一種用於熱容式玻璃雷射器的冷卻器的設計方法

2023-06-18 04:43:11 1

專利名稱：一種用於熱容式玻璃雷射器的冷卻器的設計方法
技術領域：
本發明涉及一種熱容式玻璃雷射器，尤其是涉及一種用於熱容式玻璃雷射器的冷卻器的設計方法。
背景技術：
熱容式(即間斷式)玻璃雷射器中的熱容式釹玻璃雷射器可輸出高平均功率雷射，雷射輸出脈衝能量千焦耳、重複頻率10Hz、平均功率萬瓦、峰值功率可達百萬瓦以上。 熱容式(棒狀、片狀或板條)釹玻璃雷射器中的泵浦源(一般採用脈衝氙燈)在一定的溫度範圍內工作才能使雷射器具有較好的輸出特性，尤其是某些脈衝氙燈的工作溫度要求在 50 80°之間，但熱容式釹玻璃雷射器在實際工作中，其泵浦源產生的能量往往使其溫度超出其工作溫度範圍，這不僅影響了雷射器的輸出特性，而且也限制了雷射器的連續工作時間。熱容式釹玻璃雷射器通常採用冷卻系統對脈衝氙燈進行冷卻，但現有的冷卻系統體積龐大、結構複雜，且對脈衝氙燈的冷卻效果也不是非常理想，直接影響了雷射器的輸出特性。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種用於熱容式玻璃雷射器的冷卻器的設計方法，該設計方法設計得到的冷卻器對脈衝氙燈具有良好的冷卻效果。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為一種用於熱容式玻璃雷射器的冷卻器的設計方法，包括以下步驟①根據熱容式玻璃雷射器中的每個主要由η個泵浦燈組成的獨立冷卻單元中的每個泵浦燈的平均泵浦能量和重複頻率，計算每個獨立冷卻單元中所有泵浦燈的總的發熱功率，記為Qo，％ = 0. 4 X EinX f X η (J/S)，其中，Ein表示每個泵浦燈的平均泵浦能量，f表示每個泵浦燈的重複頻率，η ^ 1 ；②令設置於每個獨立冷卻單元外的冷卻器的冷卻腔體中的冷卻水在工作時的溫升為ΔΤ，根據每個獨立冷卻單元中所有泵浦燈的總的發熱功率Qtl計算溫升不超過ΔΤ時，
每秒鐘冷卻器的冷卻腔體中的冷卻水的水流量，記為
權利要求
1.一種用於熱容式玻璃雷射器的冷卻器的設計方法，其特徵在於包括以下步驟①根據熱容式玻璃雷射器中的每個主要由η個泵浦燈組成的獨立冷卻單元中的每個泵浦燈的平均泵浦能量和重複頻率，計算每個獨立冷卻單元中所有泵浦燈的總的發熱功率，記為Q。，Q0 = 0.4XEinXfXn (J/S)，其中，Ein表示每個泵浦燈的平均泵浦能量，f表示每個泵浦燈的重複頻率，η≥1 ；②令設置於每個獨立冷卻單元外的冷卻器的冷卻腔體中的冷卻水在工作時的溫升為 ΔΤ，根據每個獨立冷卻單元中所有泵浦燈的總的發熱功率％計算溫升不超過ΔΤ時，每秒鐘冷卻器的冷卻腔體中的冷卻水的水流量，記為
2.根據權利要求1所述的一種用於熱容式玻璃雷射器的冷卻器的設計方法，其特徵在於所述的熱容式玻璃雷射器為熱容式棒狀玻璃雷射器或熱容式片狀玻璃雷射器時，每個所述的獨立冷卻單元僅由1個泵浦燈組成，所述的冷卻腔體為套設於泵浦燈外的冷卻管，在所述的步驟②之後，根據泵浦燈的外半徑、位於泵浦燈的外壁與冷卻管的內壁之間的冷卻水層的厚度及冷卻水的流速，計算冷卻管的內半徑，記為(a+Y)，
3.根據權利要求1所述的一種用於熱容式玻璃雷射器的冷卻器的設計方法，其特徵在於所述的熱容式玻璃雷射器為熱容式板條玻璃雷射器時，所述的冷卻腔體主要由矩形光聚光器和摻鈰石英玻璃片構成。
全文摘要
本發明公開了一種用於熱容式玻璃雷射器的冷卻器的設計方法，通過泵浦燈的平均泵浦能量和重複頻率，獲取獨立冷卻單元中所有泵浦燈的總發熱功率，然後根據冷卻水的溫升和總發熱功率獲得冷卻水的水流量和水箱的容積，最後可根據冷卻水的水流量設計冷卻器的冷卻腔體，及根據水箱的容積設計水箱，這樣設計得到的冷卻器對脈衝氙燈具有良好的冷卻效果；冷卻器體積小、輕便，冷卻水可循環使用，適用于越野環境；冷卻器中冷卻水的溫升在熱容式玻璃雷射器工作間隙可用現有的製冷器將冷卻器中的冷卻水中的熱量轉移出去。
文檔編號H01S3/042GK102280801SQ201110183600
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月1日 優先權日2011年7月1日
發明者吳禮剛, 張巍, 徐鐵峰, 林常規, 王訓四, 許銀生 申請人:寧波大學