[發明專利]一種激光器低畸變冷卻器

在審

• 申請號: 201710913607.2
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107516808A
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 蔣琳;劉軍;袁曉蓉;閆鋒;楊波;王永振;柳麗卿;蔡光明;王姣;謝秀芳;李春領;張浩
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: H01S3/04
• 分類號: H01S3/04;H01S3/042
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 詹永斌,沈強

技術領域

本發明涉及的是激光器冷卻技術，尤其是一種激光器低畸變冷卻器。

背景技術

隨著激光技術的不斷進步，激光器性能不斷提升，激光介質的發熱功率也隨著激光器功率的增加而增加，激光介質內部的溫度梯度和熱致畸變也隨之增大，這些都嚴重阻礙了高功率激光器的光束質量提升。因此，發展散熱和畸變控制能力優秀的激光介質冷卻器就成為提升激光器性能的關鍵因素之一。

目前針對薄片激光介質的液冷冷卻器設計都著重于滿足激光介質的散熱需求和提高激光介質表面的溫度均勻性。通過低溫區加熱溫度控制、熱容固體激光器、微通道提高表面溫度均勻性等方法使激光器的性能有了很大提高，但激光介質熱致畸變造成的波前畸變的控制效果難以讓人滿意，成為激光器功率增加的瓶頸因素。

發明內容

本發明的目的，就是針對現有技術所存在的不足，而提供一種激光器低畸變冷卻器，該方案設計的冷卻器結構簡單，散熱能力強，能有效控制晶體畸變且擴展性良好，能適用與不同使用條件下的激光器冷卻和畸變控制。

本方案是通過如下技術措施來實現的：

一種激光器低畸變冷卻器，包括有外冷卻殼體和內冷卻裝置；外冷卻殼體罩在內冷卻裝置上；外冷卻殼體上設置有冷卻板；冷卻板與激光介質連接；內冷卻裝置包括有柱體、微通道結構、射流入口通道、回流通道和出口通道；柱體靠冷卻板的一端設置有微通道結構；柱體中部垂直于冷卻板的方向上設置有射流入口通道；柱體外側面與外冷卻殼體之間設置有回流通道；出口通道與回流通道連通；射流入口通道與微通道結構連通；微通道結構與回流通道連通。

作為本方案的優選：射流入口通道的軸線、微通道結構的中心以及冷卻板的散熱中心，三者在同一軸線上。

作為本方案的優選：微通道結構的流道設置結構為傘狀輻射結構，流道從中心到外周流道沿徑向分為多段向外周輻射。

作為本方案的優選：射流入口通道與微通道結構的連接處設置有肋板。

作為本方案的優選：微通道結構的流道分為多層，從中心至邊緣的流道數量按照固定或不固定的倍數層層遞增。

作為本方案的優選：肋板的高度大于射流入口通道的直徑。

本方案的有益效果可根據對上述方案的敘述得知，由于在該方案中采用微通道流道結構強化換熱，保證了冷卻器的換熱能力；中心輻射的流道結構的中心對稱性質保證了冷卻器的周向溫度均勻性；通過沿徑向分段倍增的流道設計保證了冷卻器沿徑向的換熱能力和溫度均勻性；冷卻液以類似射流沖擊的方式垂直流向中心換熱區域，強化中心區域的換熱能力，通過“削峰”（降低激光介質溫度最高、畸變最大的中心區域溫度）的方式降低激光介質的最大畸變；冷卻器冷卻板與激光介質被冷卻板的有強度連接使冷卻器能分擔一部分激光介質的熱應力，從而利用冷卻器的剛度降低激光介質的畸變；冷卻器除必要外其余流道都布置在冷卻器外周，保證冷卻器內部為實心結構以提高冷卻器剛度，提高了冷卻器降低激光介質畸變的能力。

由此可見，本發明與現有技術相比，具有實質性特點和進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為圖1中A-A剖視的結構示意圖。

圖3為圖1中B-B剖視的結構示意圖。

圖中，1為冷卻板，2為射流入口通道，3為微通道結構，4為回流通道，5為出口通道，6為肋板，7為柱體，8為外冷卻殼體。

具體實施方式

為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過一個具體實施方式，并結合其附圖，對本方案進行闡述。

通過附圖能夠看出，本方案包括有外冷卻殼體和內冷卻裝置；外冷卻殼體罩在內冷卻裝置上；外冷卻殼體上設置有冷卻板；冷卻板與激光介質連接；內冷卻裝置包括有柱體、微通道結構、射流入口通道、回流通道和出口通道；柱體靠冷卻板的一端設置有微通道結構；柱體中部垂直于冷卻板的方向上設置有射流入口通道；柱體外側面與外冷卻殼體之間設置有回流通道；出口通道與回流通道連通；射流入口通道的軸線、微通道結構的中心以及冷卻板的散熱中心，三者在同一軸線上。微通道結構的流道設置結構為傘狀輻射結構，流道從中心到外周流道沿徑向分為多段向外周輻射。射流入口通道與微通道結構的連接處設置有肋板。微通道結構的流道分為多層，從中心至邊緣的流道數量按照固定倍數層層遞增。肋板的高度大于射流入口通道的直徑。

本發明的實施例：