[實用新型]立體制冷且模式可控的高效光纖水冷結構及光纖激光器

有效

• 申請號: 202020070938.1
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN210957261U
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 王小林;馬鵬飛;楊保來;王鵬;奚小明;張漢偉;史塵;韓凱;王澤鋒;周樸;司磊;許曉軍
• 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;H01S3/067
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 周達

一種立體制冷且模式可控的高效光纖水冷結構及光纖激光器，包括頂部蓋板、箱體以及底部蓋板，箱體的頂部由頂部蓋板密封，箱體的底部由底部蓋板密封，密封的箱體內設有冷卻液，所述冷卻液進液口以及冷卻液出液口設置在箱體、頂部蓋板或者底部蓋板上。冷卻液從冷卻液進口輸入到箱體內部，從冷卻液出液口輸出。所述箱體內設有一個以上的立式的螺旋銅管，立式的螺旋銅管用于穿設光纖。光纖各個面產生的熱量全方位的傳導到螺旋銅管上，螺旋銅管是完全浸在冷卻液中的，流動循環的冷卻液能夠快速的帶走螺旋銅管內的光纖工作時所產生的熱量。箱體內的冷卻液全方位帶走光纖激光器中光纖產生的熱量，冷卻效率高，能夠有效保證光纖激光器工作的穩定性。

技術領域

本實用新型涉及激光器冷卻裝置設計技術領域，尤其是涉及一種立體制冷且模式可控的高效光纖水冷結構。

背景技術

光纖激光具有轉換效率高、光束質量好和結構緊湊等優點，在工業、科研和國防等領域具有廣泛的應用前景。主振蕩功率放大(MOPA)結構主要用于高功率光纖激光系統中，MOPA結構通過一級或多級光纖放大器，對中低功率的種子激光進行功率放大，能獲得較高功率的激光輸出。

隨著現有激光放大器輸出激光功率的不斷提高，激光放大器中的光學器件特別是光纖會產生大量對熱，需要對激光放大器中的各學器件特別是光纖進行有效的冷卻，不然會影響激光器的正常工作，甚至會燒毀激光放大器。

目前，針對激光放大器的冷卻方案，最常見的是將光纖盤繞在冷卻板上進行冷卻，通過熱傳導將光纖器件的熱量傳導到冷卻板上，冷卻板內部的冷卻液循環帶走熱量。但是這樣的冷卻方案存在很多弊端，比如其能夠盤繞的光纖長度是受限制的。其水冷直徑固定，不能一定范圍內任意彎曲，不能實現對光束質量的控制。另外，這類冷卻方法只能對光纖的部分表面進行直接接觸和傳導冷卻，這種冷卻效率不是很高，其適應范圍是有限的，特別是對于高功率的激光放大器，其工作過程中產生大量的熱，這種冷卻方案會影響激光器工作的穩定性。

實用新型內容

針對現有技術中存在的缺陷，本實用新型提出了一種立體制冷且模式可控的高效光纖水冷結構及光纖激光器，通過設計箱式水冷板以及箱體內穿設光纖的螺旋銅管，箱體內的冷卻液全方位帶走光纖激光器中光纖產生的熱量，冷卻效率高，能夠有效保證光纖激光器工作的穩定性。

為實現上述技術目的，本實用新型采用的具體技術方案如下：

一種立體制冷且模式可控的高效光纖水冷結構，包括頂部蓋板、箱體以及底部蓋板，箱體的頂部由頂部蓋板密封，箱體的底部由底部蓋板密封，密封的箱體內設有冷卻液，所述箱體內設有一個以上的立式的螺旋銅管，立式的螺旋銅管用于穿設光纖。進一步地，所述螺旋銅管的直徑在一定范圍內可調，通過調整螺旋銅管的直徑，可為螺旋銅管內的增益光纖提供不同直徑的彎曲，進而實現對模式的損耗和控制。

進一步地，本實用新型還包括與箱體內部聯通的冷卻液進液口以及冷卻液出液口，所述冷卻液進液口以及冷卻液出液口設置在箱體、頂部蓋板或者底部蓋板上。冷卻液從冷卻液進口輸入到箱體內部，從冷卻液出液口輸出，可以是去離子水、防凍液等導熱流動介質。光纖各個面產生的熱量全方位的傳導到螺旋銅管上，螺旋銅管是完全浸在冷卻液中的，流動循環的冷卻液能夠快速的帶走螺旋銅管內的光纖工作時所產生的熱量。

進一步地，本實用新型的頂部蓋板上設有光纖引入口和光纖引出口，光纖從光纖引入口進入箱體內的螺旋銅管，經螺旋銅管穿設出來的光纖從頂部蓋板上的光纖引出口引出。

進一步地，為了最大限度的利用箱體內的空間，同時也為了適應不同的光纖長度，本實用新型所述箱體內可以設有兩個以上的立式的螺旋銅管，兩個或兩個以上的螺旋銅管是相互連接的，一根光纖從光纖引入口進入箱體內，依次穿設兩個以上相互連通的螺旋銅管后引出。