CN109149326B - 基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统 - Google Patents
基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例提供的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，属于激光技术领域，该系统包括：管状激光增益介质、内冷却装置和外冷却装置，所述内冷却装置设于所述管状激光增益介质的内表面，所述外冷却装置设于所述管状激光增益介质的外表面；所述内冷却装置用于通过产生喷雾对所述管状激光增益介质的内表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热；所述外冷却装置用于通过产生喷雾对所述管状激光增益介质的外表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热。进而有效提高了对管状激光增益介质的散热效率。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域，具体而言，涉及基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统。
背景技术
随着固体激光器输出功率的增加，激光增益介质的热效应对输出激光亮度水平与光束质量的影响越来越严重，从而限制了固体激光器的进一步应用。管状激光器综合了棒状激光器与板条激光器的诸多优点，是可能实现高功率激光输出的有效器件之一，但随着泵浦功率的进一步增加，其热效应对管状激光器输出功率水平和光束质量的影响不可忽略。然而目前对于管状激光增益介质的散热技术主要采用传统的冷却装置，如直接水冷却，但是采用直接水冷却的方式对管状激光增益介质进行散热时，冷却液在压力的作用下流经管状激光增益介质表面，管状激光增益介质的温度由液流速度和冷却液的特性决定。当液流速度较低时，管状激光增益介质的散热是由于冷却液界面静止边缘层的单纯热传导的结果；当液流速度较高时会产生湍流，其传导更有效，使得管状激光增益介质的温度下降幅度更大，但是冷却液的湍流会导致管状激光增益介质的散热不均匀。而且，当液流速度较高时，冷却液对管状激光增益介质冷却面的压力会使管状激光增益介质产生额外的应力，从而限制了管状激光增益介质输出光束的功率水平和光束质量。
采用低温氦气传导冷却的方式对管状激光增益介质进行散热时，在低功率条件下，管状激光器的散热能力取决于流经管状激光器的气流的大小及气流特性。在高功率条件下，采用低温氦气热传导的方式已无法满足对于管状激光器散热能力的需求。因此，现有的传统散热技术无法满足高功率条件下管状激光增益介质的散热需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，可以解决现有技术中存在的无法有效的解决管状激光器中管状激光增益介质的散热的技术问题。
本发明的实施例是这样实现的：
一种基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，其包括管状激光增益介质、内冷却装置和外冷却装置，所述内冷却装置设于所述管状激光增益介质的内表面，所述外冷却装置设于所述管状激光增益介质的外表面；所述内冷却装置用于通过产生喷雾对所述管状激光增益介质的内表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热；所述外冷却装置用于通过产生喷雾对所述管状激光增益介质的外表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热。
在本发明较佳的实施例中，上述内冷却装置包括：内壳、内冷却层密封结构、内冷却层喷雾装置、内冷却层液流吸入装置和内层气流流通结构；所述内壳通过所述内冷却层密封结构与所述管状激光增益介质的内表面构成内冷却层容腔；所述内冷却层喷雾装置固定在所述内冷却层容腔内，所述内冷却层喷雾装置用于产生喷雾实现所述内冷却层容腔冷却液流的雾化；所述内冷却层液流吸入装置穿过所述内壳与所述内冷却层容腔连通，所述内冷却层液流吸入装置用于将喷射在所述管状激光增益介质的内表面未汽化的液流吸出；所述内层气流流通结构设于所述内壳上，用于为所述管状激光增益介质的所述内冷却层容腔提供气流通道。
在本发明较佳的实施例中，上述内层气流流通结构包括内冷却层进风口和内冷却层出风口；所述内冷却层进风口和所述内冷却层出风口均开设在所述内壳上。
在本发明较佳的实施例中，上述内冷却层喷雾装置沿所述管状激光增益介质的内表面均匀排列。
在本发明较佳的实施例中，上述内冷却层液流吸入装置沿所述管状激光增益介质的内表面均匀排列。
在本发明较佳的实施例中，上述内冷却层进风口处设于流量阀与压力传感器，所述流量阀用于控制输入所述内冷却层进风口的流量；所述压力传感器用于监测进入所述内冷却层进风口的风力的气压值，以适配所述内冷却层容腔内冷却液的饱和蒸气压。
在本发明较佳的实施例中，上述外冷却装置包括：外壳、外冷却层密封结构、外冷却层喷雾装置、外冷却层液流吸入装置和外层气流流通结构；所述外壳通过所述外冷却层密封结构与所述管状激光增益介质的外表面构成外冷却层容腔；所述外冷却层喷雾装置固定在所述外冷却层容腔内，所述外冷却层喷雾装置用于产生喷雾实现所述外冷却层容腔冷却液流的雾化；所述外冷却层液流吸入装置穿过所述外壳与所述外冷却层容腔连通，所述外冷却层液流吸入装置用于将喷射在所述管状激光增益介质的外表面未汽化的液流吸出；所述外层气流流通结构设于所述外壳上，用于为所述管状激光增益介质的所述外冷却层容腔提供气流通道。
在本发明较佳的实施例中，上述外层气流流通结构包括外冷却层进风口和外冷却层出风口；所述外冷却层进风口和所述外冷却层出风口均开设在所述外壳上。
在本发明较佳的实施例中，上述外冷却层喷雾装置沿所述管状激光增益介质的外表面均匀排列。
在本发明较佳的实施例中，上述外冷却层液流吸入装置沿所述管状激光增益介质的外表面均匀排列。
在本发明较佳的实施例中，所述内冷却层进风口与所述外冷却层进风口处均设有流量阀与压力传感器，所述流量阀用于控制输入所述内冷却层进风口和所述外冷却层进风口的流量；所述压力传感器用于监测进入所述内冷却层进风口和所述外冷却层进风口的风力的气压值，以适配所述内冷却层进风口和所述外冷却层容腔内冷却液的饱和蒸气压。
本发明实施例的有益效果是：本发明实施例提供的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，通过在管状激光增益介质上设置内冷却装置和外冷却装置，从而分别通过所述内冷却装置对所述管状激光增益介质的内表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热；以及通过所述外冷却装置对所述管状激光增益介质的外表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热，进而有效提高对管状激光增益介质的散热效率。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明较佳实施例提供的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统的结构示意图；
图2为图1所示的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统的剖面示意图；
图3为图2所示的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统的结构示意图；
图标：100－基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统；110－管状激光增益介质；120－内冷却装置；130－外冷却装置；121－内壳；122－内冷却层密封结构；123－内冷却层喷雾装置；124－内冷却层液流吸入装置；125－内层气流流通结构；126－内冷却层容腔；1251－内冷却层进风口；1252－内冷却层出风口；131－外壳；132－外冷却层密封结构；133－外冷却层喷雾装置；134－外冷却层液流吸入装置；135－外层气流流通结构；136－外冷却层容腔；1351－外冷却层进风口；1352－外冷却层出风口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
请参照图1至图3，本实施例提供基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统100，其包括：管状激光增益介质110、内冷却装置120和外冷却装置130。
在本实施例中，所述管状激光增益介质110可以是类管状异型激光增益介质或类管状异型物体。例如，所述管状激光增益介质110的形状可以是圆柱形、椭圆柱形、圆台型或内外表面不同心的其他异型类管状激光增益介质。
可选地，为了实现更高效率的散热，可以对管状激光增益介质110的内外表面进行处理。例如，增加散热材料。
在本实施例中，内冷却装置120用于通过产生喷雾对所述管状激光增益介质110的内表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质110进行散热。
可选地，内冷却装置120包括：内壳121、内冷却层密封结构122、内冷却层喷雾装置123、内冷却层液流吸入装置124和内层气流流通结构125。
所述内壳121通过所述内冷却层密封结构122与所述管状激光增益介质110的内表面构成内冷却层容腔126；
所述内冷却层密封结构122与所述内壳121共同用于形成密闭的所述内冷却层容腔126。
可选地，所述内冷却层密封结构122是橡胶密封。
当然，在实际使用中，也可以选择其他的密封材料来作为所述内冷却层密封结构122。
所述内冷却层喷雾装置123固定在所述内冷却层容腔126内，所述内冷却层喷雾装置123用于实现所述内冷却层容腔126冷却液流的雾化。
可选地，所述内冷却层喷雾装置123通过喷雾的方式来实现所述内冷却层容腔126冷却液流的雾化。
可选地，所述内冷却层喷雾装置123沿所述管状激光增益介质110的内表面均匀排列，每一排由多个内冷却层喷雾装置123沿管状激光增益介质110轴向排列，每一排内冷却层喷雾装置123的数量由管状激光增益介质110轴向散热长度、内冷却层喷雾装置123的雾化角度等因素确定。例如，所述内冷却层喷雾装置123沿所述管状激光增益介质110的内表面均匀排列为N排。其中，所述N大于或等于4且小于或等于30。例如，N可以是4、17、30。
当然，在实际使用中，还可以通过其他排列方式设置所述内冷却层喷雾装置123。例如，所述内冷却层喷雾装置123沿所述管状激光增益介质110圆周排列。
所述内冷却层液流吸入装置124穿过所述内壳121与所述内冷却层容腔126连通，所述内冷却层液流吸入装置124用于将喷射在所述管状激光增益介质110的内表面未汽化的液流吸出(例如，吸出至所述内壳121外)，防止在管状激光增益介质110内表面聚集较大的液滴，影响管状激光增益介质110的散热。进而有效提高了对管状激光增益介质110的散热效率。
可选地。所述内冷却层液流吸入装置124沿所述管状激光增益介质110的内表面均匀排列。每一排由多个内冷却层液流吸入装置124沿管状激光增益介质110轴向排列，每一排内冷却层液流吸入装置124的数量由管状激光增益介质110轴向散热长度、内冷却层喷雾装置123的数目等因素确定。
当然，在实际使用中，还可以通过其他排列方式设置所述内冷却层液流吸入装置124。例如，所述内冷却层液流吸入装置124沿所述管状激光增益介质110圆周排列。
所述内层气流流通结构125设于所述内壳121上，用于为所述管状激光增益介质110的所述内冷却层容腔126提供气流通道，促使经管状激光增益介质110内表面汽化的冷却液气体通过内层气流流通结构125排出。
可选地，所述内层气流流通结构125包括内冷却层进风口1251和内冷却层出风口1252。
所述内冷却层进风口1251和所述内冷却层出风口1252均开设在所述内壳121上。
可选地，为了提高所述内冷却层容腔126内的气流流通效率，所述内冷却层进风口1251与所述内冷却层出风口1252间隔设置。
可选地，为了提高所述内冷却层容腔126内的气流流通效率，所述内冷却层进风口1251与所述内冷却层出风口1252首尾设置。例如，所述内冷却层进风口1251设置在所述内壳121上，且位于管状激光增益介质110的轴向的一端，所述内冷却层出风口1252设置在所述内壳121上，且位于管状激光增益介质110的轴向的另一端，从而实现首尾设置。
当然，在实际使用中，也可以采用其他方式设置所述内冷却层进风口1251和所述内冷却层出风口1252。例如，对称设置。
在本实施例中，通过所述内冷却层进风口1251和所述内冷却层出风口1252为管状激光增益介质110的内冷却层容腔126提供气流通道，促使经管状激光增益介质110内表面汽化的冷却液气体通过内冷却层出风口1252排出，同时，通过调节所述内冷却层进风口1251和所述内冷却层出风口1252的大小以及内冷却层进风口1251风量的大小实现对内冷却层容腔126内气压的调节。
可选地，所述内冷却层进风口1251和所述内冷却层出风口1252的口径大小可以根据实际需求设置。在此，不作具体限定。
在一可选的实施例中，所述内冷却层进风口1251处设有流量阀与压力传感器，所述流量阀用于控制输入所述内冷却层进风口1251的流量；所述压力传感器用于监测进入所述内冷却层进风口1251的风力的气压值，以适配所述内冷却层容腔126内冷却液的饱和蒸气压。
在本实施例中，所述外冷却装置130用于通过产生喷雾对所述管状激光增益介质110的外表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质110进行散热。
可选地，所述外冷却装置130与所述内冷却装置120可以相同。
可选地，外冷却装置130包括：外壳131、外冷却层密封结构132、外冷却层喷雾装置133、外冷却层液流吸入装置134和外层气流流通结构135。
所述外壳131通过所述外冷却层密封结构132与所述管状激光增益介质110的外表面构成外冷却层容腔136；
所述外冷却层密封结构132与所述外壳131共同用于形成密闭的所述外冷却层容腔136。
可选地，所述外冷却层密封结构132是橡胶密封。
当然，在实际使用中，也可以选择其他的密封材料来作为所述外冷却层密封结构132。
所述外冷却层喷雾装置133固定在所述外冷却层容腔136内，所述外冷却层喷雾装置133用于实现所述外冷却层容腔136冷却液流的雾化。
可选地，所述外冷却层喷雾装置133通过喷雾的方式来实现所述外冷却层容腔136冷却液流的雾化。
可选地，所述外冷却层喷雾装置133沿所述管状激光增益介质110的外表面均匀排列，每一排由多个外冷却层喷雾装置133沿管状激光增益介质110轴向排列，每一排外冷却层喷雾装置133的数量由管状激光增益介质110轴向散热长度、外冷却层喷雾装置133的雾化角度等因素确定。例如，述外冷却层喷雾装置133沿所述管状激光增益介质110的外表面均匀排列为N排。其中，所述N大于或等于4且小于或等于30。例如，N可以是4、17、30。
当然，在实际使用中，还可以通过其他排列方式设置所述外冷却层喷雾装置133。例如，所述外冷却层喷雾装置133沿所述管状激光增益介质110圆周排列。
所述外冷却层液流吸入装置134穿过所述外壳131与所述外冷却层容腔136连通，所述外冷却层液流吸入装置134用于将喷射在所述管状激光增益介质110的外表面未汽化的液流吸出(例如，吸出至所述外壳131外)，防止在管状激光增益介质110外表面聚集较大的液滴，影响管状激光增益介质110的散热。进而有效提高了对管状激光增益介质110的散热效率。
可选地。所述外冷却层液流吸入装置134沿所述管状激光增益介质110的外表面均匀排列。每一排由多个外冷却层液流吸入装置134沿管状激光增益介质110轴向排列，每一排外冷却层液流吸入装置134的数量由管状激光增益介质110轴向散热长度、外冷却层喷雾装置133的数目等因素确定。
当然，在实际使用中，还可以通过其他排列方式设置所述外冷却层液流吸入装置134。例如，所述外冷却层液流吸入装置134沿所述管状激光增益介质110圆周排列。
所述外层气流流通结构135设于所述外壳131上，用于为所述管状激光增益介质110的所述外冷却层容腔136提供气流通道，促使经管状激光增益介质110外表面汽化的冷却液气体通过外层气流流通结构135排出。
可选地，所述外层气流流通结构135包括外冷却层进风口1351和外冷却层出风口1352。
所述外冷却层进风口1351和所述外冷却层出风口1352均开设在所述外壳131上。
可选地，为了提高所述外冷却层容腔136内的气流流通效率，所述外冷却层进风口1351与所述外冷却层出风口1352间隔设置。
可选地，为了提高所述外冷却层容腔136内的气流流通效率，所述外冷却层进风口1351与所述外冷却层出风口1352首尾设置。例如，所述外冷却层进风口1351设置在所述外壳131上，且位于管状激光增益介质110的轴向的一端，所述外冷却层出风口1352设置在所述外壳131上，且位于管状激光增益介质110的轴向的另一端，从而实现首尾设置。
当然，在实际使用中，也可以采用其他方式设置所述外冷却层进风口1351和所述外冷却层出风口1352。例如，对称设置。
在本实施例中，通过所述外冷却层进风口1351和所述外冷却层出风口1352为管状激光增益介质110的外冷却层容腔136提供气流通道，促使经管状激光增益介质110外表面汽化的冷却液气体通过外冷却层出风口1352排出，同时，通过调节所述外冷却层进风口1351和所述外冷却层出风口1352的大小以及外冷却层进风口1351风量的大小实现对外冷却层容腔136内气压的调节。
可选地，所述外冷却层进风口1351和所述外冷却层出风口1352的口径大小可以根据实际需求设置。在此，不作具体限定。
在一可选的实施例中，所述外冷却层进风口1351处设有流量阀与压力传感器，所述流量阀用于控制输入所述外冷却层进风口1351的流量；所述压力传感器用于监测进入所述外冷却层进风口1351的风力的气压值，以适配所述外冷却层容腔136内冷却液的饱和蒸气压。
基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统100的工作原理是：当采用喷雾技术对管状激光增益介质110进行散热时，冷却液分别经过内冷却装置120的内冷却层喷雾装置123和外冷却装置130的外冷却层喷雾装置133雾化后喷射至管状激光增益介质110的内、外表面，通过调节内冷却层喷雾装置123、外冷却层喷雾装置133实现对冷却液雾化液滴直径、液滴速度、液滴流量的控制调节，从而实现对管状激光增益介质110内、外表面进行均匀、高效率的散热。当经内冷却层喷雾装置123、外冷却层喷雾装置133雾化后的冷却液喷射至管状激光增益介质110时，部分冷却液雾化颗粒由于吸收管状激光增益介质110的热量而发生汽化，部分冷却液雾化颗粒由于未吸收到足够的热量聚集为冷却液滴附着在管状激光增益介质110的表面。由于附着在管状激光增益介质110表面的冷却液滴会影响管状激光增益介质110的散热性能，因此，采用内冷却层液流吸入装置124和外冷却层液流吸入装置134将附着在管状激光增益介质110表面的液滴及时排出。汽化后的冷却液经内冷却层出风口1252、外冷却层出风口1352排出，内冷却层进风口1251、外冷却层进风口1351通过气泵为内冷却层容腔126、外冷却层容腔136提供气流，促进汽化后的冷却液经内冷却层出风口1252、外冷却层出风口1352以及内冷却层液流吸入装置124和外冷却层液流吸入装置134排出。进一步提高了对管状激光增益介质110的散热效率。从而实现对管状激光增益介质110均匀、高效率的散热。且用于对管状激光增益介质110散热的喷雾冷却系统结构设计简单，所需要的体积、质量小，对冷却液需求量小，在高功率管状激光增益介质110散热中具有较好的应用前景。
综上所述，本发明提供的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统100，通过在管状激光增益介质110上设置内冷却装置120和外冷却装置130，从而分别通过所述内冷却装置120对所述管状激光增益介质110的内表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质110进行散热；以及通过所述外冷却装置130对所述管状激光增益介质110的外表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质110进行散热，进而有效提高了对管状激光增益介质110的散热效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，其特征在于，包括：管状激光增益介质、内冷却装置和外冷却装置，所述内冷却装置设于所述管状激光增益介质的内表面，所述外冷却装置设于所述管状激光增益介质的外表面；
所述内冷却装置用于通过产生喷雾对所述管状激光增益介质的内表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热；
所述外冷却装置用于通过产生喷雾对所述管状激光增益介质的外表面进行热交换以实现对所述管状激光增益介质进行散热；
所述内冷却装置包括：内壳、内冷却层密封结构、内冷却层喷雾装置、内冷却层液流吸入装置和内层气流流通结构；所述内壳通过所述内冷却层密封结构与所述管状激光增益介质的内表面构成内冷却层容腔；
所述内冷却层喷雾装置固定在所述内冷却层容腔内，所述内冷却层喷雾装置用于产生喷雾实现所述内冷却层容腔冷却液流的雾化；
所述内冷却层液流吸入装置穿过所述内壳与所述内冷却层容腔连通，所述内冷却层液流吸入装置用于将喷射在所述管状激光增益介质的内表面未汽化的液流吸出；
所述内层气流流通结构设于所述内壳上，用于为所述管状激光增益介质的所述内冷却层容腔提供气流通道；
所述内层气流流通结构包括内冷却层进风口和内冷却层出风口；所述内冷却层进风口和所述内冷却层出风口均开设在所述内壳上，且所述内冷却层进风口和所述内冷却层出风口对称设置。
2.根据权利要求1所述的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，其特征在于，所述内冷却层喷雾装置沿所述管状激光增益介质的内表面均匀排列。
3.根据权利要求2所述的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，其特征在于，所述内冷却层液流吸入装置沿所述管状激光增益介质的内表面均匀排列。
4.根据权利要求1所述的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，其特征在于，所述外冷却装置包括：外壳、外冷却层密封结构、外冷却层喷雾装置、外冷却层液流吸入装置和外层气流流通结构；所述外壳通过所述外冷却层密封结构与所述管状激光增益介质的外表面构成外冷却层容腔；
所述外冷却层喷雾装置固定在所述外冷却层容腔内，所述外冷却层喷雾装置用于产生喷雾实现所述外冷却层容腔冷却液流的雾化；
所述外冷却层液流吸入装置穿过所述外壳与所述外冷却层容腔连通，所述外冷却层液流吸入装置用于将喷射在所述管状激光增益介质的外表面未汽化的液流吸出；
所述外层气流流通结构设于所述外壳上，用于为所述管状激光增益介质的所述外冷却层容腔提供气流通道。
5.根据权利要求4所述的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，其特征在于，所述外层气流流通结构包括外冷却层进风口和外冷却层出风口；
所述外冷却层进风口和所述外冷却层出风口均开设在所述外壳上。
6.根据权利要求5所述的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，其特征在于，所述外冷却层喷雾装置沿所述管状激光增益介质的外表面均匀排列。
7.根据权利要求6所述的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，其特征在于，所述外冷却层液流吸入装置沿所述管状激光增益介质的外表面均匀排列。
8.根据权利要求5所述的基于管状激光增益介质散热的喷雾冷却系统，其特征在于，所述内冷却层进风口与所述外冷却层进风口处均设有流量阀与压力传感器，所述流量阀用于控制输入所述内冷却层进风口和所述外冷却层进风口的流量；
所述压力传感器用于监测进入所述内冷却层进风口和所述外冷却层进风口的风力的气压值，以适配所述内冷却层进风口和所述外冷却层容腔内冷却液的饱和蒸气压。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3683296A (en) * | 1970-10-13 | 1972-08-08 | Texas Instruments Inc | High efficiency laser cavity |
| JP2003258338A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-12 | Saifasha:Yugen | スラブ型レーザ媒体を用いた固体レーザ装置 |
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| CN103746274A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-04-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种侧面泵浦激光模块 |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3683296A (en) * | 1970-10-13 | 1972-08-08 | Texas Instruments Inc | High efficiency laser cavity |
| JP2003258338A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-12 | Saifasha:Yugen | スラブ型レーザ媒体を用いた固体レーザ装置 |
| CN103219637A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-24 | 中国科学院半导体研究所 | 半导体侧泵激光器的冷却方法和冷却装置 |
| CN103441422A (zh) * | 2013-08-30 | 2013-12-11 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 基于喷雾汽化的大功率激光器热管理装置及方法 |
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| CN108616028A (zh) * | 2016-12-10 | 2018-10-02 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种高热流密度的冷却装置和冷却方法 |
| CN107819267A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-03-20 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种棒状激光放大器 |
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