一种固体激光器的冷却系统技术方案

本发明专利技术涉及激光器领域,特别是一种固体激光器的冷却系统，包括壳体，其内配置有多个阵列分布的增益介质，且所述壳体内填充有冷却液，还包括：流道机构，配置于所述壳体内，用以将所述增益介质之间分隔为腔室；置换机构，与所述壳体连接，且其至少包括用以置换所述腔室内冷却液的循环单元以及用于控制所述腔室内冷却液流动方向的导液单元，提供了一种方便控制冷却液在增益介质表面液体流动方向，以解决光束畸变问题的固体激光器的冷却系统。光束畸变问题的固体激光器的冷却系统。光束畸变问题的固体激光器的冷却系统。

【技术实现步骤摘要】
一种固体激光器的冷却系统


[0001]本专利技术涉及激光器领域,特别是一种固体激光器的冷却系统。

技术介绍

[0002]大功率固体激光器广泛应用于科学研究、材料加工、激光核聚变等领域。激光器功率的提高依赖于泵浦功率的增加，而泵浦功率的增大将导致严重的热效应。热效应引起的畸变造成输出功率和光束质量大幅下降并出现多模输出，更为严重的是当热效应增大到一定程度时将使激光器谐振腔从稳定腔变为非稳腔，导致输出功率大幅下降，甚至可能失稳而不出光,因此，高功率固体激光器的热效应直接限制了激光器输出功率的提高,而高功率固体激光器不仅在高功率情况下会出现失稳，由于热效应的影响在中低功率情况也可能出现激光器部分失稳导致激光器输出功率大幅下降,传统光学设计方法无法消除其影响从而限制了激光器输出功率和光束质量的提高。
[0003]为了降低固体激光器的热效应现象,通常会增加冷却系统以对谐振腔内的增益介质进行冷却散热,现有的冷却系统一般分为风冷和水冷两种,但水冷相对于风冷,具有散热稳定、冷却效果好、冷却均匀、工作可靠、不受环境影响的优势，而被广泛的应用，直接液冷是一种有效的热管理方式，将增益介质直接浸泡在冷却液中，通过液体的流动直接带走介质热量，从而实现快速、高效的热管理。在这种高效热管理的支撑下，可以将多片增益介质进行阵列式排列，实现分布式增益。这种增益方式的优点是可以在降低单片增益介质产热率的同时在单位体积内获得极高的增益，实现激光器的紧凑化、小型化。美国专利号US7366211B2公开了一种液体直接冷却的激光器，所述激光装置是一个将多片介质置于液体中，单通侧泵浦的方式实现激光输出，但在实际应用中，由于各增益介质表面液体流动方向是一致的，会使得经过的光束形成畸变，从而导致输出的光束质量降低。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种固体激光器的冷却系统，以解决
技术介绍
中出现的问题。
[0005]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种固体激光器的冷却系统，包括壳体，其内配置有多个阵列分布的增益介质，且所述壳体内填充有冷却液，优选为，还包括：
[0006]流道机构，配置于所述壳体内，用以将所述增益介质之间分隔为腔室；
[0007]置换机构，与所述壳体连接，且其至少包括用以置换所述腔室内冷却液的循环单元以及用于控制所述腔室内冷却液流动方向的导液单元。
[0008]通过采用上述技术方案，在壳体内填充冷却液，进而将增益介质浸没在冷却液中，以实现对增益介质的快速换热，再通过置换机构中的循环单元对冷却液进行置换，使得腔室内的冷却液流动，来保证换热的效果，而设置的导液单元能够控制冷却液在腔室内流动的方向，从而可以通过导液单元来控制相邻两个腔室内冷却液的流向相反，或两组对称的腔室内冷却液的流向相反，以改善原本冷却液在增益介质表面液体流动方向是一致而导致
形成畸变的问题。
[0009]优选为，所述流道机构包括:
[0010]隔板,阵列分布于所述壳体内,且每个所述隔板上均开设有供所述增益介质密封连接的开口；
[0011]其中,所述腔室的底部和顶部均设置有过液口。
[0012]提供采用上述技术方案，设置的隔板供增益介质固定安装，且能够将排列的增益介质间隔为多个供冷却液流通的腔室，便于腔室内冷却液的流向控制，同时，提高冷却液在腔室内流动的平稳性，减少湍流的现象。
[0013]优选为，所述循环单元包括：
[0014]储液装置，其至少包括一个用以储蓄冷却液的储液箱；
[0015]循环管，其包括一端与所述储液箱连接且用以向所述腔室输送的供液管以及一端与所述储液箱连接且用以将所述腔室内排出的冷却液导回至储液箱的回液管；
[0016]其中，所述供液管上配置有供液泵。
[0017]通过采用上述技术方案，供液泵将储液箱内的冷却液通过供液管向腔室内输送冷却液，再通过回液管将腔室内排出的冷却液导回储液箱内，形成冷却液的循环，从而保证腔室内冷却液换热的效率。
[0018]优选为，所述导液单元由多组依次排列的导液分体组成，每个导液分体与两个相邻所述腔室连接，且所述导液分体均包括：
[0019]基体，配置于两个相邻所述腔室顶侧，其内具有间隔设置的第一导液腔和第二导液腔，其中，所述第一导液腔、第二导液腔通过第一连接管与对应所述腔室连通；
[0020]进液腔，与所述供液管连通；
[0021]回液腔,具有两个,分别对应配置在所述第一导液腔、第二导液腔的一侧,且通过第一进液口、第二进液口分别与所述进液腔连通,通过第一过液口、第二过液口分别与第一导液腔、第二导液腔连通,每个所述回液腔上还连接有与所述储液箱连接的出液管；
[0022]控制部,其包括一个可以在所述回液腔内运动的活塞以及驱动所述活塞运动的驱动单元,且所述活塞能够在第一位置和第二位置之间移动，其中，当活塞运动至第一位置时，活塞将所述第一进液口、第二进液口堵塞，且所述第一导液腔、第二导液腔与对应的回液腔及出液管形成流动通道，当活塞运动至第二位置时，活塞将所述第一过液口、第二过液口堵塞，且所述第一导液腔、第二导液腔与进液管形成流动通道；
[0023]回液管，其为U型结构，其两端分别与两个相邻所述腔室底部连通；
[0024]其中,所述驱动单元为输出臂与所述活塞连接的电控缸。
[0025]通过采用上述技术方案，当进行冷却工作时，冷却液通过供液管进入至进液腔内，其中一个回液腔内的电控缸控制活塞移动至第二位置，活塞将第一过液口堵塞，另一个回液腔内的电控缸控制活塞移动至第一位置，活塞将第二进液口堵塞，此时，冷却液通过第一进液口进入至第一导液腔内，再从第一导液腔经第一连接管进入至对应的腔室内，腔室内的冷却液通过回液管进而相邻的腔室，再经第一连接管进入第二导液腔，第二导液腔内的冷却液经第二过液口进入至相应的回液腔内，回液腔内再经出液管导入储液箱内，进而形成冷却液的循环，而相邻两个腔室内的冷却液流动方向相反，进而解决了增益介质表面冷却液流动方向一致而造成畸变的问题，当需要调整两个腔室内的冷却液流动方向时，则原
回液腔内的电控缸控制活塞从第二位置运动至第一位置，活塞将第一进液口堵塞，另一个回液腔内的电控缸控制活塞移动至从第一位置运动至第二位置，活塞将第二进液口堵塞，此时，冷却液通过第二进液口进入至第二导液腔内，再从第二导液腔经第一连接管进入至对应的腔室内，腔室内的冷却液通过回液管进而相邻的腔室，再经第一连接管进入第一导液腔，第一导液腔内的冷却液经第一过液口进入至相应的回液腔内，回液腔内再经出液管导入储液箱内，此时，腔室冷却液的流向改变，即相反于原本增益介质表面的冷却液流向，方便了腔室内冷却液的流向调节，同时，结构简单，调节效率高。
[0026]优选为，所述所述腔室的顶部和底部均配置有稳流单元，且所述稳流单元包括：
[0027]稳流箱，固设于所述壳体上，且其与壳体接触的一侧配置为连通所述腔室，其中，所述稳流箱远离壳体的一侧与所述回液管、第一连接管连接；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体激光器的冷却系统，包括壳体，其内配置有多个阵列分布的增益介质，且所述壳体内填充有冷却液，其特征在于，还包括：流道机构，配置于所述壳体内，用以将所述增益介质之间分隔为腔室；置换机构，与所述壳体连接，且其至少包括用以置换所述腔室内冷却液的循环单元以及用于控制所述腔室内冷却液流动方向的导液单元。2.根据权利要求1所述的一种固体激光器的冷却系统，其特征在于，所述流道机构包括:隔板,阵列分布于所述壳体内,且每个所述隔板上均开设有供所述增益介质密封连接的开口；其中,所述腔室的底部和顶部均设置有过液口。3.根据权利要求2所述的一种固体激光器的冷却系统，其特征在于，所述循环单元包括：储液装置，其至少包括一个用以储蓄冷却液的储液箱；循环管，其包括一端与所述储液箱连接且用以向所述腔室输送的供液管以及一端与所述储液箱连接且用以将所述腔室内排出的冷却液导回至储液箱的回液管；其中，所述供液管上配置有供液泵。4.根据权利要求3所述的一种固体激光器的冷却系统，其特征在于，所述导液单元由多组依次排列的导液分体组成，每个导液分体与两个相邻所述腔室连接，且所述导液分体均包括：基体，配置于两个相邻所述腔室顶侧，其内具有间隔设置的第一导液腔和第二导液腔，其中，所述第一导液腔、第二导液腔通过第一连接管与对应所述腔室连通；进液腔，与所述供液管连通；回液腔,具有两个,分别对应配置在所述第一导液腔、第二导液腔的一侧,且通过第一进液口、第二进液口分别与所述进液腔连通,通过第一过液口、第二过液口分别与第一导液腔、第二导液腔连通,每个所述回液腔上还连接有与所述储液箱连接的出液管；控制部,其包括一个可以在所述回液腔内运动的活塞以及驱动所述活塞运动的驱动单元,且所述活塞能够在第一位置和第二位置之间移动，其中，当活塞运动至第一位置时，活塞将所述第一进液口、第二进液口堵塞，且所述第一导液腔、第二导液腔与对应的回液腔及出液管形成流动通道，当活塞运动至第二位置时，活塞将所述第一过液口、第二过液口堵塞，且所述第一导液腔、第二导液腔与进液管形成流动通道；回液管，其为U型结构，其两端分别与两个相邻所述腔室底部连通；其中,所述驱动单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶志斌，许青青，刘崇，王建晓，晏恒峰，
申请(专利权)人：衢州学院，
类型：发明
国别省市：