一种模块化光纤激光器冷却装置的制作方法

本发明属于光纤激光领域，尤其涉及一种模块化光纤激光器冷却装置。

背景技术：

在光转化的过程中，光纤激光器内损失的功率会以热的形式释放到高功率光纤内部。热量的累积会导致高功率光纤和器件烧毁，甚至炸裂的情况发生。为了提高光纤激光输出功率和运行的稳定性，一般会将高功率光纤和光纤器件等光纤发热件放置于加工好的机械热沉结构上，通过热沉与光纤之间的接触热传导进行冷却散热。为了便于放置和盘绕光纤，热沉装置上一般会加工螺旋凹槽，通过盘绕将光纤放置于凹槽中，光纤通过底部和侧面接触与水冷装置进行换热。

一般机械热沉散热装置是加工成一体的，固定光纤和器件的凹槽一般加工于水冷结构的表面。在出现光纤烧毁或者炸裂等情形时，光纤凹槽将不可避免的受到损伤。损伤后的凹槽即使清理干净后也无法与光纤和器件进行良好接触，影响光纤和器件的散热。因此，一个小小的损伤点往往会导致整个光纤散热装置无法被再次使用，造成极大的浪费。同时，由于不同高功率光纤的尺寸以及需求长度不同，不同光纤激光器对光纤的盘绕方式和盘绕半径需求也不同，在光纤激光器产品研发和科学研究过程中，往往需要加工多套不同尺寸和结构的光纤冷却散热装，然后对其进行优选，需要花费大量的时间和经费。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题，提出了一种模块化光纤激光器冷却装置。

为解决该问题，本发明所采用的技术方案是：

一种模块化光纤激光器冷却装置，包括冷却板和光纤盘绕板，所述光纤盘绕板上刻有用于容纳光纤发热件的凹槽，所述凹槽的大小与所述光纤发热件的外形相匹配，所述光纤盘绕板放置于所述冷却板的上，并通过螺钉与所述冷却板固接。

进一步地，所述冷却板内开设有冷却管，所述冷却板上设置有冷却水进口和冷却水出口与所述冷却管连接，冷却水从所述冷却管进口进入冷却管并从冷却管出口流出，所述冷却管并行排布在整个冷却板内。

进一步地，所述冷却板上表面开设有储存冷却水的水冷槽，所述水冷槽侧边开设有冷却水进口和冷却水出口，所述水冷槽中的冷却水从冷却水进口流入，从冷却水出口流出，所述光纤盘绕板固定连接于所述冷却板上表面，所述光纤盘绕板与所述冷却板之间设置有防水密封圈。

进一步地，所述水冷槽周边开设有从所述冷却板上表面下沉的密封台阶，所述防水密封圈放置在所述下沉的密封台阶上，所述光纤盘绕板通过螺钉与所述防水密封圈和冷却板固接在一起。

进一步地，所述水冷槽内设置有一根或多根与光纤盘绕板固接的固定条，所述固定条的一端或两端与水冷槽的周边保持一定宽度使水冷槽中的水流通，所述固定条的高度与所述密封台阶的高度一致，所述防水密封圈的形状与所述密封台阶及水冷槽内的固定条形状相匹配，所述光纤盘绕板通过螺钉与所述防水密封圈和固定条固接在一起。

进一步地，所述水冷槽上表面装设有盖板使所述水冷槽为密封结构，所述光纤盘绕板放置于所述冷却板上并通过螺钉固定连接。

进一步地，所述冷却板与所述光纤盘绕板之间填充有导热介质。

进一步地，所述导热介质为导热硅脂、导热灌封胶、纳米石墨粉。

进一步地，所述冷却板和光纤盘绕板采用铜或铝制成。

进一步地，所述光纤盘绕板上开设有用于与冷却板固定连接的连接孔，所述冷却板相应位置上开设有螺钉连接孔，所述防水密封条上在与冷却板相对应的位置上开设有通孔，所述固定条上开设有与所述光纤盘绕板相对应的固定条连接孔。

与现有技术相比，本发明所取得的有益效果是：

本发明一种模块化光纤激光器冷却装置，通过将光纤盘绕板与冷却板分离，在光纤盘绕板损毁的情况下通过替换光纤盘绕板的方式，实现冷却装置的多次重复利用，降低光纤激光器的研制成本和维修成本。由于光纤盘绕板与冷却板可以分离，因此单个冷却板可以配置多种不同规格的光纤盘绕板，使得一个冷却装置对不同尺寸、不同长度光纤以及不同盘绕方式的散热要求，实现模块化设计，满足不同的研发需要，节约研发成本。

通过在冷却板上开设水冷槽，增大了冷却水与光纤盘绕板的接触面积，提高了散热效率。

附图说明

图1是实施例一中冷却板与光纤盘绕板的结构示意图；

图2是不同形状、不同长度、不同半径的光纤盘绕板及光纤盘绕板中带有光纤器件的结构示意图；

图3实施例二中的冷却板中间开设有开放式水冷槽的结构示意图；

图4是与图3配合的防水密封圈的结构示意图；

图5是光纤盘绕板的结构示意图；

图6是实施例二中水冷槽中间设有固定条的结构示意图；

图7是实施例三中封闭型冷却板+光纤盘绕板的结构示意图；

图8是封闭型冷却板及去掉盖板后其内部结构示意图。

图例说明

1、冷却板，11、冷却管，12、冷却水进口，13、冷却水出口，14、水冷槽，15、螺钉连接孔，16、密封台阶，17、固定条，18、固定条连接孔，19、通孔，2、光纤盘绕板，21、光纤凹槽，22、器件凹槽，23、连接孔，3、防水密封圈。

具体实施方式

实施例一：

图1与图2示出了本发明一种模块化光纤激光器冷却装置的第一种实施例，包括冷却板1和光纤盘绕板2，所述光纤盘绕板2上开设有用于容纳光纤发热件的凹槽21，所述凹槽21的大小与所述光纤发热件的外形相匹配，所述光纤盘绕板放置于所述冷却板上并通过螺钉与所述冷却板1固接。本发明通过将光纤盘绕板2与冷却板1分离，在光纤盘绕板2损毁的情况下通过替换光纤盘绕板2的方式，实现冷却装置的多次重复利用，降低光纤激光器的研制成本和维修成本。由于光纤盘绕板2与冷却板1可以分离，因此单个冷却板可以配置多种不同规格的光纤盘绕板，使得一个冷却装置对不同尺寸、不同长度光纤以及不同盘绕方式的散热要求，实现模块化设计。本实施例中连接件为螺钉，在所述光纤盘绕板2上开设有连接孔23，冷却板1上开设有螺钉连接孔15，螺钉穿过连接孔23后进入螺钉连接孔15将光纤盘绕板固定在冷却板上，当然，连接件也可以为其他可以将光纤盘绕板固定在冷却板上的器件。本实施例中如图2所示，光纤盘绕板2可设置有多种规格，其上开设有盘绕光纤的光纤凹槽21，凹槽的形状根据实际需求设计，可以是如图2a、图2b的圆形、图2c的跑道形或者图2d的双跑道形等结构；凹槽的长度、尺寸、盘绕半径等参数根据实际需求设计；光纤盘绕板具体外形结构根据实际需求设计，可以是圆柱形、方形、长方形等各种规则或不规则的形状。光纤盘绕板可采用铜、铝等高导热材料整体制成。光纤盘绕板上也可以开设除高功率光纤以外的其他光纤发热件的凹槽，图2e所示在光纤盘绕凹槽的周边，开设的如光纤器件和/或光纤熔接点这种光纤发热件的器件凹槽22，用于固定光纤器件和/或光纤熔接点。光纤器件如包括光纤光栅、前向泵浦信号合束器、后向泵浦信号合束器、模场适配器、包层光剥除器等。

本实施例中，所述冷却板内开设有冷却管11，所述冷却板上设置有冷却水进口12和冷却水出口13与所述冷却管连接，冷却水从所述冷却管进口进入冷却管并从冷却管出口流出，所述冷却管并行排布在整个冷却板内。冷却板通过流动的冷却水带走光纤发热件产生的热量，达到冷却的目的。冷却板的具体结构形状可以根据实际需求设计，可以是圆柱形、方形、长方形等各种规则或不规则的形状。光纤盘绕板的形状与冷却板的形状相匹配。为了实现良好的导热效果，在冷却板与光纤盘绕板之间填充有导热介质。本实施例中的导热介质为导热硅脂、导热灌封胶、纳米石墨粉。

实施例二：

图3至图6示出了本发明一种模块化光纤激光器冷却装置的第二种实施例，同第一种实施例相同的是，冷却板与光纤盘绕板分离，不同之处在于，所述冷却板1上表面开设有储存冷却水的水冷槽14，所述水冷槽侧边开设有冷却水进口12和冷却水出口13，所述水冷槽中的冷却水从冷却水进口流入，从冷却水出口流出，所述光纤盘绕板固定连接于所述冷却板上，所述光纤盘绕板与所述冷却板之间设置有防水密封圈3。本发明直接将冷却板上部开设成储存冷却水的开放式水冷槽，水冷槽中的冷却水通过冷却水进口和出口进行冷却水的流动，冷却水与光纤盘绕板直接接触进行冷却，通过冷却水的流动带走光纤盘绕板底部的热量。由于冷水槽中的冷却水与光纤盘绕板直接接触，且大大增加了与光纤盘绕板下表面的接触面积，能够给光纤盘绕板带来更好的散热。

本实施例中，所述水冷槽周边开设有与所述冷却板上表面下沉的密封台阶16，所述防水密封圈3放置在所述下沉的密封台阶16上，所述光纤盘绕板2通过螺钉与所述防水密封圈15和冷却板1固接在一起。通过防水密封圈使得开放式水冷槽与光纤盘绕板接触时防止其中间的冷却水泄漏。设置密封台阶可以起到更好的密封效果。本实施例中，防水密封圈上开设有与光纤盘绕板上的连接孔23位置相对应的通孔19，冷却板1上开设有与光纤盘绕板上的连接孔位置相对应的螺钉连接孔15，便于使螺钉穿过连接孔与通孔进入螺钉连接孔将光纤盘绕板与冷却板固接在一起。

本实施例中，所述水冷槽内设置有一根或多根与光纤盘绕板固接的固定条17，所述固定条17的一端或两端与水冷槽的周边保持一定宽度使水冷槽中的水流通，所述固定条的高度与所述密封台阶的高度一致，所述固定条17上开设有与所述光纤盘绕板2上位置相匹配的固定条连接孔18，螺钉通过所述连接孔与固定条固接，所述防水密封圈的形状与所述密封台阶及水冷槽内的固定条形状相匹配。为了便于光纤盘绕板的固定，在水冷槽中放置固定条以便与上面的光纤盘绕板固定连接，固定条根据光纤盘绕板的大小设置一根或多根，但是每根固定条的一端可以与水冷槽的一个边连接或不连接，另一端与水冷槽的另一边保持一定的宽度，使得水冷槽中的冷却水不因固定条而不能流通。

实施例三：

图7与图8示出了本发明一种模块化光纤激光器冷却装置的第三种实施例，与第二种实施例的区别在于，冷却板上的水冷槽为密封的水冷槽，所述水冷槽上表面装设有盖板使所述水冷槽为密封结构，所述光纤盘绕板放置于所述冷却板上并固定连接。或者冷却板在制造时，直接在冷却板内部开设成连通的水槽结构，其密封效果更好。设置成盖板形状是便于制造。光纤盘绕板通过螺钉固定在该冷却板上时，由于光纤盘绕板没有直接与水冷槽中的水接触，为了实现良好的导热效果，在冷却板与光纤盘绕板之间填充有导热介质。本实施例中的导热介质为导热硅脂、导热灌封胶、纳米石墨粉。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。