CN211402800U - 一种激光能量吸收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光能量吸收技术领域，公开了一种激光能量吸收系统，包括激光发生装置、激光吸收桶和热交换装置；激光发生装置用于向激光吸收桶内输出激光；激光吸收桶的侧壁上设有进液口和出液口，并通过循环管路与热交换装置构成闭环回路，激光吸收桶内装设有用于吸收激光的冷却液；本实用新型结构简单、设计巧妙，热传导效率高，实现了对激光能量的持续吸收，并有效提升了激光的吸收容量。

Description

一种激光能量吸收系统

技术领域

本实用新型涉及激光能量吸收技术领域，特别是涉及一种激光能量吸收系统。

背景技术

激光能量吸收装置主要应用于高功率激光测试系统或者分光器等装置中，用于对高能激光进行吸收，有效安全地中止激光传输，控制激光能量的输出。

传统的激光能量吸收装置是使用封闭的金属桶，激光能量通过金属桶内壁的吸收转化为热量，该热量经过热传导至金属桶的外壁，再由金属桶外壁相应流动的冷却水流将热量带走。由此可见，激光能量的传递是经过吸收激光发热的金属，再将热量导至冷却水中。由于整个热传导过程主要依赖于金属与冷却水之间的接触温度差，其相应的热传导效率较差，整个激光能量吸收容量受限。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种激光能量吸收系统，用于解决现有的激光能量吸收装置存在热传导效率较差，激光能量吸收容量受限的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种激光能量吸收系统，包括激光发生装置、激光吸收桶和热交换装置；所述激光发生装置用于向所述激光吸收桶内输出激光；所述激光吸收桶的侧壁上设有进液口和出液口，并通过循环管路与所述热交换装置构成闭环回路，所述激光吸收桶内装设有用于吸收激光的冷却液。

其中，所述冷却液包括冷却水或冷却水与可溶性金属盐构成的水溶液。

其中，所述激光发生装置包括用于将入射的激光反射至所述激光吸收桶内的反射镜；所述反射镜的镜面为平面、圆锥面或曲面。

其中，所述激光发生装置还包括偏振机构；所述偏振机构上安装所述反射镜，并用于驱动所述反射镜作往复偏转运动。

其中，所述进液口设置在靠近所述激光吸收桶桶口的外侧壁上，所述出液口设置在靠近所述激光吸收桶桶底的外侧壁上。

其中，所述进液口、所述出液口均沿切向设置在所述激光吸收桶的外侧壁上。

其中，所述激光吸收桶的桶壁为上大下小的喇叭状结构。

其中，所述激光吸收桶内还设置有与其同轴布置的旋转叶轮；所述旋转叶轮的叶轮轴从所述激光吸收桶的桶底伸出，并连接驱动电机。

其中，所述热交换装置包括冷水机；所述冷水机内设置有换热器和循环水泵，所述换热器、所述循环水泵及所述激光吸收桶通过所述循环管路构成闭环回路。

本实用新型实施例提供的激光能量吸收系统，在工作时，激光发生装置输出的激光直接照射向激光吸收桶内的冷却液，冷却液吸收激光能量而被加热升温，并经由激光吸收桶、循环管路及热交换装置构成的闭环回路进行循环流动，在冷却液循环的过程中，冷却液中的热量由热交换装置吸收转换，整个过程的热传导效率高，并且通过循环流动的冷却液进行激光能量的吸收和转换，也有效提升了激光能量的吸收容量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型实施例所示的激光能量吸收系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所示的激光通过反射镜照射向激光吸收桶的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所示的激光吸收桶的俯视结构示意图；

图4为本实用新型实施例所示的激光吸收桶的主视结构示意图；

图5为本实用新型实施例所示的激光吸收桶内安装旋转叶轮的结构示意图。

附图标记说明：1、激光吸收桶；2、进液口；3、出液口；4、循环管路；5、热交换装置；6、反射镜；7、旋转叶轮；8、叶轮轴；9、驱动电机。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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；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实用新型中的具体含义。

参见图1，本实施例提供了一种激光能量吸收系统，包括激光发生装置、激光吸收桶1和热交换装置5；激光发生装置用于向激光吸收桶1内输出激光；激光吸收桶1的侧壁上设有进液口2和出液口3，并通过循环管路4与热交换装置5构成闭环回路，激光吸收桶1内装设有用于吸收激光的冷却液。

具体的，本实施例所示的激光能量吸收系统，在工作时，激光发生装置输出的激光直接照射向激光吸收桶1内的冷却液，冷却液吸收激光能量而被加热升温，并经由激光吸收桶1、循环管路4及热交换装置5构成的闭环回路进行循环流动，在冷却液循环的过程中，冷却液中的热量由热交换装置5吸收转换，整个过程的热传导效率高，并且通过循环流动的冷却液进行激光能量的吸收和转换，也有效提升了激光能量的吸收容量。

在此应指出的是，激光发生装置包括激光器，其中，激光器在图1中未示意出，激光发生装置向激光吸收桶1内输出的激光，可以为激光器直接输出的激光，也可以为激光器在运用于生产或调试过程中需要作为能量吸收的一部分出射激光。

与此同时，本实施例中热交换装置5可优选为本领域所公知的冷水机；冷水机内设置有换热器和循环水泵，换热器、循环水泵及激光吸收桶1通过循环管路4构成闭环回路，由此，冷水机中的换热器作为冷源，因吸收激光能量而升温的冷却液在通过循环管路4流经换热器时，换热器与该冷却液进行热交换，以吸收冷却液中的热量；循环水泵为冷却液的流动提供驱动力，以将经过热交换后的冷却液输送至激光吸收桶1，在激光吸收桶1内再次吸收激光能量，将激光能量转化成热量后，再次返回至换热器进行换热，并进行下一轮的循环，从而实现了对激光能量的持续吸收，并有效提升了激光能量的吸收容量。

本实施例中冷却液包括冷却水或冷却水与可溶性金属盐构成的水溶液。

具体的，冷却水指的是处于常温状态下的水，如：自来水，或者也可为低于常温状态下的水，如：冰盐水。

为了提升激光吸收桶1中冷却水对激光的吸收热量转换效率，可在冷却水中添加可溶于水并在激光波长下具有高吸收的物质，例如：对于1微米波长附近激光，水中可添加一定浓度的可溶金属盐，利用金属离子增加对激光的吸收效率，金属离子可以为钠离子、钾离子、钙离子等。

优选地，本实施例中激光发生装置包括用于将入射的激光反射至激光吸收桶1内的反射镜6；反射镜6的镜面为平面、圆锥面或曲面。

具体的，参见图1，在反射镜6的镜面为平面时，反射镜6用于对平行入射的激光进行调向，使得反射的激光垂直向下入射至激光吸收桶1内。

为了降低激光照射至激光吸收桶1中冷却水表面的能量密度，提升整体激光吸收效率，可以通过偏振机构驱动反射镜6作往复偏转运动，以使得激光光束不断照射在激光吸收桶1内的不同位置，其中，偏振机构可包括伺服电机和偏振座，偏振座中安装本实施例所示的反射镜6，且偏振座安装在伺服电机的输出轴上，伺服电机的输出轴在以固定的角度作正反转运动时，反射镜6即可以伺服电机的输出轴为轴心作往复偏转运动。

另外，为了进一步的降低激光照射至激光吸收桶1中冷却水表面的能量密度，可以利用反射镜6对激光光束进行发散，从而反射镜6的镜面还可以为圆锥面、波浪形的曲边、凸起的弧形曲面及下凹的弧形曲面，在此不作限制。如图2所示，本实施例给出了反射镜6的镜面为凸起的弧形曲面的设计结构。

优选地，本实施例中进液口2设置在靠近激光吸收桶1桶口的外侧壁上，出液口3设置在靠近激光吸收桶1桶底的外侧壁上。

具体的，本实施例通过进液口2直接向激光吸收桶1内的上侧输送经过热交换后温度相对较低的冷却水，以便于对激光能量进行吸收，而冷却水在因吸收激光能量而升温后从激光吸收桶1底部的出液口3输出，如此不仅有助于防止激光持续照射在温度较高的冷却水上而导致冷却水过热，而且确保了激光吸收桶1内部温度的均衡性，也防止了在此过程中冷却水热量的逸失。

优选地，参见图3，本实施例中进液口2、出液口3均沿切向设置在激光吸收桶1的外侧壁上。

具体的，通过对进液口2、出液口3的排布形式进行设计，这有利于在对激光能量进行吸收的过程中，冷却水在激光吸收桶1内呈旋涡状流动，由此，有助于提升冷却水的激光吸收面积，将过热的冷却水与其它冷却水相互混合，加快平衡激光吸收桶1内部的温度，并以此大大提升激光吸收桶1内冷却水的热传导效率。

进一步的，参见图4，本实施例中激光吸收桶1的桶壁为上大下小的喇叭状结构。

具体的，在激光吸收桶1的桶壁为如图4所示的喇叭状设计时，有助于冷却水在以旋涡状的水流进行流动时，相应的水流会沿着激光吸收桶1的桶壁流动，且从上至下流向激光吸收桶1的桶底并输出，这使得冷却水的热传导效率得到有效提升。

优选地，参见图5，本实施例中激光吸收桶1内还设置有与其同轴布置的旋转叶轮7；旋转叶轮7的叶轮轴8从激光吸收桶1的桶底伸出，并连接驱动电机9。

具体的，如图5所示，在驱动电机9带动旋转叶轮7以固定的轴向作旋转运动时，会相应地驱动激光吸收桶1内的冷却水在以旋涡状的水流进行流动，从而有助于提升冷却水吸收激光的表面积，使得过热的冷却水与其它冷却水相互混合，加快平衡激光吸收桶1内部的温度，并有效提升激光吸收桶1内冷却水的热传导效率。

另外，还应指出的是，本实施例所示的激光能量吸收系统还可根据需要吸收的激光功率来确定激光吸收桶1的容量和深度，激光功率越大，激光吸收桶1内盛装的冷却水量相应地会更大。通过监控激光吸收桶1的内壁以及冷却水出水口的温度，可判断激光吸收桶1内水量的实际需求，以及循环流动的冷却水的流量及冷水机的制冷功率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种激光能量吸收系统，其特征在于，

包括激光发生装置、激光吸收桶和热交换装置；

所述激光发生装置用于向所述激光吸收桶内输出激光；

所述激光吸收桶的侧壁上设有进液口和出液口，并通过循环管路与所述热交换装置构成闭环回路，所述激光吸收桶内装设有用于吸收激光的冷却液。

2.根据权利要求1所述的激光能量吸收系统，其特征在于，

所述冷却液包括冷却水或冷却水与可溶性金属盐构成的水溶液。

3.根据权利要求1所述的激光能量吸收系统，其特征在于，

所述激光发生装置包括用于将入射的激光反射至所述激光吸收桶内的反射镜；

所述反射镜的镜面为平面、圆锥面或曲面。

4.根据权利要求3所述的激光能量吸收系统，其特征在于，

所述激光发生装置还包括偏振机构；

所述偏振机构上安装所述反射镜，并用于驱动所述反射镜作往复偏转运动。

5.根据权利要求1所述的激光能量吸收系统，其特征在于，

所述进液口设置在靠近所述激光吸收桶桶口的外侧壁上，所述出液口设置在靠近所述激光吸收桶桶底的外侧壁上。

6.根据权利要求5所述的激光能量吸收系统，其特征在于，

所述进液口、所述出液口均沿切向设置在所述激光吸收桶的外侧壁上。

7.根据权利要求6所述的激光能量吸收系统，其特征在于，

所述激光吸收桶的桶壁为上大下小的喇叭状结构。

8.根据权利要求5所述的激光能量吸收系统，其特征在于，

所述激光吸收桶内还设置有与其同轴布置的旋转叶轮；

所述旋转叶轮的叶轮轴从所述激光吸收桶的桶底伸出，并连接驱动电机。

9.根据权利要求1所述的激光能量吸收系统，其特征在于，

所述热交换装置包括冷水机；

所述冷水机内设置有换热器和循环水泵，所述换热器、所述循环水泵及所述激光吸收桶通过所述循环管路构成闭环回路。

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