CN113764963A - 光纤激光器器件热控管理装置及光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光纤激光器器件热控管理装置及光纤激光器，所述装置包括均温板、冷却模块和第一金属模块；均温板用于设置在光纤激光器器件的第一侧，所述均温板上具有金属模块放置槽，均温板内部具有制冷工质流道，制冷工质流道位于所述金属模块放置槽的至少一侧，制冷工质流道内填充有制冷工质；第一金属模块位于金属模块放置槽内，第一金属模块包括第一液态金属和封装在第一液态金属外部的第一封装部；冷却模块设置在所述均温板的一侧，所述冷却模块用于吸收光纤激光器器件的经所述均温板传导的热量。该装置解决了光纤激光器在刚开机时存在的取热延迟以及现有的冷板内部流道设计难度大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光纤激光器技术领域，尤其涉及一种光纤激光器器件热控管理装置及光纤激光器。
背景技术
光纤激光器作为光源在光通信领域已得到广泛应用，而随着大功率双包层光纤激光器的出现，其应用正向着激光加工、激光测距、激光雷达、激光艺术成像、激光防伪和生物医疗等更广阔的领域迅速扩展。
光纤激光器器件在工作过程中会产生大量的热量，若不能采取有效的热控方式，则会在组成激光器的各部位产生热积累，引起激光器泵浦源(LD)的输出光功率较低、波长漂移和寿命缩短；导致有源光纤发热，引起热应力和折射力的变化、光纤涂覆层老化、燃烧，引起光功率剥离器、合束器、光纤光栅等关键器件损伤、损失其性能等，这些都会对光纤激光器产生不可挽救的损坏。因此为了确保光纤激光器安全稳定运行，需要对光纤激光器器件采取有效的热控方法。
目前，对于光纤激光器器件的热控方式，一般是仅采用一块金属冷板作为激光器器件的热控管理装置，并在该金属冷板中加工出制冷工质流道。另外，光纤激光器器件被集成在冷板上，制冷工质在流经冷板的同时，吸收光纤激光器器件产生的热量并升温，流出冷板后通过外部循环冷却系统被冷却且回流至激光器冷板；也即冷板内部流道与外部循环冷却回路是相通的。对于上述热控方式，当光纤激光器刚开机时，需要等待制冷工质从外部循环冷却系统流至激光器冷板，存在取热延迟的问题；且由于光纤激光器热源较多，热功率密度大，因此导致冷板内部流道设计难度大；另外，同一个激光器无法适用多套循环冷却系统，如水冷却系统、不同种类氟利昂冷却系统、氨水冷却系统，增加了激光器在测试、集成过程的难度。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种光纤激光器器件热控管理装置及光纤激光器，以解决现有的热控方法在光纤激光器在刚开机时存在取热延迟以及现有的冷板内部流道设计难度大的问题。
根据本发明的一方面，公开了一种光纤激光器器件热控管理装置，
所述装置包括均温板、冷却模块和第一金属模块；
所述均温板用于设置在所述光纤激光器器件的第一侧，所述均温板上具有金属模块放置槽，所述均温板内部具有制冷工质流道，所述制冷工质流道位于所述金属模块放置槽的至少一侧，所述制冷工质流道内填充有制冷工质，所述均温板与所述光纤激光器器件之间填充有导热界面填充材料；
所述第一金属模块位于所述金属模块放置槽内，所述第一金属模块包括第一液态金属和封装在所述第一液态金属外部的第一封装部，且所述第一液态金属用于在吸收所述光纤激光器器件的热量后从固态熔化为液态；
所述冷却模块设置在所述均温板的一侧，所述冷却模块用于吸收所述光纤激光器器件的经所述均温板传导的热量。
在本发明一些实施例中，所述装置还包括第二金属模块，所述第二金属模块用于设置在所述光纤激光器器件的与所述第一侧相邻和/或相对的一侧，所述第二金属模块包括第二液态金属和封装在所述第二液态金属外部的第二封装部。
在本发明一些实施例中，所述第一金属模块与所述金属模块放置槽的槽壁之间、所述均温板与所述冷却模块之间均填充有导热界面填充材料。
在本发明一些实施例中，所述导热界面填充材料为铟箔、铜箔、铝箔、导热膏、导热硅脂、导热硅胶或相变导热材料。
在本发明一些实施例中，所述冷却模块的冷却方式为风冷、单向循环液冷、气液相变循环冷却、固液相变循环冷却、固固相变循环冷却或化学冷却。
在本发明一些实施例中，所述第一液态金属和/或第二液态金属为镓系金属。
在本发明一些实施例中，所述制冷工质流道的内表面具有毛细结构，且所述制冷工质为相变工质。
在本发明一些实施例中，所述第一液态金属的靠近与所述光纤激光器的一侧设有多个第一散热翅片，第二液态金属的与所述光纤激光器的第一侧相对的一侧设有多个第二散热翅片。
在本发明一些实施例中，多个第一散热翅片和/或多个第二散热翅片的宽度为0.8mm，多个第一散热翅片或多个第二散热翅片的总表面积与所述光纤激光器器件的发热区域面积的比值为1:2～1:4。
根据本发明的另一方面，还公开了一种光纤激光器，所述光纤激光器包括光纤激光器器件及如上任一实施例所述的光纤激光器器件热控管理装置，所述光纤激光器器件的发热区域靠近与所述第一金属模块设置，所述第一金属模块与所述光纤激光器器件之间均填充有导热界面填充材料。
本发明实施例中的光纤激光器器件热控管理装置及光纤激光器，其均温板上布置有至少一个金属模块，该金属模块在光纤激光器开始工作时，吸收光纤激光器的热量熔化为液态，有效降低附近区域的温升速度，也即在一段时间内保持光纤激光器器件周围的温度稳定在一个区间内；有效解决了光纤激光器开机瞬间温度较高的问题。并且，均温板可以迅速将激光器器件产生的热量散开，有效降低了热功率密度，从而解决了冷板内部流道设计难度大的问题。另外，采用该热控管理装置的光纤激光器可以与各种冷却系统集成在一起，从而解决了同一个激光器无法适用多套循环冷却系统的问题。
本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：
图1为本发明一实施例的光纤激光器器件热控管理装置的结构示意图。
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明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
应该强调，术语“包括/包含/具有”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
在此，还需要说明的是，本说明书内容中所出现的方位名词是相对于附图所示的位置方向；如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。直接连接为两个零部件之间不借助中间部件进行连接，间接连接为两个零部件之间借助其他零部件进行连接。
本发明实施例中所公开的光纤激光器可包括有光纤激光器器件和光纤激光器器件热控管理装置。而光纤激光器器件热控管理装置具体的也可包括以下三部分：金属模块、均温板以及冷却模块。其中，对于该热控管理装置，光纤激光器器件以及冷却模块均被集成在均温板上，而金属模块也与均温板以及光纤激光器集成为一体。
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件。
图1为本发明一实施例的热控管理装置的结构示意图，如图1所示，在本发明一实施例中，光纤激光器器件热控管理装置具体的可包括均温板200、冷却模块300和第一金属模块。均温板200用于设置在光纤激光器器件100的一侧，以用于将光纤激光器器件100产生的热量传导至冷却模块300。其中，第一金属模块用于短时间内临时储存光纤激光器器件100产生的热量；均温板200可为方形的金属块，其材料不做具体限制，只要能实现热量的传导即可。另外，均温板200表面上开设有金属模块放置槽，且内部具有制冷工质流道221，制冷工质流道221位于金属模块放置槽的至少一侧，所述制冷工质流道221内还填充有制冷工质222。第一金属模块位于所述金属模块放置槽内；进一步的，第一金属模块包括第一液态金属211和封装在所述第一液态金属211外部的第一封装部212。其中，第一液态金属211在光纤激光器的非工作状态下的结构形状为固态，而当其吸收到光纤激光器器件100产生的热量后，会从固态熔化为液态。冷却模块300具体的设置在均温板的一侧，用于吸收光纤激光器器件的经所述均温板传导的热量。
金属模块放置槽示例性的可位于方形金属块的中间位置的左侧，而制冷工质流道221则位于方形金属块的中间位置的右侧；在具体使用时，光纤激光器器件100可放置在第一金属模块以及制冷工质流道221的上方，也即光纤激光器器件100的中间部位位于第一金属模块以及制冷工质流道221中间的正上方。上述设置使得第一金属模块与均温板内部的制冷工质流道221都靠近光纤激光器器件100的发热区域，以利于器件热量的温度控制。
图1中所示的均温板上设置有一个第一金属模块，除此之外，均温板上还可设置有多个金属模块。例如，方形金属块的中间左侧部位可具有两个金属模块放置槽，该两个金属模块放置槽可在横向方向上间隔设置，也可在纵向方向上间隔设置。其中，纵向方向可被看作为垂直于纸面的方向，则两个金属模块放置槽在纵向方向上间隔设置也可理解为，两个金属模块在前后方向上依次设置。相应的，第一金属模块的数量此时也为两个，且两个第一金属模块分别放置在两个金属模块放置槽内。类似的，位于金属模块放置槽的一侧的制冷工质流道221的数量也可为两个或更多个，且各个制冷工质流道221内均填充有制冷工质222。应当理解的是，当第一金属模块的数量为两个或更多个时，且当将光纤激光器器件100集成在均温板上时，为了保证传热效果，各个第一金属模块与光纤激光器器件100之间应均填充有导热界面填充材料400；类似的，当制冷工质流道221的数量为多个时，而多个制冷工质流道221与光纤激光器器件100之间也应均填充有导热界面填充材料400。
在该实施例中，第一金属模块在光纤激光器工作之前为固态金属，当光纤激光器工作后，其吸收光纤激光器器件100产生的热量，且第一金属模块内的固态金属在吸收光纤激光器器件100的热量后熔化为液态；在金属从固态熔化为液态过程中，由于存在较大的相变潜热，可以有效降低附近区域的温升速度，或者说，可以在一段时间内保持光纤激光器器件100周围的温度稳定在一个区间内。采用这种方式，避免了光纤激光器开机等待制冷工质222，从而有效的解决了光纤激光器器件100在刚开机的前几秒时间内温度过高的问题。
而且，经过实验发现，该结构的均温板可以达到至少700W/(m·K)的热导率，其是紫铜热导率的近2倍，是铝合金热导率的近3倍；并且当将均温板进一步的优化设计之后，其热导率甚至可以达到2000W/(m·K)。因此在光纤激光器的连续正常工作过程中，采用该均温板还进一步的可迅速将激光器器件产生的热量散开，有效降低了热功率密度，从而解决了冷板内部流道设计难度大的问题。另外，对于采用该结构的均温板的光纤激光器，其必须在均温板上集成冷却模块300，将经均温板传递的热量最后由冷却模块300传递至外部环境中，使均温板内部的制冷工质222可以完成气液两相的转换。冷却模块300传递热量至外部环境的方式，可以是风冷、单相循环液冷、气液相变循环冷却、固液相变循环冷却或化学冷却。本发明实施例中的热控管理装置，其冷却模块300中的制冷工质流道221与均温板内部不相通，冷却模块300仅是与均温板外表面接触。因此，采用这种热控管理装置的光纤激光器可以与各种冷却系统集成在一起，从而解决了同一个激光器无法适用多套循环冷却系统的问题。
应当注意的是，冷却模块300集成在均温板上是为了将均温板所吸收的光纤激光器器件100产生的热量有效的释放出去，因此其不仅可设置在均温板的远离光纤激光器器件100的一侧，还可设置在均温板的与光纤激光器器件100所在侧相同的一侧或与光纤激光器器件100所在侧相邻的一侧。并且，对于冷却模块300的数量还可根据实际应用场景进行相应改变，例如还可以在均温板的各侧均设置冷却模块300。
在本发明一实施例中，该光纤激光器器件热控管理装置还可包括第二金属模块。与第一金属模块类似的，第二金属模块包括第二液态金属511和封装在所述第二液态金属511外部的第二封装部512；与第一液态金属类似的，第二液态金属在光纤激光器开始工作之前，其结构形状呈固态，而当光纤激光器开始工作时，光纤激光器器件产生的热量可被第二金属模块内的金属吸收，从而第二液态金属511从固态逐渐熔化为液态。第二金属模块用于设置在光纤激光器器件100的与其第一侧相邻和/或相对的一侧。如图1所示，第二金属模块的横截面形状具体的呈U形，其包括位于光纤激光器器件100的远离均温板的一侧的水平部，以及位于光纤激光器器件100左右两侧的竖直部；在光纤激光器器件100的外部进一步的设置第二金属模块，更有效的便于对光纤激光器器件100的温度进行控制。在图1中，位于光纤激光器器件100左右两侧的竖直部以及位于光纤激光器器件100的远离均温板一侧的水平部为一体结构，除此之外，也可为分体结构。例如，该装置具有多个第二金属模块，其中各个第二金属模块分别被设置在光纤激光器器件100的各侧。
进一步的，为了确保将第一金属模块吸收的光纤激光器器件100的热量较好的传至外部，第一金属模块与金属模块放置槽的槽壁之间、均温板与冷却模块300之间均填充有导热界面填充材料400。示例性的，导热界面填充材料400可为铟箔、铜箔、铝箔、导热膏、导热硅脂、导热硅胶或相变导热材料等。在第一金属模块与所述金属模块放置槽的槽壁之间、均温板与冷却模块300之间填充导热界面填充材料400的目的是为了减少相邻两部件之间的接触面，从而减少接触热阻，因此对于在两部件的接触面之间填充的导热界面材料厚度以及材料均不作具体限制。类似的，为了减小第一金属模块与光纤激光器器件100之间、第二金属模块与光纤激光器器件100之间的接触面，因此当将光纤激光器器件100集成在均温板上之后，还在上述的相邻两部件之间也均填充导热界面填充材料400。
该光纤激光器器件热控管理装置中的冷却模块300作为传热媒介，使得光纤激光器器件100产生的热量经第一金属模块以及均温板，最终从冷却模块300传至外部环境中。示例性的，该冷却模块300为气液相变循环制冷模块；且该冷却模块300为方形的金属块，其内部具有工质流道，而工质流道内填充有气-液相变工质。在该实施例中，该气液相变循环制冷模块与均温板之间的缝隙内还填充有导热界面填充材料400，因而当该气液相变循环制冷模块吸收均温板传来的光纤激光器器件的热量后，其内部的气-液相变工质发生气液相变，从而即将其吸收到的均温板内的热量传至外部环境。
在本发明中，冷却模块300除了为气液相变循环制冷模块之外，也可为风冷模块或单向循环液冷模块。风冷模块是以空气作为冷介质，通过空气的流动带走均温板上的热量，从而实现均温板的降温。而单相循环液冷模块具体的是以冷却液作为冷介质，其具体结构也可为方形的金属块，而方形金属块的内部开设有与外部连通的冷却液流道，且该冷却液流道在单相循环液冷模块的内部呈连通状态。对于此方式，在光纤激光器的工作过程中，外部冷却液被从该冷却模块300的冷却液进口输送至其内部的冷却液流道并单向循环，因而流动的冷却液即带走了均温板的热量。
从以上内容可知，对于本发明中所公开的光纤激光器器件热控管理装置，其冷却模块300的具体结构以及冷却模式均不作具体限定，因此其可以根据实际应用场景以及不同类型的外部冷却系统进行改变，并且在该光纤激光器中，冷却模块300的结构简单，其加工工艺要求简单，便于更换及组装，因而也间接的降低了光纤激光器器件热控管理装置的加工成本。
在本发明一实施例中，第一液态金属211以及第二液态金属511均为镓系液态金属。镓系液态金属的凝固点很低，且加热可溶于酸和碱；其由液态转化为固态时，膨胀率为3.1％。对于第一液态金属211模块以及第二液态金属511模块中的镓系金属，其在光纤激光器未工作之前，处于固态，而当光纤激光器开始工作后，其吸收光纤激光器器件100产生的热量并熔化为液态；而当环境温度接近于液态的镓系金属的凝固点时，其即凝固为固态。其中，对于第一金属模块以及第二金属模块内的金属材料除了为镓之外，还可以为其他与镓系金属特性类似的金属材料。
进一步的，均温板上的制冷工质流道221的内表面具有毛细结构，且填充在制冷工质流道221内的制冷工质222为相变工质，该相变工质具体的可为固液相变工质、气液相变工质；当为固液相变工质时，位于制冷工质流道221内的固态工质吸收均温板传来的热量转化为液态，以实现了对光纤激光器器件100的降温；当相变工质为气液相变工质时，位于制冷工质流道221内的液态工质吸收均温板传来的热量转化为气体，以实现对光纤激光器器件100的降温。另外，在均温板中设置毛细结构或微通道，以使其自身可以稳定地根据发热情况实现内部制冷工质222的分配，无需根据热负载集成方式在均温板内加工出长度较长、弯曲较多的制冷工质流道221，还降低了激光器均温板的加工工艺要求。本发明实施例中均温板的热导率是铜的2倍，铝的3倍，因而提高了传热效果，降低了热流密度，简化了制冷工质流道221的设计难度。
在本发明一些实施例中，第一液态金属211的靠近与光纤激光器器件100的一侧设有多个第一散热翅片，第二液态金属511的与所述光纤激光器器件100的第一侧相对的一侧设有多个第二散热翅片。如图1所示，第一液态金属211的上半部具有多个齿形结构，而多个齿形结构作为该金属模块的多个第一散热翅片，多个第一散热翅片的密度可均匀设置；该具有多个第一散热翅片的第一金属模块提高了传热性能。类似的，第二液态金属511的下半部也设有多个齿形结构，该多个齿形结构作为该第二金属模块的多个第二散热翅片，且多个第二散热翅片的密度也可均匀设置。另外，对于第二液态金属511，除了位于光纤激光器器件100上部的金属模块具有散热翅片之外，位于光纤激光器器件100的左右两侧的金属模块上也可设有散热翅片，引入该设置方式更进一步的提高了传热性能。由于位于第一封装部212以及第二封装部512内部的金属模块会随着光纤激光器的工作过程进行固液状态转换，因而在设计时可直接在第一封装部212和第二封装部512的内表面的相应位置设置齿形结构；这样就能保证液态的金属凝固为固态后，可形成具有符合要求的散热翅片结构。
具体的，多个第一散热翅片和/或多个第二散热翅片的宽度为0.8mm，多个第一散热翅片或多个第二散热翅片的总表面积与所述光纤激光器器件发热区域面积的比值为1:2～1:4。示例性的，当光纤激光器器件具体的为LD内部集成芯片时，由于LD内部集成芯片的区域温度高于光纤耦合输出区域，但其发热区域比较均匀；因此，此时散热翅片的可均匀设计；目前大功率LD的热流密度均小于10W/cm2，因此翅片宽度具体的可为0.8mm，散热翅片的总表面积与LD内部集成芯片的发热区域面积的比值具体的可为1:2或1:3。另外，当光纤激光器器件具体的为包层光剥离器时，由于包层光剥离器(耐受功率≥200W)的发热区域不均匀，进而沿光的传输方向将包层光剥离器分为10份，则第3～7份区域明显高于其他区域，第8～10份区域温度逐步降低，而第1、2份区域温度相对最低；此时液态金属模块内部的散热翅片密度设计为不均匀的结构；如第1、2个区域的翅片宽度可为0.8mm，而第1、2个区域内的散热翅片的总表面积与该区域的面积比值为1:4；第3～7个区域的翅片宽度可为0.8mm，而第3～7个区域内的散热翅片的总表面积与该区域的面积比值为1:2；第8～10个区域翅片宽度可为0.8mm，而第8～10个区域内的散热翅片的总表面积与该区域的面积比值为1:3。由上可知，散热翅片的尺寸以及密度可以根据实际应用环境进行改变。
为了使本发明实施例中的光纤激光器器件热控管理装置的优点更明确，以下将列举一具体实施方式对比采用传统方式的冷板与本发明的热控管理装置中的均温板的温升速度。对于该两种方式，假设光纤激光器器件100与冷板的接触面积A＝20mm×100mm，激光器器件发热功率为200W，制冷工质222流至激光器冷板的延迟时间≥3s，3s内产生热量≥600J(200×3J)。
对于采用传统方式的光纤激光器器件热控管理装置，其是仅在金属冷板中加工出冷却液流道，且冷板内部流道与外部循环冷却回路连通，从而使外部的冷却系统的制冷液流经冷却液流道带走光纤激光器器件100的热量。其中，金属冷板材质为铝合金(AL6061)，冷板内部的冷却液流道壁厚为L＝2mm，流道宽度为10mm，冷却液流道位于光纤激光器器件100的正下方，且偏居一侧。铝合金冷板整体厚度10mm；其中铝合金(AL6061)的热导率k≈160W/(m·K)，比热容为0.896×103kJ/(kg·K)，密度为2.7×10-3g/mm3。
而本发明中的光纤激光器器件热控管理装置，均温板的具体参数与传统方式中的冷板均相同，即均温板材质仍为铝合金(AL6061)，均温板的整体厚度10mm，制冷工质流道221壁厚为L＝2mm，制冷工质流道221宽10mm，制冷工质流道221也位于光纤激光器器件100的正下方，且偏居一侧。不同的是，本发明的均温板在流道旁嵌入金属模块，其与流道间隔2mm，且固态金属放置槽的底面壁厚为2mm；其中第一封装部212较薄，其厚度可暂时忽略不计；第一液态金属211的熔化潜热约为80kJ/kg，密度约6×10-3g/mm3，热导率约25W/(m·K)。
为了简化计算，忽略流道壁部分的吸热过程，热量全部为非流道部分吸收，此时仅对比非制冷工质流道221部分的温升速度。其中采用传统方式的金属冷板的体积为10000mm3(10×10×100mm)，温升为24.8K。而采用本发明的均温板的体积为6400mm3(8×8×100mm3)，液态金属模块全部熔化需热量3072J，器件发热量600J不足以让其全部熔化；虽然液态金属热导率仅为铝的1/10，但模块中也有翅片结构提高传热性能，所以温升可以控制在3K以内。对比之下，本发明的热控管理装置温升小于传统方式的1/8，有效解决了延迟取热带来的器件温升问题。
另外，本发明中的光纤激光器器件热控管理装置，具体加工以及使用时可参考如下工序步骤：
将第一液态金属211、第二液态金属511分别封装在第一封装部212以及第二封装部512内。然后将第一金属模块集装在均温板的固态金属放置槽内，且在均温板中开设制冷工质流道221，并将制冷工质填充至制冷工质流道221。将光纤激光器器件100集成在均温板上，且光纤激光器器件100位于第一金属模块以及制冷工质流道221的正上方，并在光纤激光器器件100与第一金属模块、均温板之间填充导热界面填充材料400。将第二金属模块集装在光纤激光器器件100的外部，且在第二金属模块与光纤激光器器件100、均温板之间均填充导热界面填充材料400。将冷却模块300集成在均温板上，且在冷却模块300与均温板之间填充导热界面填充材料400。
另外，对于本发明所公开的光纤激光器包括光纤激光器器件和上述实施例中所公开的光纤激光器器件热控管理装置，其中光纤激光器器件100被集成在均温板上，且光纤激光器器件100的发热区域靠近与均温板上的第一金属模块设置。此设置方式是为了使光纤激光器器件100产生的热量可被第一金属模块吸收，而另外，为了确保光纤激光器器件100与均温板、第一金属模块之间的传热效率，在均温板与光纤激光器器件100之间、第一金属模块与光纤激光器器件100之间均填充有导热界面填充材料400。
对于上述实施例中的光纤激光器器件热控管理装置以及光纤激光器，当光纤激光器开始工作时，金属模块中的金属吸热熔化，数秒后，外部冷却系统对冷却模块进行冷却，从而使均温板制冷工质流道产生温差，均温板制冷工质流道在温差作用下实现相变循环，从而实现了光纤激光器器件产生的热量向外部冷却系统传递的过程。该光纤激光器器件热控管理装置解决了光纤激光器刚开机时存在的延迟取热问题，以及大热流密度热控装置设计难度大、光纤激光器在多种外部冷却系统中通用性差等问题；并且该装置结构简单，容易维护，稳定性较高；弥补了目前光纤激光器实现快速、稳定、便捷、小型化热控技术领域的空白，具有较强的科研及实际应用价值。
本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
上述所列实施例，显示和描述了本发明的基本原理与主要特征，但本发明不受上述实施例的限制，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下对本发明做出的修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种光纤激光器器件热控管理装置，其特征在于，所述装置包括均温板、冷却模块和第一金属模块；
所述均温板用于设置在所述光纤激光器器件的第一侧，所述均温板上具有金属模块放置槽，所述均温板内部具有制冷工质流道，所述制冷工质流道位于所述金属模块放置槽的至少一侧，所述制冷工质流道内填充有制冷工质，所述均温板与所述光纤激光器器件之间填充有导热界面填充材料；
所述第一金属模块位于所述金属模块放置槽内，所述第一金属模块包括第一液态金属和封装在所述第一液态金属外部的第一封装部，且所述第一液态金属用于在吸收所述光纤激光器器件的热量后从固态熔化为液态；
所述冷却模块设置在所述均温板的一侧，所述冷却模块用于吸收所述光纤激光器器件的经所述均温板传导的热量。
2.根据权利要求1所述的光纤激光器器件热控管理装置，其特征在于，所述装置还包括第二金属模块，所述第二金属模块用于设置在所述光纤激光器器件的与所述第一侧相邻和/或相对的一侧，所述第二金属模块包括第二液态金属和封装在所述第二液态金属外部的第二封装部。
3.根据权利要求2所述的光纤激光器器件热控管理装置，其特征在于，所述第一金属模块与所述金属模块放置槽的槽壁之间、所述均温板与所述冷却模块之间均填充有导热界面填充材料。
4.根据权利要求3所述的光纤激光器器件热控管理装置，其特征在于，所述导热界面填充材料为铟箔、铜箔、铝箔、导热膏、导热硅脂、导热硅胶或相变导热材料。
5.根据权利要求2所述的光纤激光器器件热控管理装置，其特征在于，所述冷却模块的冷却方式为风冷、单向循环液冷、气液相变循环冷却、固液相变循环冷却、固固相变循环冷却或化学冷却。
6.根据权利要求2所述的光纤激光器器件热控管理装置，其特征在于，所述第一液态金属和/或第二液态金属为镓系金属。
7.根据权利要求2所述的光纤激光器器件热控管理装置，其特征在于，所述制冷工质流道的内表面具有毛细结构，且所述制冷工质为相变工质。
8.根据权利要求2至7中任意一项所述的光纤激光器器件热控管理装置，其特征在于，所述第一液态金属的靠近与所述光纤激光器的一侧设有多个第一散热翅片，第二液态金属的与所述光纤激光器的第一侧相对的一侧设有多个第二散热翅片。
9.根据权利要求8所述的光纤激光器器件热控管理装置，其特征在于，第一散热翅片和/或第二散热翅片的宽度为0.8mm，多个第一散热翅片或多个第二散热翅片的总表面积与所述光纤激光器器件的发热区域面积的比值为1:2～1:4。
10.一种光纤激光器，其特征在于，所述光纤激光器包括光纤激光器器件及如权利要求1至9中任意一项所述的光纤激光器器件热控管理装置，所述光纤激光器器件的发热区域靠近与所述第一金属模块设置，所述第一金属模块与所述光纤激光器器件之间均填充有导热界面填充材料。
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