高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板，包括上板、下板和進(jìn)出口裝置，所述上板的下表面均勻設(shè)有凹槽通道作為介質(zhì)流道，所述上板與所述下板之間密封連接，所述進(jìn)出口裝置設(shè)于所述上板的一端并與所述凹槽通道的兩端對(duì)應(yīng)連接，所述凹槽通道的徑向截面積不大于所述進(jìn)出口裝置的進(jìn)口和出口的徑向截面積。本實(shí)用新型所述冷卻板冷卻效率高、散熱均勻使冷卻板的溫度均勻性好、工作可靠性高、壽命較長(zhǎng)，尤其適用于高功率光纖激光器散熱。
【專利說(shuō)明】高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光纖激光器的冷卻板，尤其涉及一種高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板。

【背景技術(shù)】
[0002]光纖激光器是一種以光纖作為增益介質(zhì)的全固態(tài)激光器，具有光束質(zhì)量好、壽命長(zhǎng)、轉(zhuǎn)換效率高、免維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在國(guó)防、制造、醫(yī)療等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的發(fā)展，光纖激光器的單機(jī)功率越來(lái)越大，已經(jīng)突破了萬(wàn)瓦級(jí)并向十萬(wàn)瓦級(jí)發(fā)展。隨著整機(jī)功率的提升，其所采用的關(guān)鍵元件如泵浦源、剝離器等的數(shù)量及功率也不斷提升。這些大功率的元件運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量的熱功耗，由熱功耗而引起有源區(qū)的溫度升高會(huì)影響激光器性能參數(shù)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使激光器徹底毀壞。如何有效導(dǎo)出因耗散功率所轉(zhuǎn)化的熱量，解決冷卻散熱問(wèn)題成為研制高功率光纖激光器必須攻克的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]傳統(tǒng)技術(shù)方案的冷卻板大都采用埋管形式，即將冷卻管埋設(shè)于冷卻板中，冷卻管作為介質(zhì)流道。這種結(jié)構(gòu)中，管、板分離，介質(zhì)流道即冷卻管與冷卻板分開(kāi)制造，再用特制粘膠或者焊接方式把兩者連接成為一體，由于介質(zhì)流道與冷卻板分離式設(shè)計(jì)，使得冷卻介質(zhì)須首先通過(guò)管壁傳熱，再通過(guò)管與冷卻板之間的連接物即粘接劑傳熱才能夠從冷卻板上取到熱，存在兩個(gè)傳熱中間環(huán)節(jié)導(dǎo)致其總體冷卻效果以及整板的溫度均勻性較差，而且由單獨(dú)一根管制作的介質(zhì)流道為適應(yīng)器件的布局須做成異形，導(dǎo)致制造困難。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種散熱效率高、整板溫度均勻性好、制造簡(jiǎn)單的高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板。
[0005]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0006]一種高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板，包括上板、下板和進(jìn)出口裝置，所述上板的下表面均勻設(shè)有凹槽通道作為介質(zhì)流道，所述上板與所述下板之間密封連接，所述進(jìn)出口裝置設(shè)于所述上板的一端并與所述凹槽通道的兩端對(duì)應(yīng)連接，所述凹槽通道的徑向截面積不大于所述進(jìn)出口裝置的進(jìn)口和出口的徑向截面積。
[0007]進(jìn)一步，所述凹槽通道包括三個(gè)并列排列的小徑微通道。相比一個(gè)通道，三個(gè)微通道具有更大的表面積，使凹槽通道內(nèi)的冷卻液與冷卻板之間的熱交換更均勻、更徹底，從而實(shí)現(xiàn)更好的冷卻效果。
[0008]作為優(yōu)選，一組所述凹槽通道為依次經(jīng)過(guò)六次90°彎折后形成的“U”形通道，一組所述凹槽通道的兩端相鄰且分別對(duì)應(yīng)與所述進(jìn)出口裝置的進(jìn)口和出口連接，所述冷卻板包括兩組所述凹槽通道。這種結(jié)構(gòu)的凹槽通道一方面具有分布均勻的優(yōu)點(diǎn)，另一方面便于與相鄰設(shè)置的冷卻液進(jìn)、出口連接，也便于設(shè)置進(jìn)出口裝置。
[0009]進(jìn)一步，所述進(jìn)出口裝置的進(jìn)口和出口均設(shè)于所述上板內(nèi)且其圓周壁無(wú)開(kāi)口，所述進(jìn)口和所述出口與對(duì)應(yīng)的所述凹槽通道的端口之間還相通設(shè)有緩沖槽，所述緩沖槽的徑向截面積為所述凹槽通道的徑向截面積的3-4倍。進(jìn)口和出口與對(duì)應(yīng)的凹槽通道的端口之間形成錯(cuò)位連接，使進(jìn)口和出口能夠避開(kāi)上板和下板之間的連接位置，從而確保冷卻液不會(huì)對(duì)上板和下板之間的連接介質(zhì)形成沖擊，以確保上板和下板之間連接穩(wěn)固；緩沖槽的作用一方面是作為進(jìn)口和出口與相應(yīng)的凹槽通道端口之間的連接通道，另一方面也用于使冷卻液在進(jìn)口和出口位置形成緩沖效果。
[0010]為了便于設(shè)置進(jìn)出口裝置，所述上板上用于設(shè)置所述進(jìn)口、所述出口和所述緩沖槽的部分的厚度大于其它部分的厚度。
[0011]具體地，所述上板與所述下板之間通過(guò)真空釬焊焊接實(shí)現(xiàn)密封連接。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0013]本實(shí)用新型所述冷卻板具有冷卻效率高、散熱均勻的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于高功率光纖激光器散熱，具體表現(xiàn)為:
[0014]1、冷卻效率高，由于采用兩板對(duì)焊的方式，使得凹槽通道即介質(zhì)流道可以設(shè)計(jì)成取熱效率相對(duì)較高的微通道形式；凹槽通道與冷卻板為一體，沒(méi)有了中間傳熱環(huán)節(jié)，冷卻效率與傳統(tǒng)技術(shù)相比有較大提高，可應(yīng)用在更高功率工況下；
[0015]2、整板溫度均勻性好，微通道除了取熱效率高以外，介質(zhì)流阻也相對(duì)較小，流體的流速更均勻，從而使得整個(gè)凹槽通道的溫度均勻性較好，凹槽通道依次經(jīng)過(guò)六次90°彎折后形成的“U”形結(jié)構(gòu)，使溫度最低的一段和溫度最高的一段相鄰，溫度相對(duì)居中的兩段相鄰，所以使整個(gè)冷卻板的溫度更均勻；獨(dú)特的緩沖槽設(shè)計(jì)，使得凹槽通道的兩端與進(jìn)出口之間形成一個(gè)穩(wěn)壓穩(wěn)流區(qū)，減少了冷卻介質(zhì)的沖擊作用，提高了冷卻介質(zhì)在凹槽通道內(nèi)流速的穩(wěn)定性，從而也有利于整個(gè)冷卻板溫度高均勻性的實(shí)現(xiàn)；
[0016]3、工作可靠性高、壽命較長(zhǎng)，普通焊接方法對(duì)于流道只能進(jìn)行邊緣線焊接，而本實(shí)用新型的上板和下板之間為真空釬焊焊接，兩板之間沒(méi)有縫隙，保證了兩板的焊接強(qiáng)度，同時(shí)凹槽通道之間也不會(huì)因焊接不牢靠而相互串通，其工作可靠性較高；進(jìn)口和出口的位置避開(kāi)了焊接部位，同時(shí)還設(shè)計(jì)有緩沖槽，使得入水及出水的蓄壓效應(yīng)以及持續(xù)的水流沖擊不直接作用在焊接部位，保證了冷卻板有較高的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型所述高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板的主視圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型所述高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板的左視圖；
[0019]圖3是圖1中的A-A剖視放大圖；
[0020]圖4是圖1中的B-B剖視放大圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0022]如圖1-圖4所示，本實(shí)用新型所述高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板I包括上板11、下板12和進(jìn)出口裝置3，上板11的下表面均勻設(shè)有兩組凹槽通道2作為介質(zhì)流道，每組凹槽通道2包括三個(gè)并列排列的小徑微通道21，兩組進(jìn)出口裝置3設(shè)于上板11的一端，進(jìn)出口裝置3的進(jìn)口 31和出口 32分別與兩組凹槽通道的兩端對(duì)應(yīng)連接，凹槽通道2的徑向截面積不大于進(jìn)出口裝置3的進(jìn)口 31和出口 32的徑向截面積；進(jìn)口 31和出口 32與對(duì)應(yīng)的凹槽通道2的端口之間還相通設(shè)有緩沖槽33，緩沖槽33的徑向截面積為凹槽通道2的徑向截面積的3-4倍，一組凹槽通道2為依次經(jīng)過(guò)六次90°彎折后形成的“U”形通道；一組凹槽通道2的兩端相鄰且分別對(duì)應(yīng)與進(jìn)出口裝置3的進(jìn)口 31和出口 32連接；進(jìn)出口裝置3的進(jìn)口 31和出口 32均設(shè)于上板11內(nèi)且其圓周壁無(wú)開(kāi)口，如圖1和圖2所示，上板11上用于設(shè)置進(jìn)口 31、出口 32和緩沖槽33的部分的厚度大于其它部分的厚度，上板11與下板12之間通過(guò)真空釬焊焊接實(shí)現(xiàn)密封連接，上板11與下板12之間形成釬焊層13。
[0023]應(yīng)用時(shí)，冷卻液如水從進(jìn)口 31進(jìn)入本冷卻板I的上板11內(nèi)，經(jīng)過(guò)緩沖槽33緩沖后再分別進(jìn)入三個(gè)微通道21內(nèi)，在經(jīng)過(guò)“U”形的凹槽通道2后從出口 32流出，其中，進(jìn)口31對(duì)應(yīng)的一段凹槽通道2的溫度最低，出口 32對(duì)應(yīng)的一段凹槽通道2的溫度最高，這兩段凹槽通道2相鄰排列，另外兩段凹槽通道2的溫度居中且相鄰排列，這樣，整個(gè)冷卻板I的溫度比較均勻，散熱效果也更好。進(jìn)口 31和出口 32與釬焊層13之間有一小段距離，所以冷卻液的流動(dòng)不會(huì)影響上板11和下板12之間的焊接密封性能，整個(gè)冷卻板I的壽命更長(zhǎng)。
[0024]上述實(shí)施例只是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不是對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的限制，只要是不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)即可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)視為落入本實(shí)用新型專利的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板，其特征在于:包括上板、下板和進(jìn)出口裝置，所述上板的下表面均勻設(shè)有凹槽通道作為介質(zhì)流道，所述上板與所述下板之間密封連接，所述進(jìn)出口裝置設(shè)于所述上板的一端并與所述凹槽通道的兩端對(duì)應(yīng)連接，所述凹槽通道的徑向截面積不大于所述進(jìn)出口裝置的進(jìn)口和出口的徑向截面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板，其特征在于:所述凹槽通道包括三個(gè)并列排列的小徑微通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板，其特征在于:一組所述凹槽通道為依次經(jīng)過(guò)六次90°彎折后形成的“U”形通道，一組所述凹槽通道的兩端相鄰且分別對(duì)應(yīng)與所述進(jìn)出口裝置的進(jìn)口和出口連接，所述冷卻板上設(shè)有兩組所述凹槽通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板，其特征在于:所述進(jìn)出口裝置的進(jìn)口和出口均設(shè)于所述上板內(nèi)且其圓周壁無(wú)開(kāi)口，所述進(jìn)口和所述出口與對(duì)應(yīng)的所述凹槽通道的端口之間還相通設(shè)有緩沖槽，所述緩沖槽的徑向截面積為所述凹槽通道的徑向截面積的3-4倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板，其特征在于:所述上板上用于設(shè)置所述進(jìn)口、所述出口和所述緩沖槽的部分的厚度大于其它部分的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高功率光纖激光器微通道勻溫冷卻板，其特征在于:所述上板與所述下板之間通過(guò)真空釬焊焊接實(shí)現(xiàn)密封連接。
【文檔編號(hào)】H01S3/042GK204103233SQ201420597145
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】王旗華, 閉治躍, 劉小剛, 王美聰, 趙磊 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院總體工程研究所