本发明专利技术公开了一种全固态激光器水、风混合制冷方法及装置，该装置包括水冷却部件、风冷却部件和温度／电源控制电路，其中水冷却部件利用冷却水对激光晶体或非线性光学晶体直接制冷，温度／电源控制电路实时监测和控制冷却水温度，并控制风冷却部件对冷却水实施制冷。本发明专利技术具有水冷系统的温度控制精度高、制冷效果好的优点，又具有风冷系统的体积小、结构紧凑、易操作、成本低等优点，可广泛应用于高、中、低不同输出功率、不同波长的全固态激光器的冷却。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及全固态激光器冷却技术，特别涉及 一种综合了水冷却技术 和风冷却技术各自优点，适用于高、中、低不同输出功率、不同波长的全 固态激光器的水、风混合制冷方法及装置。
技术介绍
近年来，全固态激光器以其可输出激光波长范围广、输出功率高、稳定 性好、光束质量好、绿色环保等优点，倍受青睐，国内外发展十分迅速。目 前，全固态激光器的冷却方式分为传统的水冷却和风冷却两种。传统的水冷却方式的优点是温度控制精度高(温控精度土0.1。C)、能够达到高输出功率激 光器制冷量的要求，但是存在需要使用高耗能(500—5000瓦)的压缩机、 水冷箱体积庞大(0.1—1.5立方米)、笨重(20—100公斤)、功耗高、价格昂 贵(5000—30000元人民币)、噪音大、结构复杂等缺点，不利于便携移动尤 其是无法满足军事快速、灵活作战的后勤保障要求；传统的风冷却方式的优 点是体积小(0.008—0.012立方米)、功耗低(100-200瓦)、重量轻(2—5 公斤)、成本低(200—500元)、易操作、无噪音、无需液态冷却液等优点， 但是存在温度控制精度差(温控精度土3—5°C)、不能满足高质量、高输出功 率技术要求等缺点。以传统风冷为冷却方式的全固态激光器，虽然系统简单 灵活、成本低、移动方便，但是温度控制的稳定性差，不能满足中高功率、 高光束质量、高稳定性的激光输出要求，因此极大的限制了全固态激光器的 应用范围。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种适用于全固态激光器的紧凑型水、风混合制冷 装置，以克服现有全固态激光器单独使用水冷却方式或风冷却方式所出现 的不足。本专利技术另一目的是提供一种水、风混合制冷方法。 本专利技术的技术方案是这样实现的一种全固态激光器水、风混合制冷方法，包括如下步骤设定温度\电 源控制电路的标定温度，通过TEC半导体致冷模块对冷却水制冷，达到标定温度的冷却水再对激光晶体或非线性光学晶体实施冷却。风冷却部件利 用水冷却部件的循环水将激光晶体或非线性光学晶体(ll)产生的热量吸收后传递至小型水箱(l);在温度\电源控制电路的实时监测和控制下，风冷却 部件对小型水箱(l)中的冷却水实施精密温度控制下的风冷却，最终将激光 晶体或非线性光学晶体(ll)产生的大量热量传递到外部空气中，从而完成对 全固态激光器的水、风混合制冷过程。当冷却水实际温度过高或者过低时，温度\电源控制电路改变TEC半导 体致冷模块驱动直流电源的极性，使TEC半导体致冷模块对水实现致冷或 加热，同时散热片将TEC半导体致冷模块的制热面产生的热量传递至空气 中，并利用小型风扇加速散热片的散热，使实际温度水温与标定水温相一致，温控精度为土o.rc。一种全固态激光器水、风混合制冷装置，包括水冷却部件、风冷却部 件和温度\电源控制电路，其中水冷却部件利用冷却水对激光晶体或非线性 光学晶体直接制冷，温度\电源控制电路实时监测和控制冷却水温度，并控 制风冷却部件对冷却水实施制冷，所述的冷却水为无固体沉淀物的液态水。水冷却部件由激光晶体\非线性光学晶体(11)、水管(9)、小型水泵(14)、 小型水箱(l)连接构成，利用在其内部循环、且达到标定温度的冷却水对激 光晶体\非线性光学晶体(11)实施水冷却。风冷却部件由TEC半导体致冷模块(2)、散热片(3)、小型风扇(4)、温 度传感器(5)连接构成。TEC半导体致冷模块(2)衔接小型水箱(1)和散热片 (3), TEC半导体致冷模块(2)的制冷面与小型水箱(1)的水平面紧密结合， 同时其制热面与散热片(3)的水平面紧密结合。当吸收了由激光晶体\非线性 光学晶体(ll)产生大量热量的冷却水的温度超过标定温度时的，TEC半导5体致冷模块(2)开始工作，其制冷面快速冷却小型水箱(l)中的冷却水，同时散热片(3)将TEC半导体致冷模块(2)的制热面产生的热量传递至空气 中，并利用小型风扇(4)加速散热片(3)的散热，直至小型水箱(l)中的冷却 水温度达到标定温度，TEC半导体致冷模块(2)停止工作。TEC半导体致冷模块(2)设置于小型水箱(1)与散热片(3)之间，小型水箱 (1)中的冷却水的标定温度通过温度传感器(5)由电源控制电路(7)实施预先 设定，冷却水的实时温度通过温度传感器(5)由温度\电源控制电路(7)实施监 测，温度\电源控制电路(7)显示冷却水的实际温度和标定温度。所述的TEC半导体致冷模块(2)单个体积为40x40x4 mm3,额定电压为 14V,额定制冷功率为72W,冷热面最大温差6(TC，多个TEC半导体致冷 模块(2)彼此之间通过串联的方式，由温度\电源控制电路(7)输出的直流电源 驱动。温度设定\电源控制部件由温度\电源控制电路(7)、温度传感器(5)、电 源数据线(6)构成。小型水箱(1)中的冷却水的标定温度通过温度传感器(5) 由温度\电源控制电路(7)实施预先设定；温度\电源控制电路(7)通过电源数 据线(6)与温度传感器(5)连接，以实施监测小型水箱(l)中冷却水的温度， 并控制TEC半导体致冷模块(2)的工作状态(开始和停止)、工作电流大小 和制冷时间长短；通过温度\电源控制电路(7)可以显示冷却水实际温度和标 定温度，标定温度可以设置在16-28。C范围之内。通过改变小型水箱(l)的容积、散热片的有效散热面积、TEC半导体致 冷模块(2)的数量、小型水泵(14)的抽运功率，可以对高、中、低不同输出功 率级别的全固态激光器实施有效的风、水混合冷却。本专利技术的突出技术特征及优点为(1)在温度设定\电源控制部件的精 密监测和控制下，采用TEC半导体模块对水快速风冷却、再利用达到标定 温度的冷却水对激光晶体或非线性光学晶体实施冷却的水、风混合制冷模 式，取代了利用TEC半导体模块直接对激光晶体或非线性光学晶体实施冷 却的传统风冷却模式和利用在大型压缩机制冷下的冷却水对激光晶体或非6线性光学晶体实施冷却的传统水冷却模式；(2)本专利技术利用小型的风冷却 部件代替传统水冷却系统中的大型制冷压缩机对冷却水实施高效、快速冷 却。与采用传统水冷却模式的激光器相比，采用本专利技术的激光器整体结构更加紧凑，体积更小、功耗更低、冷却水更少；(3)本专利技术采用水、风混 合制冷模式，先利用风冷却部件对冷却水实施制冷，再利用达到标定温度 的冷却水直接对激光晶体或非线性光学晶体实施冷却。与采用传统风冷却 模式的激光器相比，由于水的比热容最大，在同样受热或冷却的情况下， 水温变化最小，散热却是最好的，故釆用本专利技术的激光器中激光晶体或非 线性光学晶体表面的散热效率高，散热均匀，温度变化小，有效的降低了 激光晶体或非线性光学晶体的热效应，较大的提高了其激光振荡转换效率、 非线性转换效率及其使用寿命，制冷效果、温度控制精度等技术指标则达 到了釆用传统水冷却模式的激光器技术水平；(4)整个水、风混合制冷系 统具有温控精度高(土0.rC)、体积小(0.01—0.015立方米)、功耗低(100-500 瓦)、重量轻(3—5公斤)、成本低(400—1000元)、易搡作、无噪音、冷 缺水需要量小(0.01-0.1立方米)等优点；(5)本专利技术专利兼有水冷、风冷 的优点，即具有水冷系统的温度控制精度高、制冷效果好的优点，又具有 风冷本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种全固态激光器水、风混合制冷方法，其特征在于包括如下步骤：设定温度＼电源控制电路的标定温度，通过ＴＥＣ半导体致冷模块对冷却水制冷，达到标定温度的冷却水再对激光晶体或非线性光学晶体实施冷却。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：白杨，陈武军，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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