[发明专利]一种用于侧面泵浦高平均功率圆棒激光晶体的微细尺度相变冷却集成化系统

权利要求书

1.一种用于侧面泵浦高平均功率圆棒激光晶体的微细尺度相变冷却集成化系统，其特征在于：所述的微细尺度相变冷却集成化结构主要包括激光晶体圆棒、石英玻璃套管、环形蒸发空间、两端的密封端帽、储液室、流体分布控制元件、蒸汽管路、冷凝液回流管路、微沟槽冷凝器、薄膜温度传感器、控制线路、系统冷源等。

2.根据权力要求1所述的激光晶体圆棒，其特征在于：激光晶体圆棒为Nd:YAG或Yb:YAG晶体，激光晶体圆棒靠近冷凝液回流管路的一端键合了不掺杂YAG晶体。微细尺度相变冷却结构直接集成到激光晶体圆棒表面。

3.根据权力要求2所述的微细尺度相变冷却结构，其特征在于：集成于激光晶体圆棒表面的微细尺度相变冷却结构是指各种截面形状的纵向微槽群，微槽截面形状包括三角形、矩形、梯形及可加工成型的其他截面形状，截面形状的特征尺度在0.2～2.0mm之间，微槽间距在0.2～2.0mm之间。

4.根据权力要求1所述的石英玻璃套管，其特征在于：所述的石英玻璃套管与激光晶体圆棒同轴布置，并与激光晶体表面构成环形蒸发器空间。泵浦光源透过石英玻璃管射入激光晶体圆棒。

5.根据权力要求1所述的圆棒激光晶体两端密封端帽，其特征在于：所述的两端密封端帽采用铝、铜等金属材料，端帽中包含有储液室、流体分布控制元件、密封结构及蒸汽出口和冷凝液回流入口，保证蒸发器稳定运行。

6.根据权利要求5所述的储液室，其特征在于：所述的储液室设置在与冷凝液回流管路相连的密封端帽内，储液室内放置了流体分布及控制元件。流体分布控制元件和激光晶体圆棒表面微槽群构成的毛细驱动泵，驱动回流冷凝液从储液室流向微槽群。

7.根据权利要求5所述的流体分布控制元件，其特征在于：所述的流体分布控制元件由非均匀孔系结构的多孔金属烧结而成，孔隙度在40～50％，孔径范围为微米至百微米量级，在保证液体渗透性的同时，满足液体均匀分布所需的毛细性能，保证系统稳定运行。

8.根据权力要求1所述的蒸汽管路和冷凝液回流管路，其特征在于：所述的蒸汽管路和冷凝液回流管路采用低导热系数的Perfluoralkoxy聚氨酯软管，减少热损，同时可调节液位差。

9.根据权力要求1所述的微沟槽冷凝器，其特征在于：所述的微沟槽冷凝器为逆流式冷凝器，冷凝腔为薄矩形空腔，腔体内表面开设了许多纵向微沟槽。腔体外表面设置了纵向微肋片群，整个腔体及外表面微肋片群置于水套内，冷却水从下往上流动，与相变工质形成逆流。冷凝器上端面上设置有抽真空接口，用以抽真空、灌液、密封。

10.根据权力要求1所述的薄膜温度传感器及控制电路，其特征在于：所述的薄膜温度传感器置于冷凝液出口处，随时监控冷凝液温度，输出相应信号至控制线路，控制线路根据信号适时调整冷却水系统，达到恒温控制冷却系统的目的。