筒形光纖整體冷卻裝置的製作方法

2023-08-08 08:26:56

專利名稱：筒形光纖整體冷卻裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及高功率光纖雷射器，特別是一種用於高功率光纖激 光器供光纖製冷的筒形光纖整體冷卻裝置。
背景技術：
雙包層摻稀土光纖用於高功率雷射輸出時，光纖內的雷射介質的由 於受到泵浦光作用所產生的熱效應，引起光纖溫度上升，導致出射雷射
光束質量及效率下降(Wang， Y. Xu， C. Q. and Po, H. (2004) Thermal effects in kilowatt fiber lasers. Photonics Technology Letters, IEEE 16， 63-65.)。
發明內容
本實用新型的目的在於提供一種光纖整體冷卻裝置，實現高功率光 纖雷射器內的雙包層摻稀土光纖工作在下常溫度範圍內，保證出射雷射 束的光束質量和效率，該裝置具有結構簡單、散熱均勻、製冷效果明顯、 實用性強等特點。
本實用新型的技術解決方案如下
一種用於高功率光纖雷射器供光纖製冷的筒形光纖整體冷卻裝置， 其特點是該裝置由多通道光纖製冷內筒和多通道光纖製冷外筒組成， 所述的多通道光纖製冷內筒的外表面設有內筒螺旋線半圓形凹槽，體內 具有多個內筒製冷水通道，該內筒製冷水通道的兩端分別為內筒進水口 和內筒出水口，所述的多通道光纖外筒的筒體有多個外筒製冷水通道， 兩端分別有外筒進水口和外筒出水口，該多通道光纖外筒的內壁設有外 筒螺旋線半圓形凹槽且與所述的內筒螺旋線半圓形凹槽相對應，供所述 的光纖密合固定，以使所述的光纖與所述的多通道光纖製冷內筒和多通
3道光纖製冷外筒形成良好的熱傳導關係。
所述的多通道光纖製冷內筒和多通道光纖製冷外筒採用銅或鋁製成 且dl《d2，其中dl為多通道光纖製冷內筒的外徑，d2為多通道光纖 製冷外筒的內徑。
所述的內筒螺旋線半圓形凹槽和外筒螺旋線半圓形凹槽的直徑與所 述的光纖的直徑相當，用於所述的光纖纏繞密合固定。
所述的多個內筒製冷水通道相通形成是一個圓筒形空腔薄殼體，其
兩端具有多個內筒進水口和多個內筒出水口。
所述的多個外筒製冷水通道相通形成是一個圓筒形空腔薄殼體，其 兩端具有多個內筒進水口和多個內筒出水口。
本實用新型筒形光纖整體冷卻裝置，是利用熱傳導效應，通過對高 功率光纖雷射器中的雙包層摻稀土光纖進行表面冷卻散熱，實現光纖激 光器在高功率條件下的穩定工作。將雙包層摻稀土光纖固定於多通道光 纖製冷外筒內壁的凹形槽內，再利用多通道製冷內筒，通過相互旋轉， 將雙包層摻稀土光纖固定於內外筒內的凹槽內。製冷水通過內外筒上的 多通道進水口流入，利用熱傳導效應，將雙包層摻稀土光纖工作時產生 的熱量導入製冷水中，吸收了熱量的製冷水再經出水口流出，從而實現 對雙包層摻稀土光纖的冷卻。


圖1為本實用新型筒形光纖整體冷卻裝置的內筒結構示意圖。
圖2為本實用新型筒形光纖整體冷卻裝置的外筒結構示意圖。 圖3為本實用新型筒形光纖整體冷卻裝置外觀立體圖具體實施方式
下面結合實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，但不應以此限 制本實用新型的保護範圍。請參閱圖l、圖2和圖3，圖l、圖2分別是本實用新型筒形光纖整 體冷卻裝置一個實施例的內筒結構示意圖和外筒結構示意圖，由圖可見， 本實用新型筒形光纖整體冷卻裝置由多通道光纖製冷內筒1和多通道光 纖製冷外筒2構成。所述的多通道光纖製冷內筒l的體內具有多個內筒 製冷水通道12、該內筒製冷水通道12的兩端分別為內筒進水口 11、內 筒出水口 13，在多通道光纖製冷內筒1的外表面設有內筒螺旋線半圓形 凹槽14，所述的多通道光纖製冷外筒2的筒體有多個外筒製冷水通道22， 兩端分別有外筒進水口 21和外筒出水口 23，該多通道光纖製冷外筒2 的內壁設有外筒螺旋線半圓形凹槽24且與所述的內筒螺旋線半圓形凹 槽14相對應，供所述的光纖密合固定，以使所述的光纖與所述的多通道 光纖製冷內筒1和多通道光纖製冷外筒2形成良好的熱傳導關係。
所述的多通道光纖製冷內筒1和多通道光纖製冷外筒2採用銅製成 且dl《d2，其中dl為多通道光纖製冷內筒1的外徑，d2為多通道光 纖製冷外筒2的內徑。
所述的內筒螺旋線半圓形凹槽14和外筒螺旋線半圓形凹槽24的直 徑與所述的光纖的直徑相當，用於所述的光纖纏繞密合固定。
使用時將雙包層摻稀土光纖固定於所述的多通道光纖製冷外筒2 內壁的外筒螺旋線半圓形凹槽24內，共同構成半圓狀的凸形齒，再利用 所述的多通道製冷內筒1，通過相互旋轉，將雙包層摻稀土光纖固定於 多通道光纖製冷內筒1和多通道光纖製冷外筒2中的凹槽之間。製冷水 通過內外筒上的多通道內筒進水口 11和外筒進水口 21流入，利用熱傳 導效應，將雙包層摻稀土光纖工作時產生的熱量導入內筒製冷水通道12 和外筒製冷水通道22中的流動的製冷水中，吸收了熱量的製冷水再經內 筒出水口 13和外筒出水口 23流出，從而實現對雙包層摻稀土光纖的冷 卻。本實用新型可使高功率光纖雷射器內工作物質——雙包層慘稀土光纖工作在正常溫度範圍內。
下面舉一具體實施例介紹如下-
採用雙包層光纖長度為7.5m，纖芯中摻雜Yb3、光纖直徑為lmm, 內包層尺寸為100x200//m (NA=0.47)，纖芯直徑為25/zm (NA=0.16); 多通道光纖製冷內筒l直徑為10cm，高15cm，內筒螺旋線半圓形凹槽 14的直徑為lmm，內筒內有8個直徑為15mm的內筒冷卻水通道12; 多通道光纖製冷外筒2內徑為10cm，外徑12cm，高15cm，外筒螺旋線 半圓形凹槽24的直徑為lmm，外筒內有8個直徑為10mm的外筒冷卻 水通道22，適當控制循環製冷水的壓力，可以調解控制雙包層光纖工作 時的溫度。
權利要求1、一種用於高功率光纖雷射器供光纖製冷的筒形光纖整體冷卻裝置，其特徵在於由多通道光纖製冷內筒(1)和多通道光纖製冷外筒(2)組成，所述的多通道光纖製冷內筒(1)的體內具有多個內筒製冷水通道(12)、該內筒製冷水通道(12)的兩端分別為內筒進水口(11)、內筒出水口(13)，在多通道光纖製冷內筒(1)的外表面設有內筒螺旋線半圓形凹槽(14)，所述的多通道光纖外筒(2)的筒體有多個外筒製冷水通道(22)，兩端分別有外筒進水口(21)和外筒出水口(23)，該多通道光纖外筒(2)的內壁設有外筒螺旋線半圓形凹槽(24)且與所述的內筒螺旋線半圓形凹槽(14)相對應，供所述的光纖密合固定，以使所述的光纖與所述的多通道光纖製冷內筒(1)和多通道光纖製冷外筒(2)形成良好的熱傳導關係。
2、 根據權利要求1所述的筒形光纖整體冷卻裝置，其特徵在於所述 的多通道光纖製冷內筒(1)和多通道光纖製冷外筒(2)採用銅或鋁製 成且dl《d2，其中dl為多通道光纖製冷內筒(1)的外徑，d2為多通 道光纖製冷外筒(2)的內徑。
3、 根據權利要求1所述的筒形光纖整體冷卻裝置，其特徵在於所述 的內筒螺旋線半圓形凹槽(14)和外筒螺旋線半圓形凹槽(24)的直徑 與所述的光纖的直徑相當，用於所述的光纖纏繞密合固定。
4、 根據權利要求1所述的筒形光纖整體冷卻裝置，其特徵在於所述 的多個內筒製冷水通道(12)相通形成是一個圓筒形空腔薄殼體，其兩 端具有多個內筒進水口 (11)和多個內筒出水口 (13)。
5、 根據權利要求1所述的筒形光纖整體冷卻裝置，其特徵在於所述 的多個外筒製冷水通道(22)相通形成是一個圓筒形空腔薄殼體，其兩 端具有多個內筒進水口 (21)和多個內筒出水口 (23)。
專利摘要一種用於高功率光纖雷射器供光纖製冷的筒形光纖整體冷卻裝置，其特點是該裝置由多通道光纖製冷內筒和多通道光纖製冷外筒組成，所述的多通道光纖製冷內筒的外表面設有內筒螺旋線半圓形凹槽，體內具有多個內筒製冷水通道，該內筒製冷水通道的兩端分別為內筒進水口和內筒出水口，所述的多通道光纖外筒的筒體有多個外筒製冷水通道，兩端分別有外筒進水口和外筒出水口，該多通道光纖外筒的內壁設有外筒螺旋線半圓形凹槽且與所述的內筒螺旋線半圓形凹槽相對應，供所述的光纖密合固定，以使所述的光纖與所述的多通道光纖製冷內筒和多通道光纖製冷外筒形成良好的熱傳導關係。本實用新型可使高功率光纖雷射器工作在正常溫度範圍內。
文檔編號H01S3/04GK201294327SQ200820155749
公開日2009年8月19日 申請日期2008年11月21日 優先權日2008年11月21日
發明者兵 何, 俠 劉, 軍 周, 樓祺洪, 煒 王, 董景星, 袁志軍, 魏運榮 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所