[發明專利]一種溫度分布可時空調制的高功率光纖激光器模塊化熱管理裝置

在審

• 申請號: 201911125928.1
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN110829158A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 韓凱;崔文達;婁兆凱;李霄;杜少軍;奚小明;王小林;陳敏孫;劉昊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01S3/04
• 分類號: H01S3/04;H01S3/042
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發明提供了一種溫度分布可時空調制的高功率光纖激光器模塊化熱管理裝置，包括模塊化水冷盤(1)、控制模塊(2)、控制總線(3)、數據總線(4)和溫度快速調控模塊(5)；模塊化水冷盤(1)包括多個光纖調溫件(11)，以將其上固定的高功率激光器光纖溫度調節至指定范值或范圍內；溫度快速調控模塊(5)的數量與光纖調溫件(11)相同，與光纖調溫件(11)一一對應連接；控制模塊(2)通過控制總線(3)連接多個溫度快速調控模塊(5)；控制模塊(2)通過數據總線(4)連接光纖調溫件(11)，用于獲取光纖調溫件(11)的溫度數據，并以此形成控制溫度快速調控模塊(5)的調控指令。

技術領域

本發明總體地涉及激光器技術領域，具體地涉及一種溫度分布可時空調制的高功率光纖激光器模塊化熱管理裝置。

背景技術

高功率單模光纖激光器由于纖芯的截面小，作用距離長，運行過程中容易產生受激布里淵散射效應，成為窄線寬光纖激光器和放大器功率提升的主要限制因素。目前抑制受激布里淵散射(SBS)效應主要有改變光纖形狀、光纖摻雜濃度或者光纖溫度分布，其中，沿光纖的溫度調控是一種抑制受激布里淵散射的簡捷有效的手段，然而，當前主要技術方案是通過局部加熱首段或末段增益光纖實現局域溫度調控，在高功率運行條件下，采用此種方案的SBS抑制效果并不理想，因此，如何實現沿光纖方向的連續溫度調制是更有效地抑制SBS效應急需解決的問題。

按照與激光器增益模塊直接接觸的熱沉的散熱方式分類，高功率光纖激光器采用的溫控/散熱手段主要有風冷、液冷以及TEC散熱。風冷散熱主要應用于較低功率的激光器模塊，直接采用風冷散熱方式結構簡單，但是無法實現高精度的溫度控制，受限于風扇體積，散熱模塊的集成化程度通常無法做到很高，不適用于沿光纖的連續溫度調控；TEC散熱的優勢在于體積小、溫控精度高，缺點在于制冷功率有限、制冷效率較低，通常用于中小功率激光器模塊的散熱，用于較大功率激光器時，需要加裝風冷或液冷散熱模塊用以TEC熱端的散熱，維持TEC的散熱效率，從而使得整體散熱模塊體積較大，不適用于沿光纖的連續溫度調控。

液冷散熱是目前廣泛應用于高功率光纖激光器的溫控方式，現階段主要采用水冷方式，將增益光纖置于整塊水冷盤上，通過盤繞光纖實現整段光纖的高效散熱。與上述兩種方式相比，水冷散熱的制冷功率、制冷效率高，適用于高功率光纖激光器，同時水冷盤設計靈活，通過調節水溫也能較為容易地實現溫度控制，但是目前仍缺乏一種能夠在高功率條件下實現沿光纖方向溫度連續調制的技術方案。

發明內容

本發明的發明目的是：針對上述問題，提供了一種溫度分布可時空調制的高功率光纖激光器模塊化熱管理裝置，該裝置可實現激光器光纖溫度分布的可時空調制的，本發明的水冷盤能夠簡捷方便地實現沿光纖方向的溫度連續調制，有效抑制SBS效應。

本發明的技術方案是，一種溫度分布可時空調制的高功率光纖激光器模塊化熱管理裝置，包括模塊化水冷盤、控制模塊、控制總線、數據總線和溫度快速調控模塊；所述模塊化水冷盤由多個光纖調溫件連接形成，高功率激光器的光纖固定在相連的多個光纖調溫件上，以通過控制每個光纖調溫件內溫度不同實現對光纖進行分段、分時溫度控制；所述溫度快速調控模塊的數量與光纖調溫件相同，與模塊化水冷盤上的光纖調溫件一一對應連接，用于對光纖調溫件進行溫度調節控制；所述控制模塊通過控制總線連接多個溫度快速調控模塊，以通過控制溫度快速調控模塊實現多個光纖調溫件的分別溫度調控；控制模塊通過數據總線連接光纖調溫件，用于獲取光纖調溫件的溫度數據，并以此形成控制溫度快速調控模塊的調控指令。