CN204103233U - 高功率光纤激光器微通道匀温冷却板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高功率光纤激光器微通道匀温冷却板，包括上板、下板和进出口装置，所述上板的下表面均匀设有凹槽通道作为介质流道，所述上板与所述下板之间密封连接，所述进出口装置设于所述上板的一端并与所述凹槽通道的两端对应连接，所述凹槽通道的径向截面积不大于所述进出口装置的进口和出口的径向截面积。本实用新型所述冷却板冷却效率高、散热均匀使冷却板的温度均匀性好、工作可靠性高、寿命较长，尤其适用于高功率光纤激光器散热。

Description

高功率光纤激光器微通道匀温冷却板

技术领域

本实用新型涉及一种光纤激光器的冷却板，尤其涉及一种高功率光纤激光器微通道匀温冷却板。

背景技术

光纤激光器是一种以光纤作为增益介质的全固态激光器，具有光束质量好、寿命长、转换效率高、免维护等诸多优点，广泛应用在国防、制造、医疗等领域。随着技术的发展，光纤激光器的单机功率越来越大，已经突破了万瓦级并向十万瓦级发展。随着整机功率的提升，其所采用的关键元件如泵浦源、剥离器等的数量及功率也不断提升。这些大功率的元件运行中会产生大量的热功耗，由热功耗而引起有源区的温度升高会影响激光器性能参数，严重时会使激光器彻底毁坏。如何有效导出因耗散功率所转化的热量，解决冷却散热问题成为研制高功率光纤激光器必须攻克的关键技术之一。

传统技术方案的冷却板大都采用埋管形式，即将冷却管埋设于冷却板中，冷却管作为介质流道。这种结构中，管、板分离，介质流道即冷却管与冷却板分开制造，再用特制粘胶或者焊接方式把两者连接成为一体，由于介质流道与冷却板分离式设计，使得冷却介质须首先通过管壁传热，再通过管与冷却板之间的连接物即粘接剂传热才能够从冷却板上取到热，存在两个传热中间环节导致其总体冷却效果以及整板的温度均匀性较差，而且由单独一根管制作的介质流道为适应器件的布局须做成异形，导致制造困难。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种散热效率高、整板温度均匀性好、制造简单的高功率光纤激光器微通道匀温冷却板。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种高功率光纤激光器微通道匀温冷却板，包括上板、下板和进出口装置，所述上板的下表面均匀设有凹槽通道作为介质流道，所述上板与所述下板之间密封连接，所述进出口装置设于所述上板的一端并与所述凹槽通道的两端对应连接，所述凹槽通道的径向截面积不大于所述进出口装置的进口和出口的径向截面积。

进一步，所述凹槽通道包括三个并列排列的小径微通道。相比一个通道，三个微通道具有更大的表面积，使凹槽通道内的冷却液与冷却板之间的热交换更均匀、更彻底，从而实现更好的冷却效果。

作为优选，一组所述凹槽通道为依次经过六次90°弯折后形成的“U”形通道，一组所述凹槽通道的两端相邻且分别对应与所述进出口装置的进口和出口连接，所述冷却板包括两组所述凹槽通道。这种结构的凹槽通道一方面具有分布均匀的优点，另一方面便于与相邻设置的冷却液进、出口连接，也便于设置进出口装置。

进一步，所述进出口装置的进口和出口均设于所述上板内且其圆周壁无开口，所述进口和所述出口与对应的所述凹槽通道的端口之间还相通设有缓冲槽，所述缓冲槽的径向截面积为所述凹槽通道的径向截面积的3-4倍。进口和出口与对应的凹槽通道的端口之间形成错位连接，使进口和出口能够避开上板和下板之间的连接位置，从而确保冷却液不会对上板和下板之间的连接介质形成冲击，以确保上板和下板之间连接稳固；缓冲槽的作用一方面是作为进口和出口与相应的凹槽通道端口之间的连接通道，另一方面也用于使冷却液在进口和出口位置形成缓冲效果。

为了便于设置进出口装置，所述上板上用于设置所述进口、所述出口和所述缓冲槽的部分的厚度大于其它部分的厚度。

具体地，所述上板与所述下板之间通过真空钎焊焊接实现密封连接。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型所述冷却板具有冷却效率高、散热均匀的优点，尤其适用于高功率光纤激光器散热，具体表现为：

1、冷却效率高，由于采用两板对焊的方式，使得凹槽通道即介质流道可以设计成取热效率相对较高的微通道形式；凹槽通道与冷却板为一体，没有了中间传热环节，冷却效率与传统技术相比有较大提高，可应用在更高功率工况下；

2、整板温度均匀性好，微通道除了取热效率高以外，介质流阻也相对较小，流体的流速更均匀，从而使得整个凹槽通道的温度均匀性较好，凹槽通道依次经过六次90°弯折后形成的“U”形结构，使温度最低的一段和温度最高的一段相邻，温度相对居中的两段相邻，所以使整个冷却板的温度更均匀；独特的缓冲槽设计，使得凹槽通道的两端与进出口之间形成一个稳压稳流区，减少了冷却介质的冲击作用，提高了冷却介质在凹槽通道内流速的稳定性，从而也有利于整个冷却板温度高均匀性的实现；

3、工作可靠性高、寿命较长，普通焊接方法对于流道只能进行边缘线焊接，而本实用新型的上板和下板之间为真空钎焊焊接，两板之间没有缝隙，保证了两板的焊接强度，同时凹槽通道之间也不会因焊接不牢靠而相互串通，其工作可靠性较高；进口和出口的位置避开了焊接部位，同时还设计有缓冲槽，使得入水及出水的蓄压效应以及持续的水流冲击不直接作用在焊接部位，保证了冷却板有较高的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型所述高功率光纤激光器微通道匀温冷却板的主视图；

图2是本实用新型所述高功率光纤激光器微通道匀温冷却板的左视图；

图3是图1中的A-A剖视放大图；

图4是图1中的B-B剖视放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1-图4所示，本实用新型所述高功率光纤激光器微通道匀温冷却板1包括上板11、下板12和进出口装置3，上板11的下表面均匀设有两组凹槽通道2作为介质流道，每组凹槽通道2包括三个并列排列的小径微通道21，两组进出口装置3设于上板11的一端，进出口装置3的进口31和出口32分别与两组凹槽通道的两端对应连接，凹槽通道2的径向截面积不大于进出口装置3的进口31和出口32的径向截面积；进口31和出口32与对应的凹槽通道2的端口之间还相通设有缓冲槽33，缓冲槽33的径向截面积为凹槽通道2的径向截面积的3-4倍，一组凹槽通道2为依次经过六次90°弯折后形成的“U”形通道；一组凹槽通道2的两端相邻且分别对应与进出口装置3的进口31和出口32连接；进出口装置3的进口31和出口32均设于上板11内且其圆周壁无开口，如图1和图2所示，上板11上用于设置进口31、出口32和缓冲槽33的部分的厚度大于其它部分的厚度，上板11与下板12之间通过真空钎焊焊接实现密封连接，上板11与下板12之间形成钎焊层13。

应用时，冷却液如水从进口31进入本冷却板1的上板11内，经过缓冲槽33缓冲后再分别进入三个微通道21内，在经过“U”形的凹槽通道2后从出口32流出，其中，进口31对应的一段凹槽通道2的温度最低，出口32对应的一段凹槽通道2的温度最高，这两段凹槽通道2相邻排列，另外两段凹槽通道2的温度居中且相邻排列，这样，整个冷却板1的温度比较均匀，散热效果也更好。进口31和出口32与钎焊层13之间有一小段距离，所以冷却液的流动不会影响上板11和下板12之间的焊接密封性能，整个冷却板1的寿命更长。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (6)

1.一种高功率光纤激光器微通道匀温冷却板，其特征在于：包括上板、下板和进出口装置，所述上板的下表面均匀设有凹槽通道作为介质流道，所述上板与所述下板之间密封连接，所述进出口装置设于所述上板的一端并与所述凹槽通道的两端对应连接，所述凹槽通道的径向截面积不大于所述进出口装置的进口和出口的径向截面积。

2.根据权利要求1所述的高功率光纤激光器微通道匀温冷却板，其特征在于：所述凹槽通道包括三个并列排列的小径微通道。

3.根据权利要求1或2所述的高功率光纤激光器微通道匀温冷却板，其特征在于：一组所述凹槽通道为依次经过六次90°弯折后形成的“U”形通道，一组所述凹槽通道的两端相邻且分别对应与所述进出口装置的进口和出口连接，所述冷却板上设有两组所述凹槽通道。

4.根据权利要求1或2所述的高功率光纤激光器微通道匀温冷却板，其特征在于：所述进出口装置的进口和出口均设于所述上板内且其圆周壁无开口，所述进口和所述出口与对应的所述凹槽通道的端口之间还相通设有缓冲槽，所述缓冲槽的径向截面积为所述凹槽通道的径向截面积的3-4倍。

5.根据权利要求4所述的高功率光纤激光器微通道匀温冷却板，其特征在于：所述上板上用于设置所述进口、所述出口和所述缓冲槽的部分的厚度大于其它部分的厚度。

6.根据权利要求1或2所述的高功率光纤激光器微通道匀温冷却板，其特征在于：所述上板与所述下板之间通过真空钎焊焊接实现密封连接。