一种平板双柱一体化光纤水冷方法与装置与流程

本发明涉及激光器冷却装置设计技术领域，尤其是涉及一种平板双柱一体化光纤水冷方法与装置。

背景技术：

光纤激光具有转换效率高、光束质量好和结构紧凑等优点，在工业、科研和国防等领域具有广泛的应用前景。主振荡功率放大(mopa)结构主要用于高功率光纤激光系统中，mopa结构通过一级或多级光纤放大器，对中低功率的种子激光进行功率放大，能获得较高功率的激光输出。

随着现有激光放大器输出激光功率的不断提高，激光放大器中的光学器件特别是光纤会产生大量对热，需要对激光放大器中的各学器件特别是光纤进行有效的冷却，不然会影响激光器的正常工作，甚至会烧毁激光放大器。

目前，针对激光放大器的冷却方案，最常见的是将光纤盘绕在冷却板上进行冷却，但是这样的冷却方案存在很多弊端，比如其能够盘绕的光纤长度是受限制的。另外还有一种冷却方案，就是采用柱式冷却装置，光纤缠绕在具有冷却效果的柱体上，光纤从柱体的一端盘绕到另一端，然后通过相邻的柱体盘绕回冷却板，这样的设计能够很好的对光纤进行冷却，但是其没有考虑光纤转接过程中的冷却问题，也就是说从一个柱体到另一个柱体之间的这段光纤是没有考虑其冷却问题的，这对激光放大器的正常工作存在影响。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种平板双柱一体化光纤水冷方法与装置，通过在圆柱冷却柱之间设计具有冷却效果的转接装置，实现对转接过程中的光纤同样进行冷却，提高冷却效果，保证光纤激光器工作的稳定性。

为实现上述技术目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种平板双柱一体化光纤水冷装置，包括冷却板以及设置在冷却板上的至少两个圆柱形冷却柱，所述冷却板和所述圆柱形冷却柱内部通有循环流动的冷却液，相邻圆柱形冷却柱之间设置有立柱转接板，立柱转接板的两端分别与相邻两个圆柱形冷却柱连接，各圆柱冷却柱的柱体外壁上设置有用于容纳光纤的螺旋光纤凹槽，冷却板上的光纤顺着一圆柱冷却柱上的螺旋光纤凹槽向圆柱冷却柱的一端向上盘绕，经立柱转接板转接进入相邻的另一圆柱冷却柱上的螺旋光纤凹槽并顺着其螺旋光纤凹槽向下盘绕回到冷却板，所述各立柱转接板内部通有循环流动的冷却液，对经立柱转接板转接的光纤进行冷却。

作为本发明的优选技术方案，本发明所述冷却板的上面板以及冷却板的下面板上均设置有至少两个圆柱形冷却柱。

作为本发明的优选技术方案，本发明所述圆柱形冷却柱的底部可拆卸连接或者不可拆卸连接在冷却板上。

作为本发明的优选技术方案，本发明冷却板、圆柱形冷却柱以及立柱转接板均设有彼此独立的冷却液循环通路；所述冷却板、圆柱形冷却柱以及立柱转接板内部设有冷却液循环管路，所述冷却板、圆柱形冷却柱以及立柱转接板的外侧设有与内部冷却液循环管路联通的进液接口和进液出口，各冷却液循环管路的进液接口和出液接口连接各自对应的进液管和出液管形成彼此独立的冷却液循环通路。

作为本发明的优选技术方案，本发明所述冷却板、圆柱形冷却柱以及立柱转接板之间的冷却液循环通路是通过内部或/和外部管路相联通的；所述冷却板、圆柱形冷却柱以及立柱转接板内部设有冷却液循环管路，所述冷却板、圆柱形冷却柱以及立柱转接板的外侧设有与内部冷却液循环管路联通的进液接口和进液出口，各冷却液循环管路的进液接口和出液接口之间依次通过进液管和出液管彼此联通，形成相互联通的冷却液循环通路。

作为本发明的优选技术方案，本发明圆柱形冷却柱的顶部设置有一伸向外侧的连杆，该连杆的自由端与立柱转接板的中部连接，立柱转接板的两端分别与相邻两个圆柱形冷却柱呈切线方向抵接。

作为本发明的优选技术方案，本发明所述连杆的自由端通过一根长调节杆与立柱转接板的中部连接，通过调整立柱转接板连接在长调节杆上的高度位置实现立柱转接板抵接在相邻两个圆柱形冷却柱的高度位置的调节。进一步地，所述长调节杆为螺杆。

作为本发明的优选技术方案，本发明所述圆柱冷却柱的直径为5～10cm。

本发明可以广泛应用于各种光纤激光放大器。本发明提供一种平板双柱一体化光纤水冷方法，将光纤激光器设置在上述任一种平板双柱一体化光纤水冷装置上，其中光纤激光器的光纤盘绕在圆柱形冷却柱上，光纤激光器的其他光学器件设置在冷却板上，各圆柱形冷却柱对盘绕在其上的光纤进行冷却，各立柱转接板对经立柱转接板转接的光纤进行冷却，光纤激光器的其他光学器件工作产生的热量传导到冷却板上，通过冷却板内部流通的冷却液实现冷却。

本发明的有益效果如下：

本发明兼顾普通冷却方案对光纤激光器全部光学器件的制冷要求。本发明包括冷却板，光纤激光器的所有光纤器件均在冷却板上有相应的安装位置，便于对工作中的光纤激光器的所有光纤器件进行冷却。

进一步地，本发明中各圆柱形冷却柱上均设置有立柱转接板，各立柱转接板的两端分别与相邻两个圆柱形冷却柱连接。所述各圆柱形冷却柱、各立柱转接板内部通有循环流动的冷却液，各圆柱形冷却柱对盘绕在其上的光纤进行冷却，各立柱转接板对经立柱转接板转接的光纤进行冷却。这样实现了对光纤激光器中所有的光纤包括转接过程中的光纤全部进行了冷却，提高冷却效果，保证光纤激光器工作的稳定性。

本发明能够广泛应用于各种光纤激光器，有利于提高高功率光纤激光器的稳定性和可靠性：本发明对光纤器件的全方位制冷，可以迅速带走光纤器件产生的热量，能够极大降低光纤激光器的各个器件因热负荷导致的可能损伤，极大提高了高功率光纤激光器的稳定性。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图。

图2为实施例2的结构示意图。

图3为本发明冷却板的结构示意图。

图4为本发明圆柱形冷却柱的结构示意图。

图5为本发明立柱转接板的结构示意图。

图中标号：

1、冷却板；2、圆柱形冷却柱；3、立柱转接板；4、螺旋光纤凹槽；5、冷却板进液接口；6、冷却板出液接口；7、连杆；8、立柱转接板进液接口；9、立柱转接板出液接口；10、其他光学器件安装件。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

参照图1，本实施例提供一种平板双柱一体化光纤水冷装置，包括冷却板1以及设置在冷却板1上的两个圆柱形冷却柱2。所述冷却板1和所述圆柱形冷却柱2内部通有循环流动的冷却液，两圆柱形冷却柱2之间设置有立柱转接板3，立柱转接板3的两端分别与相邻两个圆柱形冷却柱2连接，各圆柱冷却柱2的柱体外壁上设置有用于容纳光纤的螺旋光纤凹槽4，冷却板1上的光纤顺着一圆柱冷却柱2上的螺旋光纤凹槽4向圆柱冷却柱2的一端向上盘绕，经立柱转接板3转接进入相邻的另一圆柱冷却柱2上的螺旋光纤凹槽4并顺着其螺旋光纤凹槽4向下盘绕回到冷却板1，所述立柱转接板3内部通有循环流动的冷却液，对经立柱转接板3转接的光纤进行冷却。

参照图3，图3为本发明冷却板的结构示意图。所述冷却板1上设置有用于安装连接圆柱形冷却柱2的安装卡槽以及安装孔，圆柱形冷却柱2通过密封件、安装螺钉等安装件可拆卸安装在冷却板1的相应位置。与此同时，冷却板1上设置有其他光学器件安装件10。本发明兼顾普通冷却方案对光纤激光器全部光学器件的制冷要求，光纤激光器的所有光纤器件均在冷却板上有相应的安装位置，便于对工作中的光纤激光器的所有光纤器件进行冷却。

冷却板1的外侧设有冷却板进液接口5以及冷却板出液接口6，冷却板1内部设有冷却液循环管路，冷却液(如水或者其他冷却介质)从冷却板进液接口5进入冷却板1内部的冷却液循环管路，冷却液循环管路呈s形等形式分布在整个冷却板1内腔，能够对冷却板1上设置的器件进行降温，经冷却液循环管路输出的冷却液从冷却板出液接口输出。

冷却板1、圆柱形冷却柱2、立柱转接板3之间的冷却液循环通路是通过内部或/和外部管路相联通的。立柱转接板3的外侧设有立柱转接板进液接口8以及立柱转接板出液接口9，可以从冷却板1引出一路冷却液管道连接立柱转接板进液接口8，经立柱转接板3内的冷却液循环管路后从立柱转接板出液接口9引出。同样的，可以从冷却板1引出一路冷却液管道连接圆柱形冷却柱进液接口，经圆柱形冷却柱2内的冷却液循环管路后从圆柱形冷却柱出液接口引出。

参照图1、图4以及图5，其中图4为本发明圆柱形冷却柱的结构示意图。圆柱形冷却柱2的顶部设置有一伸向外侧的连杆7，该连杆7的自由端与立柱转接板3的中部连接，立柱转接板3的两端分别与相邻两个圆柱形冷却柱2呈切线方向抵接。本发明所述连杆7的自由端开设有通孔，立柱转接板3的中部两侧设置有安装耳块，安装耳块上开设有与连杆7自由端上通孔对应的通孔。一根长调节杆(图中未示出)穿过连杆7自由端上通孔以及安装耳块上的通孔，将连杆7与立柱转接板3连接起来。通过调整立柱转接板3连接在长调节杆上的高度位置实现立柱转接板抵接在相邻两个圆柱形冷却柱的高度位置的调节。本实施例中，所述长调节杆为螺杆。这样，可以适应不同长度光纤，当圆柱形冷却柱上缠绕的光纤长度短时，可以将立柱转接板3的位置调低，当圆柱形冷却柱上缠绕的光纤长度长时，可以将立柱转接板3的位置调高，满足不同情况的需要。本发明的圆柱冷却柱的直径根据情况设定，如设为5～10cm。

实施例2：

参照图2，本实施例提供一种平板双柱一体化光纤水冷装置，包括冷却板1以及设置在冷却板1上的四个圆柱形冷却柱2。其中冷却板1的上侧面板上设置有两个圆柱形冷却柱2，冷却板1的下侧面板上设置有两个圆柱形冷却柱2，这样冷却板1的上下侧面可以分别布置安装一个光纤激光器。

本实施例中冷却板1的上下侧面的布置相同。以上侧面板上的布置为例，进行说明：所述冷却板1和所述圆柱形冷却柱2内部通有循环流动的冷却液，两圆柱形冷却柱2之间设置有立柱转接板3，立柱转接板3的两端分别与相邻两个圆柱形冷却柱2连接，各圆柱冷却柱2的柱体外壁上设置有用于容纳光纤的螺旋光纤凹槽4，冷却板1上的光纤顺着一圆柱冷却柱2上的螺旋光纤凹槽4向圆柱冷却柱2的一端向上盘绕，经立柱转接板3转接进入相邻的另一圆柱冷却柱2上的螺旋光纤凹槽4并顺着其螺旋光纤凹槽4向下盘绕回到冷却板1，所述立柱转接板3内部通有循环流动的冷却液，对经立柱转接板3转接的光纤进行冷却。

参照图3，图3为本发明冷却板的结构示意图。所述冷却板1上设置有用于安装连接圆柱形冷却柱2的安装卡槽以及安装孔，圆柱形冷却柱2通过密封件、安装螺钉等安装件可拆卸安装在冷却板1的相应位置。与此同时，冷却板1上设置有其他光学器件安装件10。本发明兼顾普通冷却方案对光纤激光器全部光学器件的制冷要求，光纤激光器的所有光纤器件均在冷却板上有相应的安装位置，便于对工作中的光纤激光器的所有光纤器件进行冷却。

冷却板1的外侧设有冷却板进液接口5以及冷却板出液接口6，冷却板1内部设有冷却液循环管路，冷却液(如水或者其他冷却介质)从冷却板进液接口5进入冷却板1内部的冷却液循环管路，冷却液循环管路呈s形等形式分布在整个冷却板1内腔，能够对冷却板1上设置的器件进行降温，经冷却液循环管路输出的冷却液从冷却板出液接口输出。

冷却板1、圆柱形冷却柱2、立柱转接板3之间的冷却液循环通路是通过内部或/和外部管路相联通的。立柱转接板3的外侧设有立柱转接板进液接口8以及立柱转接板出液接口9，可以从冷却板1引出一路冷却液管道连接立柱转接板进液接口8，经立柱转接板3内的冷却液循环管路后从立柱转接板出液接口9引出。同样的，可以从冷却板1引出一路冷却液管道连接圆柱形冷却柱进液接口，经圆柱形冷却柱2内的冷却液循环管路后从圆柱形冷却柱出液接口引出。

参照图2、图4以及图5，其中图4为本发明圆柱形冷却柱的结构示意图。圆柱形冷却柱2的顶部设置有一伸向外侧的连杆7，该连杆7的自由端与立柱转接板3的中部连接，立柱转接板3的两端分别与相邻两个圆柱形冷却柱2呈切线方向抵接。本发明所述连杆7的自由端开设有通孔，立柱转接板3的中部两侧设置有安装耳块，安装耳块上开设有与连杆7自由端上通孔对应的通孔。一根长调节杆(图中未示出)穿过连杆7自由端上通孔以及安装耳块上的通孔，将连杆7与立柱转接板3连接起来。通过调整立柱转接板3连接在长调节杆上的高度位置实现立柱转接板抵接在相邻两个圆柱形冷却柱的高度位置的调节。本实施例中，所述长调节杆为螺杆。这样，可以适应不同长度光纤，当圆柱形冷却柱上缠绕的光纤长度短时，可以将立柱转接板3的位置调低，当圆柱形冷却柱上缠绕的光纤长度长时，可以将立柱转接板3的位置调高，满足不同情况的需要。本发明的圆柱冷却柱的直径根据情况设定，如设为5～10cm。

本发明提供一种平板双柱一体化光纤水冷方法，将光纤激光器设置在上述任一种平板双柱一体化光纤水冷装置上，其中光纤激光器的光纤盘绕在圆柱形冷却柱上，光纤激光器的其他光学器件设置在冷却板上，各圆柱形冷却柱对盘绕在其上的光纤进行冷却，各立柱转接板对经立柱转接板转接的光纤进行冷却，光纤激光器的其他光学器件工作产生的热量传导到冷却板上，通过冷却板内部流通的冷却液实现冷却。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书界定的范围为准。