CN109962397A - 一种用于浸入式液冷固体激光器的冷却液体 - Google Patents

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贾春燕
刘万发
徐志
谭彦楠
李义民
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Abstract

本发明涉及一种冷却液体，更具体地，本发明涉及一种解决浸入式液冷固体激光器(以Nd:YAG为例)用冷却液体依靠国外购买的现状，降低浸入式液冷固体激光器用冷却液体成本，推动浸入式液冷固体激光器研究的进展。

Description

一种用于浸入式液冷固体激光器的冷却液体
技术领域
本发明涉及一种冷却液体，更具体地，本发明涉及一种用于浸入式液冷固体激光器的冷却液体,具体一种解决浸入式液冷固体激光器(以Nd:YAG为例)用冷却液体依靠国外购买的现状，降低浸入式液冷固体激光器用冷却液体成本，推动浸入式液冷固体激光器研究的进展。
背景技术
浸入式液冷固体激光器是近年来发展的一种新型激光器，通过冷却液体流过增益介质表面对增益介质直接冷却进行换热，与常规的固体激光器相比，体积更小，换热效率更高。由于浸入式液冷固体激光器采用冷却液体直接流过增益介质表面的方式进行换热，所以泵浦光和激光都需要通过冷却液体，这就对浸入式液冷固体激光器用冷却液体提出了很高的要求。以Nd:YAG为例：首先，冷却液体对泵浦光(808nm)和激光(1064nm)没有吸收，即泵浦光和激光在冷却液体中透过率需要很高；其次，冷却液体需要有与石英窗口匹配的折射率(1.4-1.47)，这样才能降低光的界面损耗；第三，冷却液体需要有高的热导率(>0.1W/K.m)；第四，冷却液体粘度低，确保一定的压力下液体能达到一定的流速，提高换热能力。由于这些条件的限制，很难找到一种各方面都能满足实验要求的冷却液体，而目前所采用的冷却液体一般都依靠美国进口，或者用价格昂贵的重水，不仅成本很高，而且供货期长，且重水的折射率(1.33)与适应窗口折射率(1.45)相差较大，光的界面损耗也较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够满足浸入式液冷固体激光器(增益介质为Nd:YAG)用的冷却液体，该冷却液体各方面性质(光的透过率、折射率、热导率等)优越，能够满足浸入式液冷固体激光器实验要求，解决目前浸入式液冷固体激光器用冷却液体依靠进口的现状，降低实验成本，提高实验效率。
一种浸入式液冷固体激光器(增益介质为Nd:YAG)用冷却液体，其特征在于其主要成分为一种或几种离子液体混合物，所述离子液体为选自[Bmim][NTf2]、[Bmim][BF4]、[Bmim][OTf]、[Bmim][PF6]中的一种或几种，且该冷却液体至少含有[Bmim][NTf2]。如果该冷却液体为几种离子液体混合物，则[Bmim][NTf2]质量百分比高于70％。
以下结合实施例详细描述本发明的基本组成。
具体实施方式
实施例一
一种浸入式液冷固体激光器(Nd:YAG)用冷却液体，其成分由[Bmim][NTf2]和[Bmim][PF6]混合而成，其中[Bmim][NTf2]质量百分含量为80％。与重水相比，此冷却液体折射率1.41，与石英窗口的折射率更匹配，光的损耗大大降低。在泵浦源500W的工作条件下，当泵稳定在4公斤压力的时候，冷却液体的出口温度稳定在25℃，光光效率35％，而同等条件下使用重水做冷却液体，由于界面损耗较大，光光效率只有33％。
实施例二
一种浸入式液冷固体激光器(Nd:YAG)用冷却液体，其成分由[Bmim][NTf2]、[Bmim][BF4]、[Bmim][PF6]和[Bmim][OTf]混合而成，其中[Bmim][NTf2]质量百分含量为76％，[Bmim][PF6]质量百分含量占20％，其余两种离子液体质量百分含量各占2％。此冷却液体光的各项性能都比较高，折射率1.43。在泵浦源500W的工作条件下，当泵稳定在4公斤压力的时候，冷却液体的出口温度稳定在24℃，光光效率35％，依然比重水的光光效率33％高。
以上两种浸入式液冷固体激光器用冷却液体的实施例中，[Bmim][NTf2]为主要成分，应用过程中，冷却液体在水泵的压力驱动下快速流过激光增益介质Nd:YAG的表面，将泵浦过程产生的热量带走，同时由于其光的透过率高，激光穿过冷却液体过程功率损耗低。成分[Bmim][BF4]、[Bmim][PF6]和[Bmim][OTf]的作用主要是调配折射率和粘度，使冷却液体性能更优越。

Claims (4)

1.一种用于浸入式液冷固体激光器(增益介质为Nd:YAG)的冷却液体，其特征在于，其主要成分为一种或几种离子液体混合物。
2.根据权利要求1所述浸入式液冷固体激光器(增益介质为Nd:YAG)用冷却液体，其特征在于，所述离子液体为选自[Bmim][NTf2]、[Bmim][BF4]、[Bmim][OTf]、[Bmim][PF6]中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述浸入式固体激光器(增益介质为Nd:YAG)用冷却液体，其特征在于，所述离子液体至少含有[Bmim][NTf2]。
4.根据权利要求1所述浸入式固体激光器(增益介质为Nd:YAG)用冷却液体，其特征在于，如果为几种离子液体混合物，则[Bmim][NTf2]质量百分比高于70％。
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