本實(shí)用新型涉及光纖激光器冷卻技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及可擴(kuò)型雙面高效光纖激光器冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前工業(yè)級(jí)單模組光纖激光器可以輸出千瓦級(jí)能量，由于工業(yè)需求，光纖激光器的整體發(fā)展趨勢(shì)是輸出功率更高，更加集成化，輸出光質(zhì)量也更高。這樣對(duì)于光纖激光器的散熱系統(tǒng)也提出了更高要求。傳統(tǒng)的千瓦級(jí)光纖激光器均采用水冷系統(tǒng)，散熱系統(tǒng)根據(jù)光纖，二極管，合束器，光柵以及電路板分開(kāi)。因此會(huì)有以下幾個(gè)局限性：

1.因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)體積要求，只能對(duì)某一部分或個(gè)別器件散熱?；蛘卟捎枚鄠€(gè)散熱板進(jìn)行整體散熱卻又導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過(guò)于繁復(fù)臃腫。

2.無(wú)法擴(kuò)展。冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺乏靈活度，不能根據(jù)光纖激光器功率輸出要求增加或減少泵浦光源的冷卻結(jié)構(gòu)。

3.無(wú)法避免局部過(guò)熱，進(jìn)行內(nèi)部熱平衡和濕度平衡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有光纖激光器水冷系統(tǒng)所存在的問(wèn)題，利用水冷板的兩面性而提供一種可擴(kuò)型雙面高效光纖激光器冷卻系統(tǒng)。

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)是實(shí)現(xiàn)：

一種可擴(kuò)型雙面高效光纖激光器冷卻系統(tǒng)，至少包括一塊主水冷板，所述主水冷板具有相對(duì)設(shè)置的第一水冷面和第二水冷面，并具有用以連接所述第一水冷面和第二水冷面的連接面，在所述連接面上設(shè)置有第一入水口和第一出水口，在所述第一水冷面與第二水冷面之間設(shè)置有第一循環(huán)冷卻水道，所述第一循環(huán)冷卻水道的兩端分別與所述第一入水口和第一出水口連通；所述光纖激光器中的增益光纖盤(pán)繞在所述第一水冷面上，所述光纖激光器中的光柵、焊接點(diǎn)以及光纖毛化點(diǎn)安裝在第一水冷面上并位于所述增益光纖的外圍；所述光纖激光器中的泵浦二極管、電路板、紅外二極體以及合束器安裝在所述第二水冷面上；在所述連接面上設(shè)置有一合束器輸出光纖繞出口，所述合束器中的出射光纖穿過(guò)所述合束器輸出光纖繞出口繞制到所述第一水冷面上。

在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述第二水冷面上安裝有若干風(fēng)扇。

在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，還包括至少一塊以上用以安裝擴(kuò)展泵浦二極管和擴(kuò)展電路板的擴(kuò)展水冷板和至少一個(gè)法蘭連接頭，并在所述主水冷板的第二水冷面上設(shè)置有第二入水口和第二出水口，所述第二入水口和第二出水口分別通過(guò)第一循環(huán)冷卻水道與所述第一入水口和第一出水口連通；另外在所述主水冷板上還設(shè)置有用于擴(kuò)展的若干第一螺栓通孔；每一擴(kuò)展水冷板內(nèi)均設(shè)置有第二循環(huán)水冷通道并在每一擴(kuò)展水冷板上設(shè)置有貫穿所述第二循環(huán)水冷通道的第三入水口和第三出水口；在每一擴(kuò)散水冷板上還設(shè)置有若干用于擴(kuò)展的第二螺栓通孔，第二螺栓通孔與所述第三入水口、第三出水口相互平行；所述法蘭連接頭上設(shè)置有若干用于擴(kuò)展的第三螺栓通孔和第一水連接通道、第二水連接通道；擴(kuò)展時(shí)，將若干法蘭連接頭和若干擴(kuò)展水冷板依次交錯(cuò)疊加在所述主水冷板的第二水冷面上，并將所述主水冷板上的第二入水口、每一法蘭連接頭上的第一水連接通道、每一擴(kuò)展水冷板上的第三入水口對(duì)齊，將所述主水冷板上的第二出水口、每一法蘭連接頭上的第二水連接通道、每一擴(kuò)展水冷板上的第三出水口對(duì)齊，將所述主水冷板上的第一螺栓通孔、每一法蘭連接頭上的第三螺栓通孔、每一擴(kuò)展水冷板上的第二螺栓通孔一一對(duì)齊，用若干擴(kuò)展螺栓一一穿過(guò)所述主水冷板上的第一螺栓通孔、每一法蘭連接頭上的第三螺栓通孔、每一擴(kuò)展水冷板上的第二螺栓通孔后用螺母鎖緊，將所述主水冷板上的第二入水口與每一法蘭連接頭上的第一水連接通道的底面密封對(duì)接，每一法蘭連接頭上的第一水連接通道的頂面或/和與每一擴(kuò)展水冷板上的第三入水口的底面或/和頂面密封對(duì)接，再用兩個(gè)封頭將最上面一塊擴(kuò)散水冷板上的第三入水口和第三出水口封堵即可。

在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所有的擴(kuò)展水冷板還通過(guò)擴(kuò)展板連接支撐桿連接。

由于采用了如上的技術(shù)方案，本實(shí)用新型的擴(kuò)展水冷板與主水冷板之間采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過(guò)法蘭連接頭連接，主水冷板上的第一水入口進(jìn)來(lái)的冷卻水平行分流到各個(gè)擴(kuò)展水冷板，各個(gè)擴(kuò)展水冷板的出水口通過(guò)法蘭連接頭再匯合在一起，通過(guò)主水冷板上的第一出水口流出，這種設(shè)計(jì)可以保證每個(gè)擴(kuò)展水冷板的入水口的溫度一直，主水冷板上的泵浦二極管和擴(kuò)展水冷板上的擴(kuò)展泵浦二極管均得到有效散熱。解決了傳統(tǒng)的水冷板串聯(lián)結(jié)構(gòu)，會(huì)因?yàn)樗疁乩塾?jì)致使靠后的擴(kuò)展水冷板散熱效果越差的問(wèn)題。

本實(shí)用新型的可擴(kuò)型雙面高效光纖激光器冷卻系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.結(jié)構(gòu)緊湊，水冷利用率高。通過(guò)利用水冷板正反兩面，對(duì)激光器的所有需要散熱的熱點(diǎn)均進(jìn)行水冷散熱。克服了傳統(tǒng)的水冷結(jié)構(gòu)緊湊和整體散熱相沖突的局限性。

2.便于后期維護(hù)維修。通過(guò)利用水冷板正反兩面，巧妙的將激光器的主要光學(xué)器件和電子器件分離開(kāi)來(lái)，激光器可以通過(guò)正反兩個(gè)方向進(jìn)行維護(hù)修理。

3.水冷和風(fēng)冷的結(jié)合。傳統(tǒng)千瓦級(jí)光纖激光器均只采用水冷一種散熱方式。在本創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，利用水冷和風(fēng)冷的結(jié)合可以加速內(nèi)部溫度和濕度平衡，加快系統(tǒng)散熱，減少局部過(guò)熱點(diǎn)。

4.擴(kuò)展性和靈活性。本設(shè)計(jì)考慮到光纖激光器發(fā)展趨勢(shì)，為后期提高激光器功率提供更多的擴(kuò)展可能。通過(guò)獨(dú)創(chuàng)的法蘭接頭設(shè)計(jì)，擴(kuò)展水冷板可以根據(jù)輸出功率需求進(jìn)行安裝和卸載。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型主水冷板第一水冷面的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型主水冷板第二水冷面的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型法蘭連接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型擴(kuò)展水冷板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實(shí)用新型可擴(kuò)型雙面高效光纖激光器冷卻系統(tǒng)一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

一種可擴(kuò)型雙面高效光纖激光器冷卻系統(tǒng)，包括圖1和圖2所示的一塊主水冷板100，主水冷板100具有相對(duì)設(shè)置的水冷面110(主水冷板的正面)和水冷面120(主水冷板的背面)。

主水冷板100大致為正方形結(jié)構(gòu)，具有四個(gè)用以連接水冷面110和水冷面120的連接面131、132、133、134。在水冷面110與水冷面120之間即水冷板100內(nèi)設(shè)置有循環(huán)冷卻水道(圖中未示出)。同時(shí)在連接面132上開(kāi)設(shè)有入水口141和出水口142，入水口141和出水口142與循環(huán)冷卻水道的兩端連通。

為了方便擴(kuò)展，在主水冷板100的水冷面120上開(kāi)設(shè)有用于擴(kuò)展的水入口151和水出口152，水入口151和水出口152臨近入水口141和出水口142。

同時(shí)在主水冷板100上還設(shè)置有貫穿水冷面110和水冷面120的八個(gè)螺栓通孔161。八個(gè)螺栓通孔161分布在水入口151和水出口152附近。

光纖激光器中的增益光纖盤(pán)繞在水冷面110上中間的增益光纖區(qū)域111內(nèi)，增益光纖區(qū)域111為圓形區(qū)域。

在水冷面110上還設(shè)置有四組光纖激光器中的光柵、焊接點(diǎn)以及光纖毛化點(diǎn)安全孔區(qū)域112、113、114、115，四組光纖激光器中的光柵、焊接點(diǎn)以及光纖毛化點(diǎn)安全孔區(qū)域112、113、114、115分布在增益光纖區(qū)域111的外圍分別臨近連接面131、132、133、134。光纖激光器中的光柵、焊接點(diǎn)以及光纖毛化點(diǎn)安裝在四組光纖激光器中的光柵、焊接點(diǎn)以及光纖毛化點(diǎn)安全孔區(qū)域112、113、114、115上。

在水冷面120上還設(shè)置有合束器安裝孔區(qū)域121、紅光二極管安裝孔區(qū)域122、風(fēng)扇安裝孔區(qū)域123、泵浦二極管安裝孔區(qū)域124和電路板安裝孔區(qū)域125，合束器安裝孔區(qū)域121臨近連接面133，紅光二極管安裝孔區(qū)域122臨近合束器安裝孔區(qū)域121，風(fēng)扇安裝孔區(qū)域123臨近紅光二極管安裝孔區(qū)域122，電路板安裝孔區(qū)域125臨近連接面131，泵浦二極管安裝孔區(qū)域124臨近電路板安裝孔區(qū)域125。另外在連接面134上還開(kāi)設(shè)有一合束器輸出光纖繞出口135。

光纖激光器中的合束器安裝在合束器安裝孔區(qū)域121上，合束器中的出射光纖穿過(guò)合束器輸出光纖繞出口135繞制到水冷面110上。

光纖激光器中的泵浦二極管、電路板、紅外二極體分別安裝在泵浦二極管安裝孔區(qū)域124、電路板安裝孔區(qū)域125、紅光二極管安裝孔區(qū)域122上。在風(fēng)扇安裝孔區(qū)域123安裝有若干風(fēng)扇。

參見(jiàn)圖3至圖5，本實(shí)用新型的可擴(kuò)型雙面高效光纖激光器冷卻系統(tǒng)一個(gè)具體實(shí)施例中，還包括兩塊用以安裝擴(kuò)展泵浦二極管和擴(kuò)展電路板的擴(kuò)展水冷板210、220和兩個(gè)法蘭連接頭310、320。

每一擴(kuò)展水冷板210、220內(nèi)均設(shè)置有循環(huán)水冷通道并在每一擴(kuò)展水冷板210、220上設(shè)置有貫穿循環(huán)水冷通道的入水口211、221和出水口212、222；在每一擴(kuò)展水冷板210、220上還設(shè)置有八個(gè)用于擴(kuò)展的螺栓通孔213、223，螺栓通孔213、223與入水口211、221、出水口212、222相互平行；八個(gè)用于擴(kuò)展的螺栓通孔213、223臨近入水口211、221和出水口212、222。

每一擴(kuò)展水冷板210、220上還設(shè)置有擴(kuò)展泵浦二極管安裝孔區(qū)域214、224,和擴(kuò)展電路板安裝孔區(qū)域215、225，擴(kuò)展泵浦二極管安裝在擴(kuò)展泵浦二極管安裝孔區(qū)域214、224上，擴(kuò)展電路板安裝在擴(kuò)展電路板安裝孔區(qū)域215、225上。

法蘭連接頭310、320上設(shè)置有八個(gè)用于擴(kuò)展的螺栓通孔311、321和第一水連接通道312、322、第二水連接通道313、323，八個(gè)用于擴(kuò)展的螺栓通孔311、321貫穿法蘭連接頭310、320的上面314、324和下面315、325，第一水連接通道312、322、第二水連接通道313、323也貫穿法蘭連接頭310、320的上面314、324和下面315、325。

擴(kuò)展時(shí)，將法蘭連接頭310安裝在主水冷板100的水冷面120上并使法蘭連接頭310上的第一水連接通道312、第二水連接通道313分別與主水冷板100的水冷面120上的水入口151和水出口152對(duì)齊，法蘭連接頭310上的八個(gè)用于擴(kuò)展的螺栓通孔311與主水冷板100上的八個(gè)螺栓通孔161一一對(duì)齊。

然后將擴(kuò)展水冷板210疊放在法蘭連接頭310的上面314上，并使擴(kuò)展水冷板210上的入水口211、出水口212分別與法蘭連接頭310上的第一水連接通道312、第二水連接通道313對(duì)齊，擴(kuò)展水冷板210上的八個(gè)用于擴(kuò)展的螺栓通孔213與法蘭連接頭310上的八個(gè)用于擴(kuò)展的螺栓通孔311一一對(duì)齊。

接著，將法蘭連接頭320安裝在擴(kuò)展水冷板210上并使法蘭連接頭320上的第一水連接通道322、第二水連接通道323分別與擴(kuò)展水冷板210上的水入口211和水出口212對(duì)齊，法蘭連接頭320上的八個(gè)用于擴(kuò)展的螺栓通孔321與擴(kuò)展水冷板210上的八個(gè)螺栓通孔213一一對(duì)齊；

接著，將擴(kuò)展水冷板220疊放在法蘭連接頭320的上面324上，并使擴(kuò)展水冷板220上的入水口221、出水口222分別與法蘭連接頭320上的第一水連接通道322、第二水連接通道323對(duì)齊，擴(kuò)展水冷板220上的八個(gè)用于擴(kuò)展的螺栓通孔223與法蘭連接頭320上的八個(gè)用于擴(kuò)展的螺栓通孔321一一對(duì)齊，

最后，用八根螺栓穿過(guò)主水冷板100上的螺栓通孔161、法蘭連接頭310上的螺栓通孔311、擴(kuò)展水冷板210上的螺栓通孔213、法蘭連接頭320上的螺栓通孔321、擴(kuò)展水冷板220上的螺栓通孔223后用螺母鎖緊，使主水冷板100上的入水口151、水出口152分別與法蘭連接頭310上的第一水連接通道312、第二水連接通道313的底面密封對(duì)接，法蘭連接頭310上的第一水連接通道312、第二水連接通道313的頂面分別與擴(kuò)展水冷板210上的入水口211、出水口212的底面密封對(duì)接，擴(kuò)展水冷板210上的入水口211、出水口212的頂面分別與法蘭連接頭320上的第一水連接通道322、第二水連接通道323的底面密封對(duì)接，法蘭連接頭320上的第一水連接通道322、第二水連接通道323的頂面與擴(kuò)展水冷板220上的入水口221、出水口222的底面密封對(duì)接，再用兩個(gè)封頭將擴(kuò)展水冷板220上的入水口221、出水口222頂部封堵即可。

另外在擴(kuò)展水冷板210、220的四個(gè)角上分別設(shè)置有擴(kuò)展板連接支撐桿接口216、226，用四根擴(kuò)展板連接支撐桿(圖中未示出)穿過(guò)擴(kuò)展水冷板210、220四個(gè)擴(kuò)展板連接支撐桿接口216、226即可將擴(kuò)展水冷板210、220強(qiáng)化連接。