置属于固体激光器的冷却技术。通过过渡层３，充满饱和工质的热管２和热交换腔１，固体晶体棒４的热量传到形成主风道的热交换腔１之通风腔中。泵浦氙灯５置于聚光腔７的腔体中，被隔热板６隔开，形成副风道。主风道、副风道与外界空气强迫风冷循环，达到冷却目的。由于饱和工质的相变换热效率高，该冷却技术用于固体激光器中，可使该激光器在高重复频率条件下连续工作，激光输出脉冲功率达１０兆瓦以上。（*该技术在2003年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术固体激光器热管传导冷却装置属于固体激光器的冷却技术。现有固体激光器的冷却方式，主要由激光器的工作方式和输出特性决定。当固体激光器的工作重复频率较高，连续工作时间较长时，都需采用水冷却方式。水冷却方式结构复杂，体积和重量较大，难于应用于机载、舰载设备中。如果使用不当，还会造成污染。当固体激光器的工作频率为(10－20)Hz时，采用风冷，由于风冷效率比水冷低，只能间断工作，同时激光输出功率不稳定，随着工作时间增长，激光输出功率衰减。还有一种冷却方式，采用传导冷却来冷却晶体棒和泵浦氙灯，冷却能力取决于热交换器与空气的对流交换，激光器只能工作在单次或低重复频率下，工作的环境温度在室温以下，不能工作在高环境温度中，如美国专利US4601038。本技术的目的是把热管传导冷却技术用于固体激光器中，提高固体晶体的冷却效果，使之固体激光器在高环境温度下，可安全、可靠地连续工作。本技术固体激光器热管传导冷却装置是借助于饱和工质的汽化和凝结换热来实现的，它是一种相变换热的潜热交换过程。该冷却装置用于红宝石、掺钕钇铝石榴石、金绿宝石等固体激光器中。现结合附图说明利用该原理制成的固体激光器热管传导冷却装置的技术方案。图1.固体激光器热管传导冷却装置外形图。图2.热管传导冷却装置A－A剖面图。图3.热管传导冷却装置B－B局部剖面图。固体激光器热管传导冷却装置如图1所示，主要由热管传导部分9、主风道10和副风道11构成。热管传导部分9如图2热管传导冷却装置A－A剖面图所示。固体激光棒4和泵浦氙灯5分别装在聚光腔7的腔体上部和下部，中间被隔热板6隔开，腔体呈相交园紧包腔形状。聚光腔7嵌入四周装有散热片的聚光腔散热套8中，装于聚光腔7腔体上部的固体晶体棒4与过渡层3、热管2、热交换腔1依次紧密接触。热管2和热交换腔1内侧壁装有筋片，筋片与壁接触良好，其形状如图热管传导冷却装置B－B局部剖面图所示。热交换腔1中间部分围成一四周密封通风腔、内装散热片，形成主风道10。被隔热板6隔开的聚光腔7腔体下部，中间装泵浦氙灯5，形成付风道11。隔热板6材料为玻璃，聚光腔7、聚光腔散热套8、热管2、热交换腔1材料为导热性良好的材料，如铜、铝等。固体晶体棒4与热管2接触，之间垫过渡层3，其材料温度膨胀系数介于热管2和固体晶体棒4之间，以保护固体晶体棒4不会由于热管2膨胀而遭到破坏。当圆体晶体棒4的热量通过过渡层3传至热管2壁上时，热管2的腔体内充饱和工质为低溶点材料，如钾、钠等及其混合物，或者低佛点材料，如甲醇、乙醇、水等及其混合物，立刻溶化或汽化，充满热管2整个内部空间。由于饱合工质的热传导能力为金属材料的几百倍，发热体固体晶体棒4的热量迅速传至热交换腔1的主风道10的散热片上。泵浦氙灯5发出的光，只有某一波段的光能被固体晶体棒4吸收，其余转换成热量储存在副风道11中。主风道10和副风道11的空气与外界空气强迫循环，使固体晶体棒4和泵浦氙灯5得到很好冷却。所以，当固体激光器采用热管传导冷却技术后，在高温环境中，可安全、可靠地连续工作。该固体激光器热管传导冷却装置已应用于激光测距系统中，其固体激光器热管传导冷却装置外形图如图1所示，热管传导冷却装置A－A剖面图如图2所示。激光工作物质为掺钕钇铝石榴石晶体，泵浦光源为与激光晶体相匹配的脉冲氙灯。热管内饱和工质为低沸点液体混合物。在激光谐振腔中介入电光Q开关元件。当激光器工作频率为(10－20)Hz，激光脉冲宽度为7微秒，输出脉冲峰值功率为10兆瓦以上，可连续可靠工作。该激光器的特点是体积小、重量轻，由于无水冷却系统，激光器的结构简单，装配、调整方便。权利要求1.一种固体激光器热管传导冷却装置，由强迫风冷系统和散热部分组成，其特征是散热部分主要由主风道和副风道组成；被冷却体固体晶体棒与散热部分之间通过充满饱和工质的热管紧密接触。2.根据权利要求1所述的热管传导冷却装置，其特征是固体晶体棒〔4〕和泵浦氙灯〔5〕分别置于相交园紧包腔状聚光腔〔7〕腔体内上、下端，中间被隔热板〔6〕隔开，聚光腔〔7〕嵌入四周装有散热片的聚光腔散热套〔8〕中；固体晶体棒〔4〕与过渡层〔3〕、热管〔2〕和热交换腔〔1〕依次紧密接触，热管〔2〕和热交换腔〔1〕内侧壁装有筋片，在热交换腔〔1〕中间部分围成一密封通风腔，形成主风道〔10〕；泵浦氙灯〔5〕置于聚光腔〔7〕腔体内下端，被隔热板〔6〕与上端隔开，形成付风道〔11〕。3.根据权利要求2所述的热管传导冷却装置，其特征是过渡层〔3〕材料为温度膨胀系数介于固体晶体棒〔4〕与热管〔2〕的材料之间，隔热板〔6〕材料为玻璃，其他结构另件材料为导热良好的材料，如铜、铝等。4.根据权利要求1所述的热管传导冷却装置，其特征是固体晶体棒〔4〕通过热管〔2〕与热交换器〔1〕接触，在固体晶体棒〔4〕与热管〔2〕间垫过渡层〔3〕，热管〔2〕的空腔内充饱和工质，其材料为低溶点金属，如钾、钠等及其混合物，或者低沸点液体，如甲醇、乙醇、水等及其混合物。专利摘要本技术固体激光器热管传导冷知装置属于固体激光器的冷却技术。通过过渡层3，充满饱和工质的热管2和热交换腔1，固体晶体棒4的热量传到形成主风道的热交换腔1之通风腔中。泵浦氙灯5置于聚光腔7的腔体中，被隔热板6隔开，形成副风道。主风道、副风道与外界空气强迫风冷循环，达到冷却目的。由于饱和工质的相变换热效率高，该冷却技术用于固体激光器中，可使该激光器在高重复频率条件下连续工作，激光输出脉冲功率达10兆瓦以上。文档编号H01S3/04GK2162725SQ9321647公开日1994年4月20日 申请日期1993年6月25日 优先权日1993年6月25日专利技术者汤沂, 高宁, 李佐欣, 虞锁本 申请人:机电部第十一研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种固体激光器热管传导冷却装置，由强迫风冷系统和散热部分组成，其特征是：散热部分主要由主风道［１０］和副风道［１１］组成；被冷却体固体晶体棒［４］与散热部分之间通过充满饱和工质的热管［２］紧密接触。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汤沂，高宁，李佐欣，虞锁本，
申请(专利权)人：机电部第十一研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]
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