一种碟片激光器的水冷装置的制作方法

本技术属于碟片激光器，具体涉及一种碟片激光器的水冷装置。

背景技术：

1、1960年，第一台红宝石激光器的问世，引领了固体激光器发展的崭新时代，固体激光器因其小型化、能量转换率高、频率稳定性高等优点，在工业、医疗、科研等领域，有着广泛的应用前景。

2、然而，激光器的热效应问题，一直是阻碍其向高功率、高能量发展的主要因素。研究人员对于热效应的解决，使用了多种手段，一方面，可以通过改变增益介质的形状，如板条激光器、碟片激光器、光纤激光器等；另一方面，优化晶体与换热结构间的结合方式，如风冷式、浸液式、包覆式等，以提高激光器的散热效率。此外，利用冲击射流进行壁面换热的技术，现在广泛应用在电子元件和发动机壁面的冷却以及各种材料、食品、药物的加热、冷却、干燥上，与其他换热技术相比，冲击射流换热的优势在于相对较大的换热效率，能方便而较精确地通过控制流动参数或者流场区域的几何结构来调整换热系数以满足不同实际工程需要，但是，在换热循环过程中存在以下缺陷：

3、1)、由于在流体的循环中，流体接触碟片后会回流至流体中，因此，换热效率无法实现最佳；

4、2)、流体与碟片的接触存在多角度，因此，很容易导致碟片晶体在设计温度内的曲率无法一致，而且也会影响碟片晶体的安装牢固度，同时碟片晶体的位置及朝向稳定性存在明显不足。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的碟片激光器的水冷装置。

2、为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案如下：

3、一种碟片激光器的水冷装置，其包括安装盘、碟片、水冷部件，安装盘上形成自厚度方向贯穿自身的流道，碟片垂直流道且通过外接部拆装于流道一端部所在安装盘上；水冷部件包括能够自流道另一端部插入的水冷管、水冷接头以及回流接头，其中水冷管包括与碟片垂直的管体、形成在管体内端部的管端、形成在管体外端部的管口，管端与碟片隔开设置，且管端上形成有与碟片垂直延伸的通孔；管口与安装盘密封连接并与水冷接头连通；流道与管体之间形成回流腔，回流接头与回流腔连通。

4、优选地，管端与碟片之间平行设置。这样一来，所形成的间隔距离相等，同时，自通孔流出的水冷介质流量大于自回流接头排除的水冷介质流量，使得水冷介质是以一定压力冲击到热沉后表面，提高散热效率。

5、根据本实用新型的一个具体实施和优选方面，在管端内部还形成分流模块，其中分流模块有多个，且多个分流模块将水冷管的内端腔体均匀划分。使得流体相对均衡且垂直冲向碟片。

6、优选地，各分流模块与管端垂直设置。方便成型，同时减少分流阻力。

7、在一些具体实施方式中，回流腔包括自管端向水冷接头呈外径逐渐变大的主环腔体、将主环腔体与流道远离碟片端部安装腔体相连的辅环腔体，其中辅环腔体的外径小于主环腔体的内径，管口与安装腔体的外端密封连接。在此，通过主环腔体和辅环腔体的径向变化以满足快速和一定压力下实施回流。

8、优选地，回流接头自安装腔体的一侧与之连通。

9、根据本实用新型的又一个具体实施和优选方面，主环腔体包括由内向外依次分布的第一腔体、第二腔体、第三腔体，其中第一腔体和第三腔体为圆柱形腔体，第二腔体呈由内向外逐步变大的锥台行腔体。通过不同腔体大小变化，以满足快速回流之需要，同时，第一腔体的布局更有利于冲击碟片的流体能够快速且均匀的进入回流，然后，最大程度上避免冲出流体和回流的流体产生干扰。

10、优选地，外接部包括内套体、抵触弹簧，其中内套体上形成碟片安装槽，且内套体螺旋拆装于安装盘上，抵触弹簧两端部分别抵触在碟片和安装盘上。

11、进一步的，外接部还包括将所述内套体和所述安装盘连接部分形成保护的外套体。

12、此外，在安装盘上还设有与其他部件连接且能够调整安装盘角度和位置的调节部件，其中碟片随着安装盘变化同步改变角度朝向和位置。通过改变调节角度和位置，可以精确改变碟片晶体的朝向，以匹配激光器腔模，实现激光器功率、模式等的优化。

13、至于调节部件采用球头连接件和弹性连接件的配合，在球头连接件所形成的转动下实施角度调整(微调)，在弹性连接件的相对松紧下实现位置的微调。具体的，弹性连接件经特殊设计及工艺处理，能够长时间保证应有的弹力且具有较强的恢复力和更强的耐久力，即调整前后，都能改善碟片的位置及朝向的相对稳定性。

14、由于以上技术方案的实施，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

15、现有激光器的碟片换热循环过程中，不仅在流体的循环中，流体接触碟片后会回流至流体中；而且流体与碟片的接触存在多角度，很容易导致碟片晶体在设计温度内的曲率无法一致，而且也会影响碟片晶体的安装牢固度，同时碟片的位置及朝向稳定性存在明显不足。而本申请通过激光器水冷装置进行整体设计巧妙地解决了现有结构的各种不足。采用该水冷装置后，先通过与碟片垂直的流体冲向碟片，然后自碟片周向所对应的回流通道进行回流，以完成碟片的热交换，因此，本实用新型一方面能够有效的将冲击流体和回流流体形成相对分隔，避免两者之间存在干扰，进一步提升换热效率；另一方面在均衡且垂直流体冲击下，这种近似一维结构的散热方式，能够高效带走碟片的表面热量，极大降低晶体热效应，提高激光器性能，同时碟片晶体在设计温度内的曲率能够保持一致，而且碟片晶体的位置及朝向稳定性好。

技术特征：

1.一种碟片激光器的水冷装置，其包括安装盘、碟片、水冷部件，其特征在于：所述安装盘上形成自厚度方向贯穿自身的流道，所述碟片垂直于所述流道且通过外接部拆装于所述流道一端部所在所述安装盘上；所述水冷部件包括能够自所述流道另一端部插入的水冷管、水冷接头以及回流接头，其中所述水冷管包括与所述碟片垂直的管体、形成在所述管体内端部的管端、形成在所述管体外端部的管口，所述管端与所述碟片隔开设置，且所述管端上形成有与所述碟片垂直延伸的通孔；所述管口与所述安装盘密封连接并与所述水冷接头连通；所述流道与所述管体之间形成回流腔，所述回流接头与所述回流腔连通。

2.根据权利要求1所述的碟片激光器的水冷装置，其特征在于：所述管端与所述碟片之间平行设置；和/或，自所述通孔流出的水冷介质流量大于自所述回流接头排除的水冷介质流量。

3.根据权利要求1或2所述的碟片激光器的水冷装置，其特征在于：在所述管端内部还形成分流模块，其中所述分流模块有多个，且多个所述分流模块将所述水冷管的内端腔体均匀划分。

4.根据权利要求3所述的碟片激光器的水冷装置，其特征在于：各分流模块与所述管端垂直设置。

5.根据权利要求1所述的碟片激光器的水冷装置，其特征在于：所述回流腔包括自所述管端向所述水冷接头呈外径逐渐变大的主环腔体、将所述主环腔体与所述流道远离所述碟片端部安装腔体相连的辅环腔体，其中所述辅环腔体的外径小于所述主环腔体的内径，所述的管口与所述安装腔体的外端密封连接。

6.根据权利要求5所述的碟片激光器的水冷装置，其特征在于：所述回流接头自所述安装腔体的一侧与之连通。

7.根据权利要求5所述的碟片激光器的水冷装置，其特征在于：所述主环腔体包括由内向外依次分布的第一腔体、第二腔体、第三腔体，其中所述第一腔体和所述第三腔体为圆柱形腔体，所述第二腔体呈由内向外逐步变大的锥台行腔体。

8.根据权利要求1所述的碟片激光器的水冷装置，其特征在于：所述外接部包括内套体、抵触弹簧，其中所述内套体上形成碟片安装槽，且所述内套体螺旋拆装于所述安装盘上，所述抵触弹簧两端部分别抵触在所述碟片和所述安装盘上。

9.根据权利要求8所述的碟片激光器的水冷装置，其特征在于：所述外接部还包括将所述内套体和所述安装盘连接部分形成保护的外套体。

10.根据权利要求1所述的碟片激光器的水冷装置，其特征在于：在所述的安装盘上还设有与其他部件连接且能够调整所述安装盘角度和位置的调节部件，其中所述碟片随着所述安装盘变化同步改变角度朝向和位置。

技术总结本技术涉及碟片激光器的水冷装置，其包括安装盘、碟片、水冷部件，水冷部件包括水冷管、水冷接头以及回流接头。本技术一方面能够有效的将冲击流体和回流流体形成相对分隔，避免两者之间存在干扰，进一步提升换热效率；另一方面在均衡且垂直流体冲击下，这种近似一维结构的散热方式，能够高效带走碟片的表面热量，极大降低晶体热效应，提高激光器性能，同时碟片晶体在设计温度内的曲率能够保持一致，而且碟片晶体的位置及朝向稳定性好。技术研发人员：颜永振,申泽,刘备受保护的技术使用者：苏州中辉激光科技有限公司技术研发日：20231228技术公布日：2024/7/25