[发明专利]用于一体机风冷小功率固体激光器的内置循环被动冷却模组及方法

说明书

本发明涉及一种用于一体机风冷小功率固体激光器的内置循环被动冷却模组及方法，包括模组座，所述模组座顶部设置有用于安装激光器的冷却底板，所述冷却底板内设置有S型水道，所述模组座内设置有与S型水道热水出口连通的水泵和与水泵连通的水冷盘，水冷盘出口与S型水道的冷水入口连通，所述模组座一侧侧壁上设置有出风口，所述模组座内靠近出风口处设置有水冷盘风扇组，所述水冷盘设置在水冷盘风扇组和出风口之间，所述模组座上设置有用于控制水冷盘风扇组工作的供电接口；本发明利用大风量风扇及水冷盘，并加装内置循环水装置，使装有激光器的冷却底板达到有效且均匀的散热，使置于冷却底板上的小功率固体激光器达到动态稳定状态。

技术领域

本发明属于用激光束加工，例如焊接，切割，打孔的技术领域，具体是适用于小功率风冷固体激光器的一体机的紧凑型被动冷却模组。

背景技术

全固态激光器中对激光晶体冷却方式大体可分为三种方式：“液冷、半导体制冷、风冷传导散热”。

其中液冷可以通过控制液体温度和流量来达到较好的冷却效果，其以恒温水作为冷却方式，需要一台单独的激光水冷机提供冷却；增加的激光水冷机除了在成本方面没有优势，还会在湿度要求较高的环境下无法满足要求。

半导体(TEC)制冷需要在半导体制冷片基础上加散热片风扇制冷的方式，这种方式制冷温度精度控制的较好，但要增加温控电路等相关设备，增加了激光器整体体积，并且半导体制冷所用的半导体制冷片可使用时间较短，长时间使用半导体制冷片易损坏，不适合工业产品的实际应用。

水冷和半导体制冷的方式一般制冷温度低于室温，在实际使用中常常会使晶体表面局部温度低于室温，遇空气中的冷空气易结雾，在激光器运行时容易损坏晶体表面，缩减激光器使用寿命；另外在端面泵浦激光器中，由于各种制冷方式的局限性，只能依赖侧面制冷，激光晶体沿激光运行垂直的切面上中间到边缘有较高的温度差，随之而引起的热透镜效应使激光束输出光模式变差。

全风冷散热工业激光器的优点是结构简单，运行稳定，使用寿命长，特别适用于较差环境下的长时间运行，高稳定使用；并且全风冷散热方式可以减小激光棒沿光路垂直方向切面中间到边缘的温度差，减轻热透镜效应对激光输出光束带来的不利影响，进而改善激光器光束输出质量。

中国发明专利申请号为ZL200910253670,专利名称为：全风冷散热的双泵浦双晶体激光器，该专利公开了一种全风冷散热的双泵浦双晶体激光器其包含风冷散热装置、第一激光晶体、第二激光晶体、第一激光晶体夹具、第二激光晶体夹具和带有散热出口的壳体，其中，风冷散热装置主要由风扇和散热片组成，所述的第一激光晶体夹具和第二激光晶体夹具上设有用于夹持激光晶体的安置槽孔，所述的第一激光晶体夹具和第二激光晶体夹具固定在散热片上，所述的安置槽孔纵向剖面为菱形，菱形对角线与放置在安置槽孔上的激光晶体的C轴一致，所述的第一和第二激光晶体外形与安置槽孔相匹配，所述的安置槽孔出口横切面呈喇叭形状，其工作时，激光晶体产生的热能以热传导方式通过激光晶体的四个接触面传导到晶体夹具上，晶体夹具再将热传导到激光器外壳的底板上，传导出的热量由激光器外壳下部的风扇直接吹底板下方的散热片，将热量最终带出激光器，传到周围空气中，已达到对激光晶体的有效冷却。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于一体机风冷小功率固体激光器的内置循环被动冷却模组及方法，该用于一体机风冷小功率固体激光器的内置循环被动冷却模组及方法利用大风量风扇及水冷盘，并加装内置循环水装置，使装有激光器的冷却底板达到有效且均匀的散热，使置于冷却底板上的小功率固体激光器达到动态稳定状态。