CN215681228U - 光纤激光器散热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤激光器散热结构。其中，包括：光纤激光器的基座，设置在光纤激光器的基座上的通风槽和导热块，以及设置在基座表面的安装槽；通风槽为U型通槽，其两端的槽口延伸至基座的侧端面；导热块安装在基座的通风槽两端的槽口所在的侧端面上，导热块在与通风槽两端的槽口对应的位置开设有通气口；在通风槽的进气槽口一侧设置有进气风扇，在通风槽的出气槽口一侧设置有出气风扇，进气风扇用于向通风槽内输送气流，出气风扇用于将通风槽内气流抽出；安装槽用于固定发热光学器件。本实用新型解决了光纤激光器散热较差导致的工作效率低的技术问题，实现了风冷型激光器散热的闭环管理。

Description

光纤激光器散热结构

技术领域

本实用新型涉及光纤激光器技术领域，具体而言，涉及一种光纤激光器散热结构。

背景技术

激光具有高方向性、高单色性、高相干性、高亮度以及能量高等诸多特点，被广泛地应用于工业加工、现代生物医药、激光通信、激光光谱分析、国防军事等领域，尤其在工业加工中，工程技术人员利用其激光的高能量及高方向性等特点，对物质材料进行非接触特种加工作业，如激光打标、激光焊接、激光切割、激光熔覆、激光清洗等，相对于传统加工方法，大幅度提高了加工精度和强度。

光纤激光器作为一种可以获得高功率及接近衍射极限光束的理想光源的激光器，具有峰值能量高、可靠性好、光束质量高等优点，是利用激光技术进行工业加工的集成设备的核心光源。但是目前中小功率光纤激光器的电光效率为30％左右，即大部分的功率均转化为热能，热量的积累使光纤激光器内部光器件工作效率降低，甚至可以造成光器件的过热损毁，直接影响光纤激光器的可靠性。因此，光纤激光器需要进行热量消散，以保证光纤激光器的正常工作。

现有的光纤激光器的散热方式主要有两种：半导体制冷片(TEC)和风冷。采用半导体制冷片的方式需要首先增加TEC制冷的控制，由此导致激光器整体的控制***增加，可靠性降低。其次，TEC贴片制冷会造成光器件局部的温差过大出现结露现象，容易造成光器件的损坏；再者，利用TEC制冷必然使光纤激光器整体的功耗增大，不利于提高光纤激光器的电光转换率。而采用风冷的散热方式，是在光纤激光器启动后，散热风扇就随之开启，即使使用环境温度较低，散热风扇依旧开启，控制灵活性较差。且目前光纤激光器的基座都采用平板结构，风扇带来的冷却气流不能流通，光纤激光器内部的热量无法及时排出，且离风扇较远的地方散热较差，散热不均匀。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种光纤激光器散热结构，以至少解决光纤激光器散热较差导致的工作效率低的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种光纤激光器的散热结构，包括：光纤激光器的基座，设置在光纤激光器的基座上的通风槽和导热块，以及设置在上述基座表面的安装槽；上述通风槽为U型通槽，其两端的槽口延伸至上述基座的侧端面；上述导热块安装在上述基座的上述通风槽两端的槽口所在的侧端面上，上述导热块在与上述通风槽两端的槽口对应的位置开设有通气口；在上述通风槽的进气槽口一侧设置有进气风扇，在上述通风槽的出气槽口一侧设置有出气风扇，上述进气风扇用于向上述通风槽内输送气流，上述出气风扇用于将上述通风槽内气流抽出；上述安装槽用于固定发热光学器件。

进一步地，上述安装槽设置有多个，每一个上述安装槽内均嵌入有温度传感器。

进一步地，上述通风槽设置多个，且多个上述通风槽呈包围式多层级设置。

进一步地，上述导热块的上述通气口内均设置有呈等间距排列的扇叶结构。

进一步地，上述安装槽底部涂抹有导热材料。

进一步地，上述温度传感器与上述光纤激光器的控制处理器连接，上述控制处理器用于根据上述温度传感器发送的监测温度值控制调整上述进气风扇与上述出气风扇的状态和转速。

进一步地，在上述温度传感器的监测温度值大于等于预设温度阈值的情况下，上述控制处理器控制上述进气风扇与上述出气风扇进入工作状态，同时将上述进气风扇与上述出气风扇的转速调整为与上述监测温度值对应的转速值；在上述温度传感器的监测温度值小于上述预设温度阈值的情况下，上述控制处理器控制上述进气风扇与上述出气风扇进入待机状态。

在本实用新型实施例中，采用在光纤激光器的基座上开设U型通风槽，利用U型槽对基座进行风冷散热，同时在通风槽的槽口设置导热块加快进气槽口和出气槽口的热量交换，并且安装进气风扇和出气风扇，利用进气风扇和出气风扇在通风槽内形成贯穿的气流，避免散热不均匀同时提高散热效率，利用通风槽基于基座对光纤激光器进行均衡散热的方式，通过利用进气风扇和出气风扇在通风槽内形成气流，达到了利用气流对基座进行风冷降温，从而达到对光纤激光器进行散热的目的，从而实现了光纤激光器内处于光器件较为适合高效率工作的温度的技术效果，通过提供一个加工难度低、散热效果好、散热效率高的散热结构，以解决光纤激光器散热较差导致的工作效率低的技术问题，实现了风冷型激光器散热的闭环管理。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的一种可选的光纤激光器的散热结构的示意图；

图中，1，基座；2，通风槽；3，导热块；4，进气风扇；5，出气风扇；6，第一传感器；7，第二传感器；8，第三传感器；9，激光泵浦源安装槽；10，光纤固定槽；11，光学器件安装槽。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本实用新型实施例，提供了一种光纤散热器的散热结构。参照图1所示，光纤散热器的散热结构包括：光纤激光器的基座1，设置在光纤激光器的基座1上的通风槽2和导热块3，以及设置在基座1表面的安装槽。基座1是光纤激光器的基座，基座1可以但不限于是不锈钢材质的矩形板材。在基座1的内部开设通风槽2，通风槽2为U型通槽，通风槽2两端的槽口位于U型开口方向，且其两端的槽口延伸至基座1的侧端面。通风槽2在长度上覆盖了基座1的长度或宽度。通风槽2设置多个，且多个通风槽2呈包围式多层级设置。每一个通风槽2的两个槽口分别作为进气槽口和出气槽口，具体的设置并不做限定，但是多个通风槽2的多个进气槽口与多个出气槽口分列于所在基座1的侧端面的两侧，即多个通风槽2的进气槽口与出气槽口的设置一致。多个通风槽2在宽度上覆盖了基座1的另一个维度，即宽度或长度，从而使得通风槽2能够尽可能的覆盖基座1，通过多个通风槽2呈U型设置，以较小的加工难度构成较好的风冷散热效果。

导热块3安装在基座1的通风槽2两端的槽口所在的侧端面上，以辅助通风槽2的进气槽口和出气槽口的热量交互。导热块3可以是大于或等于基座1侧端面的不锈钢块，通过螺钉与基座1进行硬链接。导热块3在与通风槽2两端的槽口对应的位置开设有通气口。导热块3在多个通风槽2对应的多个进气槽口和多个出气槽口对应的位置均设置有通气口。通气口的形状在此不做限定，优选通气口截面在尺寸上大于通风槽2的槽口截面的形状和尺寸，以利于通风槽2内气流的顺畅进出。导热块3的通气口内均设置有呈等间距排列的扇叶结构，利用扇叶结构加大导热块3与通风槽2的进气槽口和出气槽口的进出气流的接触面积，从而提高通风槽2的进气槽口与出气槽口的热量交换效率。

导热块3在远离基座1的一侧安装有进气风扇4和出气风扇5。在通风槽2的进气槽口一侧设置进气风扇4，在通风槽2的出气槽口一侧设置出气风扇5，进气风扇4用于向通风槽2内输送气流，出气风扇5用于将通风槽2内气流抽出。进气风扇4和出气风扇5在数量上均可以设置不止一个。进气风扇4的安装位置与进气槽口的位置对应，出气风扇5的安装位置与出气槽口的位置对应。一个进气风扇4可以对应多个进气槽口，一个出气风扇5可以对应多个出气槽口。利用进气风扇4送入冷风，利用出气风扇5抽出通风槽2内的热气，形成气流循环，以通过气流的流动实现散热降温的效果。

安装槽设置在基座1用于固定发热光学器件的表面。安装槽设置有多个，多个安装槽的形状和尺寸可以不相同，按照需要安装的光学器件进行具体设置。安装槽底部涂抹有导热材料，导热材料可以但不限于是导热硅脂。利用导热硅脂将光学器件工作产生的热量传递给基座1，从而利用通风槽2对基座1进行风冷散热，以实现降低光学器件工作环境温度，使得光学器件处于工作效率较高的环境温度。

安装槽可以但不限于包括和设置为三类：激光泵浦源安装槽9，光纤固定槽10，光学器件安装槽11，每一类安装槽均可以根据需要设置多个。激光泵浦源安装槽9用于固定激光泵浦源，光纤固定槽10用于固定光纤，光学器件安装槽11用于安装其他所需光学器件。

每一个安装槽内均嵌入有温度传感器，用于监测安装槽内光学器件的环境温度。温度传感器可以选用DS18B20型号。在安装槽包括激光泵浦源安装槽9，光纤固定槽10，光学器件安装槽11的情况下，可以将第一温度传感器6嵌入激光泵浦源安装槽9，将第二温度传感器7嵌入光纤固定槽10，将第三温度传感器8嵌入光学器件安装槽11。

每一个温度传感器均与光纤激光器的控制处理器连接，控制处理器用于根据温度传感器发送的监测温度值控制调整进气风扇4与出气风扇5的状态和转速。温度传感器发送的监测温度值可以但不限于是根据多个温度传感器发送的监测温度值的最大值，多个温度传感器发送的检测温度值的平均值，多个温度传感器发送的监测温度值的最小值，从而根据监测温度值控制调整进气风扇4与出气风扇5的状态和转速。

在控制处理器中设置预设温度阈值。在温度传感器的监测温度值大于等于预设温度阈值的情况下，控制处理器控制进气风扇4与出气风扇5进入工作状态，同时将进气风扇4与出气风扇5的转速调整为与监测温度值对应的转速值。在温度传感器的监测温度值小于预设温度阈值的情况下，控制处理器控制进气风扇4与出气风扇5进入待机状态。待机状态的风扇不转动，转速为零。

将进气风扇4与出气风扇5的转速调整为与监测温度值对应的转速值可以是控制处理器根据监测温度值确定对应的脉冲宽度调制(PWM)值，从而根据PWM值确定对应的模拟值，从而确定模拟值对应的转速，将进气风扇4和出气风扇5的转速调整为相应的转速。通过温度传感器监测的温度值进行进气风扇4和出气风扇5的控制调整，从而实现在光学器件温度较高时，通过进气风扇4和出气风扇5在通风槽2内形成循环气流，利用冷气流将热气流带出，形成气流循环，以实现风冷散热，在光学器件温度不高，即处于较适宜的工作温度时，停止进气风扇4和出气风扇5的转动，对光纤激光器的工作环境温度进行动态平衡调控，使得光纤激光器的工作环境温度始终处于最佳的温度，解决由于散热差导致的工作效率低的问题。同时，利用控制处理器根据温度传感器监测的温度值对进气风扇4和出气风扇5进行状态控制和风速调整以实现风冷型激光器散热的闭环管理。

在本申请所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的结构实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种光纤激光器散热结构，其特征在于，包括：光纤激光器的基座(1)，设置在光纤激光器的基座(1)上的通风槽(2)和导热块(3)，以及设置在所述基座(1)表面的安装槽；

所述通风槽(2)为U型通槽，其两端的槽口延伸至所述基座(1)的侧端面；

所述导热块(3)安装在所述基座(1)的所述通风槽(2)两端的槽口所在的侧端面上，所述导热块(3)在与所述通风槽(2)两端的槽口对应的位置开设有通气口；

在所述通风槽(2)的进气槽口一侧设置有进气风扇(4)，在所述通风槽(2)的出气槽口一侧设置有出气风扇(5)，所述进气风扇(4)用于向所述通风槽(2)内输送气流，所述出气风扇(5)用于将所述通风槽(2)内气流抽出；

所述安装槽用于固定发热光学器件。

2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述安装槽设置有多个，每一个所述安装槽内均嵌入有温度传感器。

3.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述通风槽(2)设置多个，且多个所述通风槽(2)呈包围式多层级设置。

4.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述导热块(3)的所述通气口内均设置有呈等间距排列的扇叶结构。

5.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述安装槽底部涂抹有导热材料。

6.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，所述温度传感器与所述光纤激光器的控制处理器连接，所述控制处理器用于根据所述温度传感器发送的监测温度值控制调整所述进气风扇(4)与所述出气风扇(5)的状态和转速。

7.根据权利要求6所述的散热结构，其特征在于：

在所述温度传感器的监测温度值大于等于预设温度阈值的情况下，所述控制处理器控制所述进气风扇(4)与所述出气风扇(5)进入工作状态，同时将所述进气风扇(4)与所述出气风扇(5)的转速调整为与所述监测温度值对应的转速值；

在所述温度传感器的监测温度值小于所述预设温度阈值的情况下，所述控制处理器控制所述进气风扇(4)与所述出气风扇(5)进入待机状态。

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