【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光器，特别是涉及一种激光器散热装置及其工作方法。
技术介绍
1、arf准分子激光器的激光功率越来越高，分束镜、反射镜的热变形影响越来越严重，内光路通道的结构对激光波前畸变的影响也随之增大。在高能激光系统中,激光分束镜、反射镜表面的辐照区域在激光辐照下吸收一部分光能,形成不均匀的温度场,从而产生热应力并发生光学镜片镜面热变形。这种不均匀变形将引起激光光束质量下降,严重制约激光的远距离应用。因此,研究激光器光学镜片的热稳定性,掌握光学镜片的热变形规律。对控制光学镜片的热变形,提高激光输出质量具有重要的现实意义。
2、考虑激光器内光路通道中的气体热效应，当激光在内通道中传输时，通道中的气体分子等会吸收激光能量而被加热，气体的非均匀加热会引起介质密度的起伏，密度的空间起伏又导致局部折射率变化，最终使激光在内通道中传输的相位发生畸变，影响激光的光强分布，降低光束质量。特别是在气体吸收的激光功率较高的情况下，被加热气体引起的热晕效应非常明显。对在激光器内光路通道中的气体热效应研究，国内外的专家学者在理论模拟和实验分析等方面都展开了大量的工作，而为了改善激光器内通道中的气体热效应问题，目前提出了很多解决方案，其中较为有效的方法即在箱体中注入低吸收系数气体如氮气等。
3、当前激光器的散热主要是固体结构导热和气体的对流散热。由于固体结构导热和结构实现功能有关，不易掌控，因此现有技术一般通过改变气流对流散热改变镜片热变形。也就是说，通过增加气流量和改变气体流道结构是现今改变镜片热变形/气流场密度的主要手段。然
技术实现思路
1、本专利技术的一目的是，提供一种激光器散热装置及其工作方法，该激光器散热装置综合考虑了镜片的对流散热和气流密度均匀性，能够改善气体热效应对镜片变形的影响，从而有利于改善激光传输的稳定性。
2、本专利技术在一方面提供了一种激光器散热装置，包括多个均匀布置在激光器的箱体内的传感器、可通信地连接于所述传感器的处理器、设置在激光器的箱体前的气体箱和沿所述气体箱的进气方向依次间隔设置于所述气体箱内的第一过滤件、第二过滤件以及半导体制冷集成装置；
3、其中所述箱体内设置有镜片，所述镜片的侧面设置有至少一个所述传感器，所述传感器用于监测所述箱体和所述镜片的温度，并将对应的温度信号反馈至所述处理器，所述处理器可通信地连接于所述半导体制冷集成装置，用于基于所述传感器反馈的温度信号输出制冷电信号至所述半导体制冷集成装置，以控制所述半导体制冷集成装置的工作。
4、在本专利技术的一实施例中，所述气体箱界定形成有用于容置所述第一过滤件、所述第二过滤件以及所述半导体制冷集成装置的容置槽，且所述气体箱的远离于所述箱体的一侧设置有供气体进入的气体进口，靠近于所述箱体的一侧设置有贯通所述容置槽的箱体接口，所述箱体接口用于与所述箱体形成连接。
5、在本专利技术的一实施例中，所述第一过滤件设置有多个贯通所述氮气进口的第一过滤通道，所述第二过滤件设置有多个贯通所述第一过滤通道的第二过滤通道，所述半导体制冷集成装置包括制冷主体、间隔设置于所述制冷主体的多个气体通道、以及设置于所述气体通道内的半导体制冷片，所述箱体设置有多个穿孔。
6、在本专利技术的一实施例中，各所述气体通道内设置有四个半导体制冷片，各所述半导体制冷片的制冷端与所述气体通道的表面相接触，制热端集成在所述制冷主体内部。
7、在本专利技术的一实施例中，所述第一过滤件、所述第二过滤件以及所述制冷主体均为铝板。
8、在本专利技术的一实施例中，所述第一过滤通道的直径大于所述第二过滤通道的直径。
9、在本专利技术的一实施例中，所述第一过滤通道的直径为2～5mm；和/或，所述第二过滤通道的直径为0.5～1.5mm；和/或，所述气体通道的间隔为5～15mm；和/或，所述制冷片主体的厚度为5～15mm。
10、在本专利技术的一实施例中，所述第一过滤件、所述第二过滤件以及所述半导体制冷集成装置在所述气体箱内的间隔为8～16mm。
11、在本专利技术的一实施例中，所述箱体内设置的所述传感器为热偶传感器，数量为8～10个。
12、本专利技术在另一方面还提供了一种激光器散热装置的工作方法，包括步骤：
13、传感器实时检测激光器的箱体和所述箱体内的镜片温度，在所述传感器检测温度超出预设升温幅度时，输出温度信号至处理器，其中所述预设升温幅度为所述箱体升温后的实时温度与初始温度之间的差值；
14、处理器接收所述温度信号而输出对应的制冷信号至半导体制冷集成装置；
15、将气体输入气体箱，气体依次通过第一过滤件和第二过滤件后进入所述半导体制冷集成装置的气体通道；
16、所述半导体制冷集成装置的半导体制冷片接收所述制冷信号后开始制冷，从而使得所述气体通道内的气体温度降低；
17、降温后的气体进入所述箱体内，降低所述箱体和所述镜片的温度，在所述传感器检测到所述箱体和所述镜片的温度降低至初始温度时，所述处理器控制所述半导体制冷片停止工作。
18、在本专利技术的一实施例中，所述预设升温幅度设置为3度。
19、本专利技术的激光器散热装置具有以下有益效果：
20、(1)降温效果显著：区别于单纯的常温气体降温，通过半导体制冷集成装置可实现快速大梯度降温，可把气体温度降到零度以下；
21、(2)能够改善激光局部折射率：通过采用多个过滤件对气流进行逐级分离，能够使得气体流场密度更加均匀，通过半导体制冷集成装置进行制冷，能够避免激光器的箱体内气体流场密度发生变化，还能够避免激光器的箱体内局部气体温度升高而导致光的折射率起伏变化；
22、(3)能够降低散热系统的冷却气体用量：通过采用半导体制冷集成装置，同样的气体可以带走更多的热量，预计可减少60％的冷却气体用量；
23、(4)净化除尘效果显著：通过第一过滤件和第二过滤件逐级对气体进行分离，可以过滤掉气体中的大部分颗粒，阻止颗粒进入箱体内；
24、(5)节约成本：激光器散热装置使用电能替代一部分氮气，电能相对于氮气更廉价，相比于单纯使用氮气来讲，预计可节约45％的成本；
25、(6)环保：电能不会引入其他污染，不需考虑废气污染；
26、(7)消除零件疲劳：当箱体内零件长时间工作，可通过半导体制冷集成装置来实现大范围降温，从而改善箱体内零件的内应力；
27、(8)保护镜片：通过多个传感器实时监控镜片温度，能够避免镜片温度过高而被损坏；
28、(9)控温精准：通过传感器、处理器以及半导体制冷片的配合工作，能够实现对箱体内温度的精准控制。
29、通过对随后的描述和附图的理解，本专利技术进一步的目的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光器散热装置，其特征在于，包括多个均匀布置在激光器的箱体内的传感器、可通信地连接于所述传感器的处理器、设置在激光器的箱体前的气体箱和沿所述气体箱的进气方向依次间隔设置于所述气体箱内的第一过滤件、第二过滤件以及半导体制冷集成装置；
2.根据权利要求1所述的激光器散热装置，其特征在于，所述气体箱界定形成有用于容置所述第一过滤件、所述第二过滤件以及所述半导体制冷集成装置的容置槽，且所述气体箱的远离于所述箱体的一侧设置有供气体进入的气体进口，靠近于所述箱体的一侧设置有贯通所述容置槽的箱体接口，所述箱体接口用于与所述箱体形成连接。
3.根据权利要求2所述的激光器散热装置，其特征在于，所述第一过滤件设置有多个贯通所述氮气进口的第一过滤通道，所述第二过滤件设置有多个贯通所述第一过滤通道的第二过滤通道，所述半导体制冷集成装置包括制冷主体、间隔设置于所述制冷主体的多个气体通道、以及设置于所述气体通道内的半导体制冷片，所述箱体设置有多个穿孔。
4.根据权利要求3所述的激光器散热装置，其特征在于，各所述气体通道内设置有四个半导体制冷片，各所述半导体制冷片的
5.根据权利要求3所述的激光器散热装置，其特征在于，所述第一过滤件、所述第二过滤件以及所述制冷主体均为铝板。
6.根据权利要求3所述的激光器散热装置，其特征在于，所述第一过滤通道的直径大于所述第二过滤通道的直径。
7.根据权利要求6所述的激光器散热装置，其特征在于，所述第一过滤通道的直径为2～5mm；和/或，所述第二过滤通道的直径为0.5～1.5mm；和/或，所述气体通道的间隔为5～15mm；和/或，所述制冷片主体的厚度为5～15mm。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的激光器散热装置，其特征在于，所述第一过滤件、所述第二过滤件以及所述半导体制冷集成装置在所述气体箱内的间隔为8～16mm，所述箱体内设置的所述传感器为热偶传感器，数量为8～10个。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的激光器散热装置的工作方法，其特征在于，包括步骤：
10.根据权利要求9所述的激光器散热装置的工作方法，其特征在于，所述预设升温幅度设置为3度。
...【技术特征摘要】
1.一种激光器散热装置，其特征在于，包括多个均匀布置在激光器的箱体内的传感器、可通信地连接于所述传感器的处理器、设置在激光器的箱体前的气体箱和沿所述气体箱的进气方向依次间隔设置于所述气体箱内的第一过滤件、第二过滤件以及半导体制冷集成装置；
2.根据权利要求1所述的激光器散热装置，其特征在于，所述气体箱界定形成有用于容置所述第一过滤件、所述第二过滤件以及所述半导体制冷集成装置的容置槽，且所述气体箱的远离于所述箱体的一侧设置有供气体进入的气体进口，靠近于所述箱体的一侧设置有贯通所述容置槽的箱体接口，所述箱体接口用于与所述箱体形成连接。
3.根据权利要求2所述的激光器散热装置，其特征在于，所述第一过滤件设置有多个贯通所述氮气进口的第一过滤通道，所述第二过滤件设置有多个贯通所述第一过滤通道的第二过滤通道，所述半导体制冷集成装置包括制冷主体、间隔设置于所述制冷主体的多个气体通道、以及设置于所述气体通道内的半导体制冷片，所述箱体设置有多个穿孔。
4.根据权利要求3所述的激光器散热装置，其特征在于，各所述气体通道内设置有四个半导体制冷片，各所述半导...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉轩，李梦龙，徐向宇，魏晓马，邓明翰，
申请(专利权)人：北京科益虹源光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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