[发明专利]一种千瓦级高功率光纤激光器的全液态介质热控装置

说明书

技术领域

本发明属于光纤激光器技术领域，具体涉及一种千瓦级高功率光纤激光器采用全液态介质的热控装置。

背景技术

光纤激光器是以掺杂稀土元素的光纤为增益介质的激光器，通过掺杂不同的稀土元素，光纤激光器的工作波段覆盖了从紫外到中红外。与传统固体激光器相比，光纤激光器作为一种新兴的技术，具有转换效率高、光束质量好、热控管理方便、可调谐范围大、结构紧凑灵活等许多优点，能够获得高亮度、高功率和良好光束质量的激光输出，因此迅速成为激光领域的研究热点。

近年来，凭借其高亮度和高效率等优势，高功率光纤激光器正逐渐渗透到各个应用领域，并促进光纤激光器技术快速发展。光纤激光器的应用极其广泛，包括光纤通信、船舶制造、汽车制造、金属非金属的钻孔、焊接、激光雕刻、打标、切割、军事国防安全、各种医疗仪器设备、大型基础设施等等。

双包层高功率光纤激光器是新型光纤激光器发展的代表，但光纤激光器输出功率受包括热效应在内的光纤内在特性的影响，很难达到一个很高的水平。

传统的散热技术结构主要是将光纤盘绕在金属冷板上，金属冷板内设有冷却材通道，冷却材通过金属冷板将光纤上产生的热带走并耗散掉

传统的散热装置主要存在以下缺陷：

光纤上产生的热传导到冷板上，再由冷却材流带走，散热受限于金属的热传导性和冷板的散热性能，光纤与冷板是否基础良好等。该散热装置对冷板的平面度和光洁度要求较高，加工成本高、安装过程繁琐。

未来双包层高功率光纤激光器的发展方向是进一步提高输出功率，提高光束质量等。这就要求激光器能更加及时有效的进行散热。

发明内容

本发明目的是提供一种采用全液态介质的千瓦级高功率光纤激光器热控装置。

本发明是通过以下技术方案加以实现的。一种千瓦级高功率光纤激光器热控装置，光纤从第一管道1进入系统，第一管道接入第一T字接口的一个直通端，另一直通端接入第二管道，经第一转接头接软管道，软管道的另一端接第二转接头，第二转接头接第三管道，第三管道的另一端接入第二T字接口的一个直通端，第二T字接口的另一直通端接第四管道，光纤从第四管道出系统，冷却材入口和冷却材出口分别为第一T字接口和第二T字接口的旁通端；冷却材充满整个管道内，在管道内流通，冷却材与光纤直接接触；第一管道与第四管道未与T字接口连接的一端，即光纤进出端端口密封。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：（1）采用全液态介质进行散热，能够提高散热均匀性，承受的光功率更高。（2）冷却材直接接触光纤，光纤产生的热直接被冷却材带走，散热效果好，可以满足千瓦级高功率光纤激光器的散热需求。（3）冷却材入口和出口截面较通道截面面积稍大，流动均匀、散热充分、能够保持增益光纤表面温度均匀一致，以免引起局部地方热富集。（4）无需加工复杂的便于光纤盘绕的冷板，比传统的散热方式加工成本低，适合批量生产。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明一种具体实施例的结构示意图。

图中标记：光纤入口1，管道2，转接头3，的管道4，T字接口5，管道6，转接头7，长软管道8，转接头9，管道10，T字接口11，管道12，转接头13，管道14，光纤出口15，冷却材入口16，冷却材出口17，光纤18。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

本发明一种采用全液态介质的千瓦级光纤高功率热控装置，包括冷却材入口和冷却材出口，光纤入口和光纤出口等。如图1和2所示，一种采用全液态介质的千瓦级光纤高功率热控装置，掺镱光纤18从光纤入口1进入系统，进入管道2中，继而经过转接头3，管道4，T字接口5，管道6，转接头7，进入长软管道8， 再经过转接头9，管道10，T字接口11，管道12，转接头13，管道14，从光纤出口15出系统。

冷却材机中的冷却材由冷却材入口16接入T字接口5进入系统，再由冷却材出口17从T字接口11接出系统。

光纤入口1和光纤出口15分别分别确保密封。

冷却材为可流动的液态介质。

上述装置中，冷却材通道包裹光纤，与传统间接散热的方式有显著的结构区别和效果区别。冷却材流动直接带走光纤上产生的热。

进一步，所述冷却材入口16和冷却材出口17分别设于增益光纤两端，熔接点可放入通道内。

为了使冷却材在通道中的流速尽量均匀，所述冷却材入口的截面积略大于通道截面积。