CN100581009C - 筒形光纤整体冷却装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于高功率光纤激光器供光纤制冷的筒形光纤整体冷却装置，其特点是：该装置由多通道光纤制冷内筒和多通道光纤制冷外筒组成，所述的多通道光纤制冷内筒的外表面设有内筒螺旋线半圆形凹槽，体内具有多个内筒制冷水通道，该内筒制冷水通道的两端分别为内筒进水口和内筒出水口，所述的多通道光纤外筒的筒体有多个外筒制冷水通道，两端分别有外筒进水口和外筒出水口，该多通道光纤外筒的内壁设有外筒螺旋线半圆形凹槽且与所述的内筒螺旋线半圆形凹槽相对应，供所述的光纤密合固定，以使所述的光纤与所述的多通道光纤制冷内筒和多通道光纤制冷外筒形成良好的热传导关系。本发明可使高功率光纤激光器工作在正常温度范围内。
Description
技术领域
本发明涉及高功率光纤激光器，特别是一种用于高功率光纤激光器供光纤制冷的筒形光纤整体冷却装置。
背景技术
双包层掺稀土光纤用于高功率激光输出时，光纤内的激光介质的由于受到泵浦光作用所产生的热效应，引起光纤温度上升，导致出射激光光束质量及效率下降(Wang，Y.Xu，C.Q.and Po，H.(2004)Thermaleffects in kilowatt fiber lasers.Photonics Technology Letters，IEEE 16，63-65.)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光纤整体冷却装置，实现高功率光纤激光器内的双包层掺稀土光纤工作在下常温度范围内，保证出射激光束的光束质量和效率，该装置具有结构简单、散热均匀、制冷效果明显、实用性强等特点。
本发明的技术解决方案如下：
一种用于高功率光纤激光器供光纤制冷的筒形光纤整体冷却装置，其特点是：该装置由多通道光纤制冷内筒和多通道光纤制冷外筒组成，所述的多通道光纤制冷内筒的外表面设有内筒螺旋线半圆形凹槽，体内具有多个内筒制冷水通道，该内筒制冷水通道的两端分别为内筒进水口和内筒出水口，所述的多通道光纤外筒的筒体有多个外筒制冷水通道，两端分别有外筒进水口和外筒出水口，该多通道光纤外筒的内壁设有外筒螺旋线半圆形凹槽且与所述的内筒螺旋线半圆形凹槽相对应，供所述的光纤密合固定，以使所述的光纤与所述的多通道光纤制冷内筒和多通道光纤制冷外筒形成良好的热传导关系。
所述的多通道光纤制冷内筒和多通道光纤制冷外筒采用铜或铝制成且d1≤d2，其中：d1为多通道光纤制冷内筒的外径，d2为多通道光纤制冷外筒的内径。
所述的内筒螺旋线半圆形凹槽和外筒螺旋线半圆形凹槽的直径与所述的光纤的直径相当，用于所述的光纤缠绕密合固定。
所述的多个内筒制冷水通道相通形成是一个圆筒形空腔薄壳体，所述的内筒制冷水通道的两端分别是内筒进水口和内筒出水口。
所述的多个外筒制冷水通道相通形成是一个圆筒形空腔薄壳体，所述的外筒制冷水通道的两端分别是外筒进水口和外筒出水口。
本发明筒形光纤整体冷却装置，是利用热传导效应，通过对高功率光纤激光器中的双包层掺稀土光纤进行表面冷却散热，实现光纤激光器在高功率条件下的稳定工作。将双包层掺稀土光纤固定于多通道光纤制冷外筒内壁的凹形槽内，再利用多通道制冷内筒，通过相互旋转，将双包层掺稀土光纤固定于内外筒内的凹槽内。制冷水通过内外筒上的多通道进水口流入，利用热传导效应，将双包层掺稀土光纤工作时产生的热量导入制冷水中，吸收了热量的制冷水再经出水口流出，从而实现对双包层掺稀土光纤的冷却。
附图说明
图1为本发明筒形光纤整体冷却装置的内筒结构示意图。
图2为本发明筒形光纤整体冷却装置的外筒结构示意图。
图3为本发明筒形光纤整体冷却装置外观立体图
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
请参阅图1、图2和图3，图1、图2分别是本发明筒形光纤整体冷却装置一个实施例的内筒结构示意图和外筒结构示意图，由图可见，本发明筒形光纤整体冷却装置由多通道光纤制冷内筒1和多通道光纤制冷外筒2构成。所述的多通道光纤制冷内筒1的体内具有多个内筒制冷水通道12、该内筒制冷水通道12的两端分别为内筒进水口11、内筒出水口13，在多通道光纤制冷内筒1的外表面设有内筒螺旋线半圆形凹槽14，所述的多通道光纤制冷外筒2的筒体有多个外筒制冷水通道22，两端分别有外筒进水口21和外筒出水口23，该多通道光纤制冷外筒2的内壁设有外筒螺旋线半圆形凹槽24且与所述的内筒螺旋线半圆形凹槽14相对应，供所述的光纤密合固定，以使所述的光纤与所述的多通道光纤制冷内筒1和多通道光纤制冷外筒2形成良好的热传导关系。
所述的多通道光纤制冷内筒1和多通道光纤制冷外筒2采用铜制成且d1≤d2，其中：d1为多通道光纤制冷内筒1的外径，d2为多通道光纤制冷外筒2的内径。
所述的内筒螺旋线半圆形凹槽14和外筒螺旋线半圆形凹槽24的直径与所述的光纤的直径相当，用于所述的光纤缠绕密合固定。
使用时：将双包层掺稀土光纤固定于所述的多通道光纤制冷外筒2内壁的外筒螺旋线半圆形凹槽24内，共同构成半圆状的凸形齿，再利用所述的多通道制冷内筒1，通过相互旋转，将双包层掺稀土光纤固定于多通道光纤制冷内筒1和多通道光纤制冷外筒2中的凹槽之间。制冷水通过内外筒上的多通道内筒进水口11和外筒进水口21流入，利用热传导效应，将双包层掺稀土光纤工作时产生的热量导入内筒制冷水通道12和外筒制冷水通道22中的流动的制冷水中，吸收了热量的制冷水再经内筒出水口13和外筒出水口23流出，从而实现对双包层掺稀土光纤的冷却。本发明可使高功率光纤激光器内工作物质——双包层掺稀土光纤工作在正常温度范围内。
下面举一具体实施例介绍如下：
采用双包层光纤长度为7.5m，纤芯中掺杂Yb3+，光纤直径为1mm，内包层尺寸为100x200μm(NA＝0.47)，纤芯直径为25μm(NA＝0.16)；多通道光纤制冷内筒1直径为10cm，高15cm，内筒螺旋线半圆形凹槽14的直径为1mm，内筒内有8个直径为15mm的内筒冷却水通道12；多通道光纤制冷外筒2内径为10cm，外径12cm，高15cm，外筒螺旋线半圆形凹槽24的直径为1mm，外筒内有8个直径为10mm的外筒冷却水通道22，适当控制循环制冷水的压力，可以调解控制双包层光纤工作时的温度。
Claims (5)
1、一种用于高功率光纤激光器供光纤制冷的筒形光纤整体冷却装置，其特征在于：由多通道光纤制冷内筒(1)和多通道光纤制冷外筒(2)组成，所述的多通道光纤制冷内筒(1)的体内具有多个内筒制冷水通道(12)、该内筒制冷水通道(12)的两端分别为内筒进水口(11)、内筒出水口(13)，在多通道光纤制冷内筒(1)的外表面设有内筒螺旋线半圆形凹槽(14)，所述的多通道光纤制冷外筒(2)的筒体有多个外筒制冷水通道(22)，每个外筒制冷水通道(22)的两端分别有外筒进水口(21)和外筒出水口(23)，该多通道光纤制冷外筒(2)的内壁设有外筒螺旋线半圆形凹槽(24)且与所述的内筒螺旋线半圆形凹槽(14)相对应，供所述的光纤密合固定，以使所述的光纤与所述的多通道光纤制冷内筒(1)和多通道光纤制冷外筒(2)形成良好的热传导关系。
2、根据权利要求1所述的筒形光纤整体冷却装置，其特征在于所述的多通道光纤制冷内筒(1)和多通道光纤制冷外筒(2)采用铜或铝制成且d1≤d2，其中：d1为多通道光纤制冷内筒(1)的外径，d2为多通道光纤制冷外筒(2)的内径。
3、根据权利要求1所述的筒形光纤整体冷却装置，其特征在于所述的内筒螺旋线半圆形凹槽(14)和外筒螺旋线半圆形凹槽(24)的直径与所述的光纤的直径相当，用于所述的光纤缠绕密合固定。
4、根据权利要求1所述的筒形光纤整体冷却装置，其特征在于所述的多个内筒制冷水通道(12)相通形成是一个圆筒形空腔薄壳体，所述的内筒制冷水通道(12)的两端分别是内筒进水口(11)和内筒出水口(13)。
5、根据权利要求1所述的筒形光纤整体冷却装置，其特征在于所述的多个外筒制冷水通道(22)相通形成是一个圆筒形空腔薄壳体，所述的外筒制冷水通道(22)的两端分别是外筒进水口(21)和外筒出水口(23)。
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