一种激光器出光稳定性管理方法、装置及其系统与流程

本申请涉及激光器，更具体地，涉及一种激光器出光稳定性管理方法、装置及其系统。

背景技术：

1、目前，由于激光器的功率越来越大，热流密度也随之增高，传统的外接冷水机系统逐渐无法满足其高热流密度的散热需求。直冷激光器可以很好的解决高热流密度问题。

2、直冷激光器是将激光器和直冷制冷系统集成在一起，现有直冷制冷系统包括依次相连通的蒸发器、压缩机、冷凝器和节流元件，冷媒在蒸发器、压缩机、冷凝器和节流元件中循环流动，泵浦源及其相关光学器件与蒸发器紧密贴合安装，冷媒在蒸发器内蒸发，与泵浦源进行热交换，从而实现对泵浦源等器件的冷却。

3、然而，当环境温度较低，且激光器的热负荷需求较低时，蒸发器的温度会过低，影响激光器的出光稳定性，如果蒸发器的温度继续下降，甚至引发激光器因低温告警而停机。

技术实现思路

1、本申请的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种激光器出光稳定性管理方法、装置及其系统，解决低环境温度、低热负荷工况下因蒸发器温度过低而影响激光器正常运行的问题。

2、为实现上述目的，本申请的一种技术方案如下：

3、一种激光器出光稳定性管理方法，所述激光器包括用于形成直冷冷却回路的蒸发器、压缩机、冷凝器和第二节流元件，所述直冷冷却回路用于供冷媒流通，所述直冷冷却回路还包括设置于所述蒸发器和压缩机之间的第一节流元件，所述蒸发器与所述激光器的发热部件进行热交换，所述管理方法包括以下步骤：

4、s1、获取所述蒸发器的温度；

5、s2、获取所述压缩机和所述冷凝器的风机的转速；

6、s3、当所述蒸发器的温度小于第一预设温度范围的最小值，且所述压缩机和所述冷凝器的风机的转速均达到最小预设转速时，下调所述第一节流元件的冷媒流量。

7、作为优选方案，还包括：

8、当所述蒸发器的温度大于所述第一预设温度范围的最大值时，上调所述压缩机的转速和/或上调所述冷凝器的风机转速；

9、当所述蒸发器的温度处于所述第一预设温度范围，控制所述直冷冷却回路维持目前状态；

10、当所述蒸发器的温度小于所述第一预设温度范围的最小值，且所述压缩机和/或所述冷凝器的风机的转速未处于所述最小预设转速时，下调所述压缩机的转速和/或下调所述冷凝器的风机转速，直至所述最小预设转速。

11、作为优选方案，在s1之前，还包括：获取所述激光器的使用环境温度和当前出光功率，判断所述激光器是否处于低温低负荷工况，当所述激光器处于所述低温低负荷工况时，启动所述管理方法。

12、作为优选方案，下调所述第一节流元件的冷媒流量，包括：

13、当所述压缩机和所述冷凝器的风机的转速都处于所述最小预设转速时，判断所述蒸发器的温度是否在第二预设温度范围，并根据所述蒸发器的温度调节所述第一节流元件的冷媒流量。

14、作为优选方案，当所述蒸发器的温度在所述第二预设温度范围内时，下调所述第一节流元件的冷媒流量，直至所述蒸发器的温度变化维持在第一预设温度变化值；

15、当所述蒸发器的温度小于所述第二预设温度范围的最小值时，下调所述第一节流元件的冷媒流量，直至所述蒸发器的温度变化在第二预设温度变化值，且所述蒸发器的温度大于第三预设温度。

16、作为优选方案，当所述蒸发器的温度在所述第二预设温度范围内时，以第一速度下调所述第一节流元件的冷媒流量；

17、当所述蒸发器的温度小于所述第二预设温度范围的最小值时，以第二速度下调所述第一节流元件的冷媒流量。

18、作为优选方案，所述第二速度大于所述第一速度。

19、作为优选方案，所述第一节流元件和所述第二节流元件分别采用电子膨胀阀或开度可调节阀。

20、作为本申请的又一方面，还提出一种激光器出光稳定性管理装置，所述管理装置包括包括用于形成直冷冷却回路的蒸发器、第一节流元件、压缩机、冷凝器和第二节流元件，所述第一节流元件位于所述蒸发器的出口侧，所述第二节流元件位于所述蒸发器的进口侧，冷媒依次在所述蒸发器、所述第一节流元件、所述压缩机、所述冷凝器和所述第二节流元件中循环流动，所述蒸发器与激光器的发热部件进行热交换。

21、作为本申请的再一方面，还提出一种激光器出光稳定性管理系统，所述管理系统包括激光器、冷水机以及控制器，所述冷水机与所述激光器的直冷冷却回路通过管路连接，所述控制器设置于所述激光器内部，以用于执行上述任一项所述的管理方法。

22、实施本申请实施例，将具有如下有益效果：

23、本申请实施例通过在蒸发器的出口侧增加第一节流元件，当蒸发器的温度过低时，通过关小第一节流元件的开度来提高蒸发器内的蒸发压力，从而提高蒸发温度或阻止蒸发温度继续下降，避免蒸发器温度过低，能够改善激光器在低温低负荷工况下的出光稳定性，还能减少激光器因低温告警而发生停机的现象，拓宽了直冷激光器的低温适应性。

技术特征：

1.一种激光器出光稳定性管理方法，所述激光器包括用于形成直冷冷却回路的蒸发器、压缩机、冷凝器和第二节流元件，所述直冷冷却回路用于供冷媒流通，其特征在于，所述直冷冷却回路还包括设置于所述蒸发器和压缩机之间的第一节流元件，所述蒸发器与所述激光器的发热部件进行热交换，所述管理方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的管理方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的管理方法，其特征在于，在s1之前，还包括：获取所述激光器的使用环境温度和当前出光功率，判断所述激光器是否处于低温低负荷工况，当所述激光器处于所述低温低负荷工况时，启动所述管理方法。

4.根据权利要求1所述的管理方法，其特征在于，下调所述第一节流元件的冷媒流量，包括：

5.根据权利要求4所述的管理方法，其特征在于，当所述蒸发器的温度在所述第二预设温度范围内时，下调所述第一节流元件的冷媒流量，直至所述蒸发器的温度变化维持在第一预设温度变化值；

6.根据权利要求5所述的管理方法，其特征在于，当所述蒸发器的温度在所述第二预设温度范围内时，以第一速度下调所述第一节流元件的冷媒流量；

7.根据权利要求6所述的管理方法，其特征在于，所述第二速度大于所述第一速度。

8.根据权利要求1所述的管理方法，其特征在于，所述第一节流元件和所述第二节流元件分别采用电子膨胀阀或开度可调节阀。

9.一种激光器出光稳定性管理装置，其特征在于，所述管理装置包括用于形成直冷冷却回路的蒸发器、第一节流元件、压缩机、冷凝器和第二节流元件，所述第一节流元件位于所述蒸发器的出口侧，所述第二节流元件位于所述蒸发器的进口侧，冷媒依次在所述蒸发器、所述第一节流元件、所述压缩机、所述冷凝器和所述第二节流元件中循环流动，所述蒸发器与激光器的发热部件进行热交换。

10.一种激光器出光稳定性管理系统，其特征在于，所述管理系统包括激光器、冷水机以及控制器，所述冷水机与所述激光器的直冷冷却回路通过管路连接，所述控制器设置于所述激光器内部，以用于执行权利要求1-8任一项所述的管理方法。

技术总结
本申请公开了一种激光器出光稳定性管理方法、装置及其系统，激光器包括用于形成直冷冷却回路的蒸发器、第一节流元件、压缩机、冷凝器和第二节流元件，该管理方法具体包括以下步骤：获取蒸发器的温度；获取压缩机和冷凝器的风机的转速；当蒸发器的温度小于第一预设温度范围的最小值，且压缩机和所述冷凝器的风机的转速均达到最小预设转速时，下调第一节流元件的冷媒流量。本申请通过控制第一节流元件的工作状态以控制直冷板内的工作压力，进而调节蒸发器中冷媒流量，确保蒸发器的温度不会影响激光器的正常出光，大大提升了激光器的低温适应性。本申请可以解决低环境温度、低热负荷工况下因蒸发器温度过低而影响激光器正常运行的问题。

技术研发人员：蒋峰,杨德权,钟文锋,王磊,张兴达
受保护的技术使用者：深圳市创鑫激光股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/17