[發明專利]基于水冷和浸入式相變液冷的光纖激光冷卻裝置及方法

在審

• 申請號: 201911005196.2
• 申請日: 2019-10-22
• 公開（公告）號: CN110829162A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 王小林;楊保來;奚小明;宋濤;張漢偉;史塵;王澤鋒;周樸;司磊;許曉軍;陳金寶
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/04
• 代理公司: 中國和平利用軍工技術協會專利中心 11215
• 代理人: 劉光德;彭霜

1.一種基于水冷和浸入式相變液冷的光纖激光冷卻裝置，其特征在于，所述光纖激光冷卻裝置包括基底水冷板(1)和蓋板水冷板(2)；

所述基底水冷板(1)的上表面設置有用于放置被灌封膠(1-8)覆蓋的光纖激光器器件和低沸點液體(1-9)的凹槽(1-2)；所述基底水冷板(1)的側面設置有低沸點液體注液口(5)和低沸點液體排液口(6)；所述低沸點液體注液口(5)和低沸點液體排液口(6)與所述凹槽(1-2)連通；所述基底水冷板(1)的側邊沿設置有光纖輸入輸出預留孔(1-10)；

所述蓋板水冷板(2)與所述凹槽(1-2)密封連接；所述蓋板水冷板(2)的內部設置有冷卻水流動的第一密封空間；所述蓋板水冷板(2)上設置有蓋板水冷板冷卻水入口(7)和蓋板水冷板冷卻水出口(8)；所述蓋板水冷板冷卻水入口(7)和蓋板水冷板冷卻水出口(8)與所述第一密封空間連通。

2.根據權利要求1所述的光纖激光冷卻裝置，其特征在于，所述基底水冷板(1)的底部設置有冷卻水流動的第二密封空間；所述基底水冷板(1)上設置有基底水冷板冷卻水入口(3)和基底水冷板冷卻水出口(4)；

所述基底水冷板冷卻水入口(3)和基底水冷板冷卻水出口(4)與所述第二密封空間連通。

3.根據權利要求2所述的光纖激光冷卻裝置，其特征在于，所述第一密封空間和第二密封空間均為蛇形流道或環形流道。

4.根據權利要求1～3中任意一項所述的光纖激光冷卻裝置，其特征在于，所述凹槽(1-2)的深度與光纖激光器器件中最高器件高度之差為3～15mm；

所述凹槽(1-2)內的低沸點液體界面與光纖激光器器件中最高器件頂端的位置差為1～10mm；

所述灌封膠(1-8)的厚度為0.01～1mm。

5.根據權利要求1～4中任意一項所述的光纖激光冷卻裝置，其特征在于，所述低沸點液體(1-9)的沸點低于所述光纖激光器器件工作所許可的最高溫度中的最小值。

6.根據權利要求1～5中任意一項所述的光纖激光冷卻裝置，其特征在于，所述低沸點液體注液口(5)的位置高于所述光纖激光器器件中最高器件所對應的位置；

所述低沸點液體排液口(6)的位置低于所述凹槽(1-2)內部的最低平面所對應的位置。

7.根據權利要求書1～6中任意一項所述的光纖激光冷卻裝置，其特征在于，所述低沸點液體注液口(5)和低沸點液體排液口(6)均為具有自鎖和密封能力的自鎖閥。

8.根據權利要求書1～3中任意一項所述的光纖激光冷卻裝置，其特征在于，所述基底水冷板冷卻水入口(3)、基底水冷板冷卻水出口(4)、蓋板水冷板冷卻水入口(7)和蓋板水冷板冷卻水出口(8)均為水冷接頭。

9.一種基于水冷和浸入式相變液冷的光纖激光冷卻方法，其特征在于，所述光纖激光冷卻方法采用權利要求1～8中任意一項所述的光纖激光冷卻裝置冷卻，包括如下步驟：

將光纖激光器器件放置在基底水冷板(1)內的凹槽(1-2)內后進行光纖熔接；并將光纖熔接后的光纖激光器器件的輸入輸出光纖從預留光纖孔位(1-10)伸出后與泵浦源的輸出光纖進行熔接，將光纖熔接后的光纖激光器器件的輸出光纖從預留光纖孔位(1-10)伸出后與光纖端帽輸入光纖進行熔接；對光纖熔接點進行涂覆；

采用灌封膠(1-8)，將所述光纖激光器器件和涂覆后的光纖熔接點進行灌封后固化；

對所述預留光纖孔位(1-10)進行密封；并將低沸點液體(1-9)從低沸點液體注液口(5)注入到凹槽(1-2)內，直至完全覆蓋待冷卻的光纖激光器器件和光纖熔接點；

將蓋板水冷板(2)蓋在所述基底水冷板(1)的上面；并對所述凹槽(1-2)完全密封；

啟動光纖激光器并將冷卻水從蓋板水冷板冷卻水入口(7)注入到第一密封空間內并進行流動，從而實現光纖激光冷卻。

10.根據權利要求9所述的光纖激光冷卻方法，其特征在于，啟動光纖激光器后，所述光纖激光冷卻方法還包括：

將冷卻水從基底水冷板冷卻水入口(3)注入到第二密封空間內并進行流動。