[實(shí)用新型]高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420597145.X
• 申請(qǐng)日: 2014-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204103233U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王旗華;閉治躍;劉小剛;王美聰;趙磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01S3/042
• 分類(lèi)號(hào): H01S3/042
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 楊春

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種光纖激光器的冷卻板，尤其涉及一種高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板。

背景技術(shù)

光纖激光器是一種以光纖作為增益介質(zhì)的全固態(tài)激光器，具有光束質(zhì)量好、壽命長(zhǎng)、轉(zhuǎn)換效率高、免維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在國(guó)防、制造、醫(yī)療等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的發(fā)展，光纖激光器的單機(jī)功率越來(lái)越大，已經(jīng)突破了萬(wàn)瓦級(jí)并向十萬(wàn)瓦級(jí)發(fā)展。隨著整機(jī)功率的提升，其所采用的關(guān)鍵元件如泵浦源、剝離器等的數(shù)量及功率也不斷提升。這些大功率的元件運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量的熱功耗，由熱功耗而引起有源區(qū)的溫度升高會(huì)影響激光器性能參數(shù)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使激光器徹底毀壞。如何有效導(dǎo)出因耗散功率所轉(zhuǎn)化的熱量，解決冷卻散熱問(wèn)題成為研制高功率光纖激光器必須攻克的關(guān)鍵技術(shù)之一。

傳統(tǒng)技術(shù)方案的冷卻板大都采用埋管形式，即將冷卻管埋設(shè)于冷卻板中，冷卻管作為介質(zhì)流道。這種結(jié)構(gòu)中，管、板分離，介質(zhì)流道即冷卻管與冷卻板分開(kāi)制造，再用特制粘膠或者焊接方式把兩者連接成為一體，由于介質(zhì)流道與冷卻板分離式設(shè)計(jì)，使得冷卻介質(zhì)須首先通過(guò)管壁傳熱，再通過(guò)管與冷卻板之間的連接物即粘接劑傳熱才能夠從冷卻板上取到熱，存在兩個(gè)傳熱中間環(huán)節(jié)導(dǎo)致其總體冷卻效果以及整板的溫度均勻性較差，而且由單獨(dú)一根管制作的介質(zhì)流道為適應(yīng)器件的布局須做成異形，導(dǎo)致制造困難。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種散熱效率高、整板溫度均勻性好、制造簡(jiǎn)單的高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板。

本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板，包括上板、下板和進(jìn)出口裝置，所述上板的下表面均勻設(shè)有凹槽通道作為介質(zhì)流道，所述上板與所述下板之間密封連接，所述進(jìn)出口裝置設(shè)于所述上板的一端并與所述凹槽通道的兩端對(duì)應(yīng)連接，所述凹槽通道的徑向截面積不大于所述進(jìn)出口裝置的進(jìn)口和出口的徑向截面積。

進(jìn)一步，所述凹槽通道包括三個(gè)并列排列的小徑微通道。相比一個(gè)通道，三個(gè)微通道具有更大的表面積，使凹槽通道內(nèi)的冷卻液與冷卻板之間的熱交換更均勻、更徹底，從而實(shí)現(xiàn)更好的冷卻效果。

作為優(yōu)選，一組所述凹槽通道為依次經(jīng)過(guò)六次90°彎折后形成的“U”形通道，一組所述凹槽通道的兩端相鄰且分別對(duì)應(yīng)與所述進(jìn)出口裝置的進(jìn)口和出口連接，所述冷卻板包括兩組所述凹槽通道。這種結(jié)構(gòu)的凹槽通道一方面具有分布均勻的優(yōu)點(diǎn)，另一方面便于與相鄰設(shè)置的冷卻液進(jìn)、出口連接，也便于設(shè)置進(jìn)出口裝置。

進(jìn)一步，所述進(jìn)出口裝置的進(jìn)口和出口均設(shè)于所述上板內(nèi)且其圓周壁無(wú)開(kāi)口，所述進(jìn)口和所述出口與對(duì)應(yīng)的所述凹槽通道的端口之間還相通設(shè)有緩沖槽，所述緩沖槽的徑向截面積為所述凹槽通道的徑向截面積的3-4倍。進(jìn)口和出口與對(duì)應(yīng)的凹槽通道的端口之間形成錯(cuò)位連接，使進(jìn)口和出口能夠避開(kāi)上板和下板之間的連接位置，從而確保冷卻液不會(huì)對(duì)上板和下板之間的連接介質(zhì)形成沖擊，以確保上板和下板之間連接穩(wěn)固；緩沖槽的作用一方面是作為進(jìn)口和出口與相應(yīng)的凹槽通道端口之間的連接通道，另一方面也用于使冷卻液在進(jìn)口和出口位置形成緩沖效果。

為了便于設(shè)置進(jìn)出口裝置，所述上板上用于設(shè)置所述進(jìn)口、所述出口和所述緩沖槽的部分的厚度大于其它部分的厚度。

具體地，所述上板與所述下板之間通過(guò)真空釬焊焊接實(shí)現(xiàn)密封連接。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型所述冷卻板具有冷卻效率高、散熱均勻的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于高功率光纖激光器散熱，具體表現(xiàn)為：

1、冷卻效率高，由于采用兩板對(duì)焊的方式，使得凹槽通道即介質(zhì)流道可以設(shè)計(jì)成取熱效率相對(duì)較高的微通道形式；凹槽通道與冷卻板為一體，沒(méi)有了中間傳熱環(huán)節(jié)，冷卻效率與傳統(tǒng)技術(shù)相比有較大提高，可應(yīng)用在更高功率工況下；

2、整板溫度均勻性好，微通道除了取熱效率高以外，介質(zhì)流阻也相對(duì)較小，流體的流速更均勻，從而使得整個(gè)凹槽通道的溫度均勻性較好，凹槽通道依次經(jīng)過(guò)六次90°彎折后形成的“U”形結(jié)構(gòu)，使溫度最低的一段和溫度最高的一段相鄰，溫度相對(duì)居中的兩段相鄰，所以使整個(gè)冷卻板的溫度更均勻；獨(dú)特的緩沖槽設(shè)計(jì)，使得凹槽通道的兩端與進(jìn)出口之間形成一個(gè)穩(wěn)壓穩(wěn)流區(qū)，減少了冷卻介質(zhì)的沖擊作用，提高了冷卻介質(zhì)在凹槽通道內(nèi)流速的穩(wěn)定性，從而也有利于整個(gè)冷卻板溫度高均勻性的實(shí)現(xiàn)；