[发明专利]一种立体制冷且模式可控的高效光纤水冷方法与结构

说明书

本发明提供一种立体制冷且模式可控的高效光纤水冷方法与结构，包括顶部盖板、箱体以及底部盖板，箱体的顶部由顶部盖板密封，箱体的底部由底部盖板密封，密封的箱体内设有冷却液，所述冷却液进液口以及冷却液出液口设置在箱体、顶部盖板或者底部盖板上。冷却液从冷却液进口输入到箱体内部，从冷却液出液口输出。所述箱体内设有一个以上的立式的螺旋铜管，立式的螺旋铜管用于穿设光纤。光纤各个面产生的热量全方位的传导到螺旋铜管上，螺旋铜管是完全浸在冷却液中的，流动循环的冷却液能够快速的带走螺旋铜管内的光纤工作时所产生的热量。箱体内的冷却液全方位带走光纤激光器中光纤产生的热量，冷却效率高，能够有效保证光纤激光器工作的稳定性。

技术领域

本发明涉及激光器冷却装置设计技术领域，尤其是涉及一种立体制冷且模式可控的高效光纤水冷方法与结构。

背景技术

光纤激光具有转换效率高、光束质量好和结构紧凑等优点，在工业、科研和国防等领域具有广泛的应用前景。主振荡功率放大(MOPA)结构主要用于高功率光纤激光系统中，MOPA结构通过一级或多级光纤放大器，对中低功率的种子激光进行功率放大，能获得较高功率的激光输出。

随着现有激光放大器输出激光功率的不断提高，激光放大器中的光学器件特别是光纤会产生大量对热，需要对激光放大器中的各学器件特别是光纤进行有效的冷却，不然会影响激光器的正常工作，甚至会烧毁激光放大器。

目前，针对激光放大器的冷却方案，最常见的是将光纤盘绕在冷却板上进行冷却，通过热传导将光纤器件的热量传导到冷却板上，冷却板内部的冷却液循环带走热量。但是这样的冷却方案存在很多弊端，比如其能够盘绕的光纤长度是受限制的。其水冷直径固定，不能一定范围内任意弯曲，不能实现对光束质量的控制。另外，这类冷却方法只能对光纤的部分表面进行直接接触和传导冷却，这种冷却效率不是很高，其适应范围是有限的，特别是对于高功率的激光放大器，其工作过程中产生大量的热，这种冷却方案会影响激光器工作的稳定性。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种立体制冷且模式可控的高效光纤水冷方法与结构，通过设计箱式水冷板以及箱体内穿设光纤的螺旋铜管，箱体内的冷却液全方位带走光纤激光器中光纤产生的热量，冷却效率高，能够有效保证光纤激光器工作的稳定性。

为实现上述技术目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种立体制冷且模式可控的高效光纤水冷结构，包括顶部盖板、箱体以及底部盖板，箱体的顶部由顶部盖板密封，箱体的底部由底部盖板密封，密封的箱体内设有冷却液，所述箱体内设有一个以上的立式的螺旋铜管，立式的螺旋铜管用于穿设光纤。

进一步地，本发明还包括与箱体内部联通的冷却液进液口以及冷却液出液口，所述冷却液进液口以及冷却液出液口设置在箱体、顶部盖板或者底部盖板上。冷却液从冷却液进口输入到箱体内部，从冷却液出液口输出，可以是去离子水、防冻液等导热流动介质。光纤各个面产生的热量全方位的传导到螺旋铜管上，螺旋铜管是完全浸在冷却液中的，流动循环的冷却液能够快速的带走螺旋铜管内的光纤工作时所产生的热量。

进一步地，本发明的顶部盖板上设有光纤引入口和光纤引出口，光纤从光纤引入口进入箱体内的螺旋铜管，经螺旋铜管穿设出来的光纤从顶部盖板上的光纤引出口引出。

进一步地，为了最大限度的利用箱体内的空间，同时也为了适应不同的光纤长度，本发明所述箱体内可以设有两个以上的立式的螺旋铜管，两个或两个以上的螺旋铜管是相互连接的，一根光纤从光纤引入口进入箱体内，依次穿设两个以上相互连通的螺旋铜管后引出。