[实用新型]适用于全固态激光器的紧凑型水、风混合制冷装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及全固态激光器冷却技术，特别涉及一种综合了水冷却技术和风冷却技术各自优点，适用于高、中、低不同输出功率、不同波长的全固态激光器的紧凑型水、风混合制冷装置。

背景技术

近年来，全固态激光器以其可输出激光波长范围广、输出功率高、稳定性好、光束质量好、绿色环保等优点，倍受青睐，国内外发展十分迅速。目前，全固态激光器的冷却方式分为传统的水冷却和风冷却两种。传统的水冷却方式的优点是温度控制精度高(温控精度±0.1℃)、能够达到高输出功率激光器制冷量的要求，但是存在需要使用高耗能(500-5000瓦)的压缩机、水冷箱体积庞大(0.1-1.5立方米)、笨重(20-100公斤)、功耗高、价格昂贵(5000-30000元人民币)、噪音大、结构复杂等缺点，不利于便携移动尤其是无法满足军事快速、灵活作战的后勤保障要求；传统的风冷却方式的优点是体积小(0.008-0.012立方米)、功耗低(100-200瓦)、重量轻(2-5公斤)、成本低(200-500元)、易操作、无噪音、无需液态冷却液等优点，但是存在温度控制精度差(温控精度±3-5℃)、不能满足高质量、高输出功率技术要求等缺点。以传统风冷为冷却方式的全固态激光器，虽然系统简单灵活、成本低、移动方便，但是温度控制的稳定性差，不能满足中高功率、高光束质量、高稳定性的激光输出要求，因此极大的限制了全固态激光器的应用范围。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种适用于全固态激光器的紧凑型水、风混合制冷装置，以克服现有全固态激光器单独使用水冷却方式或风冷却方式所出现的不足。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种全固态激光器水、风混合制冷装置，包括水冷却部件、风冷却部件和温度/电源控制电路，其中水冷却部件利用冷却水对激光晶体或非线性光学晶体直接制冷，温度/电源控制电路实时监测和控制冷却水温度，并控制风冷却部件对冷却水实施制冷，所述的冷却水为无固体沉淀物的液态水。

水冷却部件由激光晶体/非线性光学晶体(11)、水管(9)、小型水泵(14)、小型水箱(1)连接构成，利用在其内部循环、且达到标定温度的冷却水对激光晶体/非线性光学晶体(11)实施水冷却。

风冷却部件由TEC半导体致冷模块(2)、散热片(3)、小型风扇(4)、温度传感器(5)连接构成。TEC半导体致冷模块(2)衔接小型水箱(1)和散热片(3)。TEC半导体致冷模块(2)的制冷面与小型水箱(1)的水平面紧密结合，同时其制热面与散热片(3)的水平面紧密结合。当吸收了由激光晶体/非线性光学晶体(11)产生大量热量的冷却水的温度超过标定温度时的，TEC半导体致冷模块(2)开始工作，其制冷面快速冷却小型水箱(1)中的冷却水，同时散热片(3)将TEC半导体致冷模块(2)的制热面产生的热量传递至空气中，并利用小型风扇(4)加速散热片(3)的散热，直至小型水箱(1)中的冷却水温度达到标定温度，TEC半导体致冷模块(2)停止工作。

TEC半导体致冷模块(2)设置于小型水箱(1)与散热片(3)之间，小型水箱(1)中的冷却水的标定温度通过温度传感器(5)由电源控制电路(7)实施预先设定，冷却水的实时温度通过温度传感器(5)由温度/电源控制电路(7)实施监测，温度/电源控制电路(7)显示冷却水的实际温度和标定温度。

所述的TEC半导体致冷模块(2)单个体积为40×40×4mm³，额定电压为14V，额定制冷功率为72W，冷热面最大温差60℃，多个TEC半导体致冷模块(2)彼此之间通过串联的方式，由温度/电源控制电路(7)输出的直流电源驱动。

温度设定/电源控制部件由温度/电源控制电路(7)、温度传感器(5)、电源数据线(6)构成。小型水箱(1)中的冷却水的标定温度通过温度传感器(5)由温度/电源控制电路(7)实施预先设定；温度/电源控制电路(7)通过电源数据线(6)与温度传感器(5)连接，以实施监测小型水箱(1)中冷却水的温度，并控制TEC半导体致冷模块(2)的工作状态(开始和停止)、工作电流大小和制冷时间长短；通过温度/电源控制电路(7)可以显示冷却水实际温度和标定温度，标定温度可以设置在16-28℃范围之内。

通过改变小型水箱(1)的容积、散热片的有效散热面积、TEC半导体致冷模块(2)的数量、小型水泵(14)的抽运功率，可以对高、中、低不同输出功率级别的全固态激光器实施有效的风、水混合冷却。