本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體激光器，具體涉及一種固固相變儲(chǔ)熱激光器及制備方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的水冷激光器需配備循環(huán)水系統(tǒng)，需定期更換維護(hù)水箱等部件。水冷系統(tǒng)易產(chǎn)生低頻諧振，難以具備高動(dòng)力學(xué)抗性，且水冷機(jī)型的低溫使用存在難度；傳統(tǒng)的風(fēng)冷激光器需要預(yù)留風(fēng)道，難以實(shí)現(xiàn)在武器系統(tǒng)的高度集成設(shè)計(jì)，且風(fēng)機(jī)與風(fēng)道在武器應(yīng)用過程中需要重點(diǎn)避免沙塵等的不利影響。無論風(fēng)機(jī)還是水冷機(jī)存在一定的重量，對(duì)減重設(shè)計(jì)帶來挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的在于提供一種固固相變儲(chǔ)熱激光器，利用固固相變材料作為控溫模塊，避免相變過程中帶來的體積壓力變化，不易產(chǎn)生泄露情況，安全性及可靠性高。

2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N固固相變儲(chǔ)熱激光器，包括：

3、盤纖模塊，所述盤纖模塊包括相對(duì)設(shè)置的第一容納空間和第二容納空間；

4、泵浦儲(chǔ)熱模塊，所述泵浦儲(chǔ)熱模塊包括第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊和第二泵浦源儲(chǔ)熱模塊，所述第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊設(shè)置在所述盤纖模塊的第一容納空間中，所述第二泵浦源儲(chǔ)熱模塊設(shè)置在所述盤纖模塊的第二容納空間中，所述第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊和所述第二泵浦源儲(chǔ)熱模塊相對(duì)設(shè)置；

5、泵浦源，所述泵浦源設(shè)置在所述第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊上且位于所述第一容納空間內(nèi)部；

6、電源儲(chǔ)熱模塊，所述電源儲(chǔ)熱模塊設(shè)置在所述泵浦源上遠(yuǎn)離所述第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊的一側(cè)；

7、所述泵浦儲(chǔ)熱模塊和所述電源儲(chǔ)熱模塊中均包括固固相變儲(chǔ)熱材料，所述固固相變儲(chǔ)熱材料在相變前后均為固體。

8、在一些可能的實(shí)施例中，所述第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊、所述第二泵浦源儲(chǔ)熱模塊均包括層疊設(shè)置的第一熱源安裝底座、所述相變儲(chǔ)熱材料和第一儲(chǔ)熱蓋板，所述第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊的第一熱源安裝底座靠近所述盤纖模塊設(shè)置，所述第二泵浦源儲(chǔ)熱模塊的第二儲(chǔ)熱蓋板靠近所述盤纖模塊設(shè)置；所述電源儲(chǔ)熱模塊包括層疊設(shè)置的第二熱源安裝底座、所述相變儲(chǔ)熱材料和第二儲(chǔ)熱蓋板，所述第二熱源安裝底座靠近所述泵浦儲(chǔ)熱模塊設(shè)置；

9、所述固固相變儲(chǔ)熱材料由熱傳導(dǎo)支撐材料、儲(chǔ)熱材料和置換材料組成，所述儲(chǔ)熱材料和所述置換材料的體積占比大于70％，所述固固相變儲(chǔ)熱材料可在35℃-75℃的溫度范圍內(nèi)發(fā)生固態(tài)到固態(tài)的相變。

10、在一些可能的實(shí)施例中，所述熱傳導(dǎo)支撐材料為海綿狀固體且形成有密集氣孔，所述熱傳導(dǎo)支撐材料的熱導(dǎo)率大于100w/mk，所述熱傳導(dǎo)支撐材料的熔點(diǎn)大于800℃；所述儲(chǔ)熱材料的儲(chǔ)熱效率大于250j/g，所述熱傳導(dǎo)支撐物質(zhì)可與所述儲(chǔ)熱材料進(jìn)行化學(xué)共價(jià)鍵交換，以提高所述儲(chǔ)熱材料的熔點(diǎn)；所述置換材料可促進(jìn)所述熱傳導(dǎo)支撐材料和所述儲(chǔ)熱材料的化學(xué)反應(yīng)。

11、在一些可能的實(shí)施例中，所述第一熱源安裝底座、所述第二熱源安裝底座靠近所述固固相變儲(chǔ)熱材料的一側(cè)上均形成有陣列排布的多個(gè)散熱圓柱和圓柱臺(tái)階，所述第一儲(chǔ)熱蓋板通過所述圓柱臺(tái)階與所述第一熱源安裝底座固定連接，所述第二儲(chǔ)熱蓋板通過所述圓柱臺(tái)階與所述第二熱源安裝底座固定連接；

12、所述多個(gè)散熱圓柱以所述第一熱源安裝底座/所述第二熱源安裝底座的中心區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)，向四周擴(kuò)散，且所述多個(gè)散熱圓柱的密集程度從里至外逐步降低。

13、在一些可能的實(shí)施例中，所述多個(gè)散熱圓柱之間還填充有多個(gè)高導(dǎo)熱金屬條，所述多個(gè)高導(dǎo)熱金屬條插入所述固固相變儲(chǔ)熱材料中以支撐所述固固相變儲(chǔ)熱材料。

14、在一些可能的實(shí)施例中，所述泵浦源的側(cè)壁與所述盤纖模塊內(nèi)壁之間填充有導(dǎo)熱界面材料。

15、在一些可能的實(shí)施例中，所述導(dǎo)熱界面材料為導(dǎo)熱硅脂。

16、在一些可能的實(shí)施例中，所述盤纖模塊包括兩兩相對(duì)設(shè)置的四個(gè)平面?zhèn)缺诩八膫€(gè)圓弧面，所述四個(gè)平面?zhèn)缺诤退鏊膫€(gè)圓弧面圍成所述第一容納空間和所述第二容納空間；

17、所述四個(gè)平面?zhèn)缺谏闲纬捎袉尉€螺紋以纏繞光纖，所述四個(gè)平面?zhèn)缺谥邪ㄏ鄬?duì)設(shè)置的第一平面?zhèn)缺诤偷诙矫鎮(zhèn)缺?，所述第一平面?zhèn)缺诤退龅诙矫鎮(zhèn)缺诜謩e向所述第一容納空間和所述第二容納空間延伸，得到兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的第一臺(tái)階大端面和第二臺(tái)階大端面，以及相對(duì)設(shè)置的第一臺(tái)階小端面和第二臺(tái)階小端面。

18、在一些可能的實(shí)施例中，所述固固相變儲(chǔ)熱激光器還包括控制板支架、控制板、剝模器，耦合器、紅光泵浦、光纖，所述控制板支架設(shè)置在所述第一臺(tái)階大端面上，所述控制板設(shè)置在所述控制板支架上，所述剝模器、所述耦合器、所述紅光泵浦和所述光纖設(shè)置在所述第二臺(tái)階大端面上；

19、所述固固相變儲(chǔ)熱激光器還包括外殼，所述外殼包括外殼容納空間，所述盤纖模塊位于所述外殼容納空間中且通過所述第一臺(tái)階小端面與所述外殼容納空間連接固定，所述電源儲(chǔ)熱模塊通過所述第二臺(tái)階小端面與所述外殼容納空間連接固定；

20、所述固固相變儲(chǔ)熱激光器還包括電源，所述電源設(shè)置在所述電源儲(chǔ)熱模塊上方；

21、所述固固相變儲(chǔ)熱激光器還包括頂蓋，所述頂蓋位于所述電源上方且與所述外殼容納空間形成密閉空間。

22、第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種固固相變儲(chǔ)熱激光器的制備方法，所述方法包括：

23、提供盤纖模塊，所述盤纖模塊包括相對(duì)設(shè)置的第一容納空間和第二容納空間；

24、提供多個(gè)儲(chǔ)熱殼體，并分別在所述多個(gè)儲(chǔ)熱殼體的側(cè)壁加工灌注孔；

25、將固固相變儲(chǔ)熱材料加熱至預(yù)設(shè)溫度以使所述固固相變儲(chǔ)熱材料變?yōu)橐簯B(tài)；

26、將液態(tài)的固固相變儲(chǔ)熱材料經(jīng)由所述灌注孔灌裝至所述多個(gè)儲(chǔ)熱殼體內(nèi)部，待液態(tài)的固固相變儲(chǔ)熱材料恢復(fù)固態(tài)后，封堵所述灌注孔，分別得到第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊、第二泵浦源儲(chǔ)熱模塊和電源儲(chǔ)熱模塊；

27、將所述第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊設(shè)置在所述第一容納空間內(nèi)部，將所述第二泵浦源儲(chǔ)熱模塊設(shè)置在所述第二容納空間內(nèi)部；

28、提供泵浦源，并將所述泵浦源設(shè)置在所述第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊上遠(yuǎn)離所述盤纖模塊的一側(cè)；

29、將所述電源儲(chǔ)熱模塊設(shè)置在所述泵浦源上遠(yuǎn)離所述盤纖模塊的一側(cè)。

30、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N固固相變儲(chǔ)熱激光器及其制備方法，固固相變儲(chǔ)熱激光器包括：盤纖模塊，包括相對(duì)設(shè)置的第一容納空間和第二容納空間；泵浦儲(chǔ)熱模塊，包括第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊和第二泵浦源儲(chǔ)熱模塊，第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊設(shè)置在盤纖模塊的第一容納空間中，第二泵浦源儲(chǔ)熱模塊設(shè)置在盤纖模塊的第二容納空間中，第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊和第二泵浦源儲(chǔ)熱模塊相對(duì)設(shè)置；泵浦源，設(shè)置在第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊上且位于第一容納空間內(nèi)部；電源儲(chǔ)熱模塊，設(shè)置在泵浦源上遠(yuǎn)離第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊的一側(cè)；泵浦儲(chǔ)熱模塊和電源儲(chǔ)熱模塊中均包括固固相變儲(chǔ)熱材料，固固相變儲(chǔ)熱材料在相變前后均為固體。本申請(qǐng)?zhí)峁┑墓坦滔嘧儍?chǔ)熱激光器，利用固固相變材料作為控溫模塊，避免相變過程中帶來的體積壓力變化，不會(huì)產(chǎn)生氣體和流體物質(zhì)，不易產(chǎn)生泄露情況，具備高儲(chǔ)熱性能，安全性及可靠性高。

技術(shù)特征：

1.一種固固相變儲(chǔ)熱激光器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固固相變儲(chǔ)熱激光器，其特征在于，所述第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊、所述第二泵浦源儲(chǔ)熱模塊均包括層疊設(shè)置的第一熱源安裝底座、所述相變儲(chǔ)熱材料和第一儲(chǔ)熱蓋板，所述第一泵浦源儲(chǔ)熱模塊的第一熱源安裝底座靠近所述盤纖模塊設(shè)置，所述第二泵浦源儲(chǔ)熱模塊的第二儲(chǔ)熱蓋板靠近所述盤纖模塊設(shè)置；所述電源儲(chǔ)熱模塊包括層疊設(shè)置的第二熱源安裝底座、所述相變儲(chǔ)熱材料和第二儲(chǔ)熱蓋板，所述第二熱源安裝底座靠近所述泵浦儲(chǔ)熱模塊設(shè)置；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固固相變儲(chǔ)熱激光器，其特征在于，所述熱傳導(dǎo)支撐材料為海綿狀固體且形成有密集氣孔，所述熱傳導(dǎo)支撐材料的熱導(dǎo)率大于100w/mk，所述熱傳導(dǎo)支撐材料的熔點(diǎn)大于800℃；所述儲(chǔ)熱材料的儲(chǔ)熱效率大于250j/g，所述熱傳導(dǎo)支撐物質(zhì)可與所述儲(chǔ)熱材料進(jìn)行化學(xué)共價(jià)鍵交換，以提高所述儲(chǔ)熱材料的熔點(diǎn)；所述置換材料可促進(jìn)所述熱傳導(dǎo)支撐材料和所述儲(chǔ)熱材料的化學(xué)反應(yīng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固固相變儲(chǔ)熱激光器，其特征在于，所述第一熱源安裝底座、所述第二熱源安裝底座靠近所述固固相變儲(chǔ)熱材料的一側(cè)上均形成有陣列排布的多個(gè)散熱圓柱和圓柱臺(tái)階，所述第一儲(chǔ)熱蓋板通過所述圓柱臺(tái)階與所述第一熱源安裝底座固定連接，所述第二儲(chǔ)熱蓋板通過所述圓柱臺(tái)階與所述第二熱源安裝底座固定連接；

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固固相變儲(chǔ)熱激光器，其特征在于，所述多個(gè)散熱圓柱之間還填充有多個(gè)高導(dǎo)熱金屬條，所述多個(gè)高導(dǎo)熱金屬條插入所述固固相變材料中以支撐所述固固相變材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固固相變儲(chǔ)熱激光器，其特征在于，所述泵浦源的側(cè)壁與所述盤纖模塊內(nèi)壁之間填充有導(dǎo)熱界面材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固固相變儲(chǔ)熱激光器，其特征在于，所述導(dǎo)熱界面材料為導(dǎo)熱硅脂。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固固相變儲(chǔ)熱激光器，其特征在于，所述盤纖模塊包括兩兩相對(duì)設(shè)置的四個(gè)平面?zhèn)缺诩八膫€(gè)圓弧面，所述四個(gè)平面?zhèn)缺诤退鏊膫€(gè)圓弧面圍成所述第一容納空間和所述第二容納空間；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固固相變儲(chǔ)熱激光器，其特征在于，所述固固相變儲(chǔ)熱激光器還包括控制板支架、控制板、剝模器，耦合器、紅光泵浦、光纖，所述控制板支架設(shè)置在所述第一臺(tái)階大端面上，所述控制板設(shè)置在所述控制板支架上，所述剝模器、所述耦合器、所述紅光泵浦和所述光纖設(shè)置在所述第二臺(tái)階大端面上；

10.一種固固相變儲(chǔ)熱激光器的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N固固相變儲(chǔ)熱激光器及制備方法，本申請(qǐng)利用固固相變材料作為控溫模塊，避免相變過程中帶來的體積壓力變化，不會(huì)產(chǎn)生氣體和流體物質(zhì)，不易產(chǎn)生泄露情況，具備高儲(chǔ)熱性能，安全性及可靠性高。

技術(shù)研發(fā)人員：邱東,閆大鵬,閆超群,盧源,彭新啟,李海倫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢銳科光纖激光技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17