[发明专利]一种高功率固体激光器热管理系统

权利要求书

1.一种高功率固体激光器热管理系统，其特征在于，包括：依次连接的第一制冷单元、第一冷却腔、第一充液腔、第二充液腔、第二冷却腔及第二制冷单元；

所述第一冷却腔与所述第一充液腔共用腔壁A，所述第一充液腔与所述第二充液腔共用腔壁B，所述第二充液腔与所述第二冷却腔共用腔壁C，其中，所述第一制冷单元、第一冷却腔、第一充液腔与所述第二制冷单元、第二冷却腔、第二充液腔为以腔壁B为中心轴的对称结构，所述腔壁B为激光增益介质；

所述对称结构任意一侧的充液腔内填充有液态金属，所述激光增益介质的热量通过热传导传递给所述液态金属；所述液态金属将吸收的热量通过所述充液腔与所述冷却腔的接触面传递给所述冷却腔；所述冷却腔内填充有制冷工质，所述制冷工质在所述冷却腔内发生相变以吸收通过所述液态金属传导至所述冷却腔内的热量；所述制冷单元将发生相变的制冷工质冷却到沸点以下并再次进入冷却腔中，以使所述制冷工质处于稳定流动状态并且可循环使用。

2.如权利要求1所述的高功率固体激光器热管理系统，其特征在于，

所述对称结构任意一侧的充液腔内还包括悬浮在所述充液腔内，不与充液腔的腔壁相接触的金属多孔介质。

3.如权利要求2所述的高功率固体激光器热管理系统，其特征在于，所述金属多孔介质通过若干根金属丝弹簧与在所述充液腔的腔壁连接。

4.如权利要求3所述的高功率固体激光器热管理系统，其特征在于，所述金属丝弹簧的直径为纳米级或者微米级。

5.如权利要求1所述的高功率固体激光器热管理系统，其特征在于，所述液态金属的熔点为20～30℃，且不会与所述充液腔发生化学反应；所述制冷单元中制冷工质的设计蒸发温度为15～20℃。

6.如权利要求1所述的高功率固体激光器热管理系统，其特征在于，所述激光增益介质的几何构型为板条状或碟片状。

7.如权利要求1所述的高功率固体激光器热管理系统，其特征在于，所述激光增益介质包括掺杂稀土元素的晶体部分及位于所述掺杂稀土元素晶体部分四周的未掺杂稀土元素的晶体部分，所述激光增益介质与所述对称结构任意一侧的充液腔的接触面为所述未掺杂稀土元素的晶体部分。

8.如权利要求7所述的高功率固体激光器热管理系统，其特征在于，所述掺杂稀土元素的晶体部分中，稀土元素的掺杂浓度在晶体宽度和厚度方向上均匀一致，在晶体长度方向上先增加再减小，并以长度方向上的中心面为对称面呈对称分布。

9.如权利要求1所述的高功率固体激光器热管理系统，其特征在于，所述对称结构任意一侧的充液腔填充的液态金属中含有表面活性剂包裹的纳米磁性颗粒；

所述对称结构任意一侧的冷却腔中还包括与所述充液腔连接的连通管路和电磁泵；所述电磁泵驱使所述含有纳米磁性颗粒的液态金属通过所述连通管路在所述充液腔和冷却腔中循环流动。

10.如权利要求1所述的高功率固体激光器热管理系统，其特征在于，

所述对称结构任意一侧冷却腔的腔壁为多孔状、针肋状、圆柱状、或波纹状微结构；或者所述对称结构任意一侧冷却腔的腔壁附着碳纳米管纤毛阵列。