[发明专利]一种大尺寸板条激光器晶体的液体冷却装置

权利要求书

1.一种大尺寸板条激光器晶体的液体冷却装置，其特征在于，所述装置包括包覆板条激光器晶体的两个流体腔体结构件，两个流体腔体结构件均设置有入水端和出水端，冷却液由入水端进入两个流体腔体结构件后能等份地分别进入板条激光器晶体两侧面的冷却工作区域；

两个流体腔体结构件具有对称性，两大面换热的水流与换热效率的参数完全相同，在包覆板条激光器晶体的两大面上分别形成两个镜像、且相同的水路通道，通过导引冷却水流高速通过泵浦光作用区域，带走所积累的热量；

每个流体腔体结构件包括有比例分水器、导流通道、蓄水过渡腔、流体变径注入窗口，其中：

所述比例分水器通过调节主进水管道后端连接的分水阀门，控制包覆板条激光器晶体两大面水流的流量，进而控制两大面水流的冷却能力；当板条激光器晶体出现垂直两大面方向的温度分布偏移现象时，通过所述比例分水器控制两边冷却液的流量，将偏移的温度分布进行补偿，以控制到中间对称的状态，优化晶体热分布；

所述蓄水过渡腔位于入水端，用于缓存进水；

所述导流通道一端连接所述蓄水过渡腔，另一端连接所述流体变径注入窗口；

所述流体变径注入窗口为一段弧形导水结构，在高速水流由所述导流通道进入工作区域与板条激光器晶体侧面接触前，会通过所述弧形导水结构，减小流体流动矢量与板条激光器晶体表面的夹角，控制流体动压损失以及流体冲击对板条激光器晶体造成的不良震动影响。

2.根据权利要求1所述大尺寸板条激光器晶体的液体冷却装置，其特征在于，将所述装置所形成的水路通道分为水流注入口段、紊乱流场缓冲段、通道截面压缩水流加速段、近切向弧形导水挡板、窄截面层流直接对流换热段以及出口段，其中：

经过紊乱流场缓冲段、通道截面压缩水流加速段的高速流体，在窄截面层流直接对流换热段的流场将达到均匀，这不仅提供了均匀的冷却效果，同时保证了泵浦光的良好通过；

通过对窄截面层流直接对流换热段内流体的流速控制，使流场处于主流层流、边界层湍流的状态，利用主流层流均匀流场的特性保证整体换热的均匀性，利用边界层湍流流场的状态，提高边界层换热速度，提升整体换热效率。

3.根据权利要求1所述大尺寸板条激光器晶体的液体冷却装置，其特征在于，所述装置采用纵向强制对流冷却技术，在垂直于zigzag光束平面上贴近板条激光器晶体表面的换热区域部分，沿该方向的流场具有一致性，该一致性在于流速、厚度、流动状态、流动矢量方向；

应用这一策略能够保持板条激光器晶体垂直于zigzag光路平面上温度场的均匀性，同时结合zigzag光路布置方案能够有效地通过积分的方式抵消板条激光器晶体zigzag平面内的不良热效应，如此一来，在种子光传输的过程中，垂直于传输平面上的两维方向的畸变均受到了良好控制。

4.根据权利要求1所述大尺寸板条激光器晶体的液体冷却装置，其特征在于，

在满足通光的要求下对泵光注入窗口、包覆板条激光器晶体的两大面主动引入一定的粗糙度，利用粗糙表面增强边界层内的湍流强度，增强湍流换热。