本發(fā)明屬于光學(xué)元件溫控技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種啁啾體布拉格光柵冷卻系統(tǒng)及冷卻方法。

背景技術(shù)：

啁啾體布拉格光柵是一種光柵周期沿光束傳播方向逐漸變化的反射式體布拉格光柵，這個特點使得不同波長在刻錄在光柵內(nèi)部的不同平面進行反射，能夠進行高功率超快激光脈沖(ps/fs)的展寬與壓縮。由于在光束傳播的方向上光柵的周期逐漸發(fā)生變化，當(dāng)光從一個方向入射時，激光脈沖將在時間上進行展寬；當(dāng)光沿著相反方向傳播時，激光脈沖將在時間上被壓縮。

啁啾體布拉格光柵為長方體結(jié)構(gòu)，兩個端面為通光面，光從一個端面入射，然后再反射從該端面輸出。當(dāng)高功率激光束在啁啾體布拉格光柵中傳輸時，材料對光會有一定的吸收，從而會伴隨熱量的產(chǎn)生，以及由于材料的散射、衍射等原因，也會造成體布拉格光柵溫度的升高。然而，過高的溫度會嚴(yán)重影響啁啾體布拉格光柵的使用性能，因而需要對啁啾體布拉格光柵進行散熱冷卻。

現(xiàn)有的冷卻技術(shù)一般是采用自然散熱冷卻和主動冷卻兩種方式，主動冷卻目前主要采用風(fēng)刀對其側(cè)面進行吹掃冷卻，冷卻效率比較低。對于高功率特別是百瓦以上激光功率時，現(xiàn)有的冷卻方式難以滿足啁啾體布拉格光柵的溫度控制要求，從而嚴(yán)重影響光束質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的種種不足，為了解決上述問題，發(fā)明人根據(jù)啁啾體布拉格光柵的結(jié)構(gòu)特征，現(xiàn)提出一種高效緊湊的冷卻效率高的啁啾體布拉格光柵冷卻系統(tǒng)及冷卻方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種啁啾體布拉格光柵冷卻系統(tǒng)，包括：

冷卻主板，所述冷卻主板的頂部設(shè)有開口，其內(nèi)部設(shè)有用于容納啁啾體布拉格光柵的空腔，所述啁啾體布拉格光柵的兩端貫穿冷卻主板；

位于空腔內(nèi)的2個導(dǎo)流板，所述2個導(dǎo)流板將所述空腔依次分隔為第一腔、冷卻腔和第二腔，所述啁啾體布拉格光柵位于冷卻腔內(nèi)，所述導(dǎo)流板上沿著啁啾體布拉格光柵的長度方向設(shè)有導(dǎo)流縫；

蓋板，所述蓋板位于開口處，用于密封冷卻主板；

位于冷卻主板上的注水口及出水口，所述注水口與第一腔連通，所述出水口與第二腔連通。

進一步，所述導(dǎo)流板與蓋板相垂直，所述導(dǎo)流板包括平行設(shè)置的第一導(dǎo)流板和第二導(dǎo)流板。

進一步，所述啁啾體布拉格光柵與2個導(dǎo)流板的間距均為d1，所述啁啾體布拉格光柵與冷卻腔的底壁、蓋板的間距均為d2，且d1＝d2。

進一步，所述導(dǎo)流縫的寬度為d3，且d3＝2d1＝2d2。

進一步，所述導(dǎo)流縫的寬度d3為1mm～10mm。

進一步，所述蓋板表面與開口相接處設(shè)有第一密封圈，所述冷卻主板與啁啾體布拉格光柵的貫穿相接處設(shè)有第二密封圈。

進一步，還包括位于冷卻主板外側(cè)的2個側(cè)板，所述2個側(cè)板分別位于冷卻主板與啁啾體布拉格光柵的貫穿相接處。

進一步，所述啁啾體布拉格光柵的兩端分別貫穿側(cè)板，所述側(cè)板與冷卻主板通過連接件連接。

另，本發(fā)明還提供一種啁啾體布拉格光柵冷卻系統(tǒng)的冷卻方法，包括如下步驟：

s1：冷卻水經(jīng)注水口注入第一腔中；

s2：冷卻水經(jīng)過第一導(dǎo)流板上的導(dǎo)流縫匯聚成均勻的長條形水流，并注入冷卻腔中；

s3：長條形水流經(jīng)啁啾體布拉格光柵的側(cè)面流過，對啁啾體布拉格光柵進行冷卻；

s4：對啁啾體布拉格光柵進行冷卻后的水流經(jīng)過第二導(dǎo)流板上的導(dǎo)流縫再次匯聚成均勻的長條形水流，并注入第二腔中，經(jīng)出水口排出。

本發(fā)明的有益效果是：

1、在冷卻主板內(nèi)部設(shè)置空腔，將啁啾體布拉格光柵置于空腔內(nèi)進行冷卻，并用蓋板和側(cè)板進行密封，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，同時，利用導(dǎo)流板將空腔分隔成3個腔，鑒于啁啾體布拉格光柵為長方體結(jié)構(gòu)，利用導(dǎo)流縫將冷卻水整形成均勻的長條水流，增強冷卻均勻性，提高冷卻效率。

2、空腔內(nèi)注入冷卻水，采用水冷結(jié)構(gòu)，制冷量大，同時，冷卻水循環(huán)制冷，冷卻效率高，效果顯著，適用于百瓦以上高功率激光。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)俯視示意圖；

圖2是本發(fā)明的側(cè)視示意圖；

圖3是本發(fā)明的導(dǎo)流縫結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的蓋板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的空腔中冷卻水路示意圖。

附圖中：1-冷卻主板、101-第一腔、102-冷卻腔、103-第二腔、2-導(dǎo)流板、201-第一導(dǎo)流板、202-第二導(dǎo)流板、203-導(dǎo)流縫、3-啁啾體布拉格光柵、4-側(cè)板、5-連接件、6-第二密封圈、7-蓋板、8-第一密封圈、9-視窗、10-注水口、11-出水口；

圖5中箭頭方向表示冷卻水的流向。

具體實施方式

為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其它類同實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護的范圍。此外，以下實施例中提到的方向用詞，例如“上”“下”“左”“右”等僅是參考附圖的方向，因此，使用的方向用詞是用來說明而非限制本發(fā)明創(chuàng)造。

實施例一：

如圖1-4所示，一種啁啾體布拉格光柵冷卻系統(tǒng)，包括冷卻主板1、2個導(dǎo)流板2和蓋板7，所述冷卻主板1的頂部設(shè)有開口，其內(nèi)部設(shè)有用于容納啁啾體布拉格光柵3的空腔，為了增強啁啾體布拉格光柵3的穩(wěn)定性，所述啁啾體布拉格光柵3的兩端分別貫穿冷卻主板1，也就是說，啁啾體布拉格光柵3與冷卻主板1貫穿相接，且所述貫穿相接處設(shè)有第二密封圈6，增強空腔的密封性。

所述2個導(dǎo)流板2平行設(shè)置，并將所述空腔依次分隔為第一腔101、冷卻腔102和第二腔103，所述啁啾體布拉格光柵3位于冷卻腔102內(nèi)，鑒于啁啾體布拉格光柵3為長方體結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流板2上沿著啁啾體布拉格光柵3的長度方向設(shè)有導(dǎo)流縫203，也就是說，所述第一腔101、冷卻腔102和第二腔103分別通過導(dǎo)流縫203連通。所述冷卻主板1上的注水口10及出水口11，其中，注水口10與第一腔101連通，出水口11與第二腔103連通。

所述蓋板7位于開口處，用于密封冷卻主板1，為了進一步增加密封性，所述蓋板7表面與開口相接處設(shè)有第一密封圈8，同時，蓋板7上開有視窗9，以觀察空腔中的冷卻過程。另外，所述冷卻主板1外側(cè)設(shè)有2個側(cè)板4，所述2個側(cè)板4分別位于冷卻主板1與啁啾體布拉格光柵3的貫穿相接處，對啁啾體布拉格光柵3的兩端面進行密封，所述啁啾體布拉格光柵3的兩端分別貫穿側(cè)板4，所述側(cè)板4與冷卻主板1通過連接件5連接，所述連接件5優(yōu)選為螺栓。

所述導(dǎo)流板2與蓋板7相垂直，所述導(dǎo)流板2包括第一導(dǎo)流板201和第二導(dǎo)流板202，為了增強冷卻均勻度，所述啁啾體布拉格光柵3與第一導(dǎo)流板201、第二導(dǎo)流板202的間距均為d1，所述啁啾體布拉格光柵3與冷卻腔102的底壁、蓋板7的間距均為d2，且d1＝d2，所述導(dǎo)流縫203的寬度為d3，且d3＝2d1＝2d2，所述導(dǎo)流縫的寬度d3為1mm～10mm，同時，為保證冷卻腔102內(nèi)的水壓，導(dǎo)流縫203的面積小于入注水口10及出水口11的面積，以滿足啁啾體布拉格光柵3對冷卻水量的要求。

實施例二：

如圖1-5所示，本實施例與實施例一相同的部分不再贅述，采用所述啁啾體布拉格光柵冷卻系統(tǒng)的冷卻方法，包括如下步驟：

s1：冷卻水經(jīng)注水口10注入第一腔101中；

s2：冷卻水經(jīng)過第一導(dǎo)流板201上的導(dǎo)流縫203，導(dǎo)流縫203沿著啁啾體布拉格光柵3的長度方向設(shè)置，水流沿著啁啾體布拉格光柵3的長度方向形成長條狀，也就是說，冷卻水匯聚成均勻的長條形水流，并注入冷卻腔102中，制冷量大；

s3：長條形水流經(jīng)啁啾體布拉格光柵3的側(cè)面流過，對啁啾體布拉格光柵3的不同側(cè)面進行冷卻，以降低其溫度；

s4：對啁啾體布拉格光柵3進行冷卻后的水流經(jīng)過第二導(dǎo)流板202上的導(dǎo)流縫203再次匯聚成均勻的長條形水流，并注入第二腔103中，經(jīng)出水口11排出，冷卻水循環(huán)制冷，冷卻效率高且效果顯著，適用于百瓦以上高功率激光。

通過在冷卻主板1內(nèi)部設(shè)置空腔，將啁啾體布拉格光柵3置于空腔內(nèi)進行冷卻，并用蓋板7和側(cè)板4進行密封，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，同時，利用導(dǎo)流板2將空腔分隔成3個腔，鑒于啁啾體布拉格光柵3為長方體結(jié)構(gòu)，利用導(dǎo)流縫203將冷卻水整形成均勻的長條水流，增強冷卻均勻性，提高冷卻效率。另外，采用水冷結(jié)構(gòu)，具有制冷量大、冷卻效率高的特點，適用于百瓦以上高功率激光。

本實施例中，激光功率為100w，啁啾體布拉格光柵3的尺寸為5mm*5mm*20mm，d1＝d2＝0.5mm，啁啾體布拉格光柵3的溫度為30℃，而采用傳統(tǒng)的風(fēng)冷方式，啁啾體布拉格光柵3的溫度為80℃，也就是說，本發(fā)明的冷卻效果顯著，適用于百瓦以上高功率激光。

實施例三：

本實施例與實施例二相同的部分不再贅述，不同的是：

激光功率為120w，啁啾體布拉格光柵3的尺寸為10mm*10mm*50mm，d1＝d2＝1mm，啁啾體布拉格光柵3的溫度為32℃，而采用傳統(tǒng)的風(fēng)冷方式，啁啾體布拉格光柵3的溫度為85℃，再次說明：本發(fā)明的冷卻效果顯著，適用于百瓦以上高功率激光。

以上已將本發(fā)明做一詳細說明，以上所述，僅為本發(fā)明之較佳實施例而已，當(dāng)不能限定本發(fā)明實施范圍，即凡依本申請范圍所作均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋范圍內(nèi)。