内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置及使用方法

摘要

本发明公开了一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置及使用方法，装置包括光透式壳体组件，其包括在同一投影位置各自设置有光透窗口的前侧壳体和后侧壳体、安装于光透窗口的透光片；湍流抑制处理单元，其包括固定安装于前后两侧边缘定位板之间并设有光学元件安装区的光学元件集成定位板；对称式流道散热单元；能够将输入流体处理成为层流状态的层流变换处理单元。在本发明通过采用对称式透光壳体组件，采用对称式散热结构有效减小了散热流体对光学元件面型特征所造成的变形程度，解决了传统散热装置的光学腔仅适用于反射式光学元件及其对应的单侧光反射不适用于高功率激光系统透射式光学元件的散热与控温的技术问题。

权利要求

1.一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置，其特征在于，包括：

光透式壳体组件，其包括在同一投影位置各自设置有光透窗口的前侧壳体（110）和后侧壳体（120）、安装于光透窗口且用于起到流体密闭作用的透光片、与壳体内壁固定连接且在边缘处设有定位边缘（132）用于对安装在透光片安装槽（131）中的透光片起到固定支撑作用的边缘定位板（130）；

湍流抑制处理单元，其包括固定安装于前后两侧边缘定位板（130）之间并设有光学元件安装区（220）的用于定位光学元件的光学元件集成定位板（210）、设置于光学元件集成定位板（210）入口侧边缘的用于防止流体撞击产生较大湍流的弧形分流缘（211）、在光学元件安装区（220）的向下边缘侧均设有用于与光学元件平滑过度连接并能够分别与光学元件集成定位板（210）的前后两侧表面构成同一平面的定位伸出缘（221）；

对称式流道散热单元，其包括对称设置于光学元件集成定位板（210）前后两侧面与前后两侧边缘定位板（130）之间的用于经过风冷散热流体的前侧核心散热流道（301）与后侧核心散热流道（302）；

能够将输入流体处理成为层流状态的层流变换处理单元，所述层流变换处理单元，包括设有气体入口接头（151）的流体入口段（401）；

设于流体入口段（401）下级的处理段的用于对输入流体的流动进行均化调整的整流段（402）；

设于整流段（402）下级的处理段用于消除来流的流动涡流、速度脉动及边界层发展并均匀化速度分布的入口湍流消除段（403）；

设于入口湍流消除段（403）下级的处理段且在前后两侧壳体内壁表面设有逐渐减小从而缩小散热流道的收缩斜向面（4051）的收缩变径加速段（404）；

设于收缩变径加速段（404）下级的处理段并用于对光学元件进行热交换散热的核心散热段（406）。

2.根据权利要求1所述的一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置，其特征在于：所述的层流变换处理单元，包括：设于所述核心散热段（406）的下级处理段并作为动力回收节段用来实现对高速气流的降压与压力恢复从而避免下游流动对上游流场产生干扰的扩型变径减速段（408）与出口湍流消除段（409），所述扩型变径减速段（408）包括在前后两侧壳体内壁表面设有逐渐扩大从而增大散热流道的扩大斜向面（4081）；

设于出口湍流消除段（409）的下级处理段并用于流体输出的流体出口段（410）。

3.根据权利要求2所述的一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置，其特征在于：所述的层流变换处理单元，还包括：设置于收缩变径加速段（404）的下级与核心散热段（406）上级之间的用于缓冲变径加速后的流体状态过渡成为层流状态从而进入核心散入段的入口过渡段（405）。

4.根据权利要求2所述的一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置，其特征在于：所述的层流变换处理单元，还包括：设置于核心散热段（406）的下级与扩型变径减速段（408）上级之间的用于避免直接进入扩压减速段而引起泄压突变进而影响上游流体状态的出口过渡段（407）。

5.根据权利要求2 4其中任意一项所述的一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热~装置，其特征在于，所述的整流段（402）包括：

竖向固定设置并对流道切面全覆盖的多孔片状结构（4021）。

6.根据权利要求5所述的一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置，其特征在于，所述的对称式流道散热单元，还包括：固定连接于光学元件集成定位板（210）与壳体之间的用于控制前侧核心散热流道（301）与后侧核心散热流道（302）之间截面高度的核心流道高度调整块（5）。

7.根据权利要求6所述的一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置，其特征在于：所述层流变换处理单元选用的基材为不锈钢或钛合金。

8.一种如权利要求1‑7中任一项所述的内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：S100:首先根据将光学元件通过可拆式的光学元件集成定位板（210）夹装固定在光学元件安装区（220），通过定位伸出缘（221）确保在固定光学元件的同时，使其表面分别与光学元件集成定位板（210）的前后面处于同一平面，从而防止对流体产生影响，并将光透式壳体组件、湍流抑制处理单元、对称式流道散热单元和层流变换处理单元进行安装固定；

S200:将激光从前光透窗口（111）经过透光片射入下方的光学元件，在激光穿过光学元件从后方穿出后经过后侧壳体（120）中的后光透窗口（121）穿出，完成光学元件透光作业；

S300:因光学元件光吸收会引起的局部热效应与热串扰，从而在光学元件的前后两侧面生热，此时将气体压入装置中，并经过层流变换处理单元，在前侧核心散热流道（301）与后侧核心散热流道（302）之间产生稳定的层流，从而使气体通过直接接触式冷却对光学元件进行高效强化换热，进而通过强迫风冷对流的方式将光学元件的局部最大温升降低至限定值以内，完成散热过程。

9.根据权利要求8所述的一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置的使用方法，其特征在于，所述S300包括如下步骤：S301：首先流体通过整流段、入口湍流消除段为气流流动的均化调整阶段，主要消除来流的流动涡流、速度脉动及边界层发展，使进入加速段之前的入口截面速度分布均匀，流动稳定且为层流；

S302：紧接着，流体进入收缩变径加速段，主要实现对匀速稳定气体的加速，以保证对透光元件进行气体散热时具有足够大的换热系数与换热量；

S303：被处理为层流状态的流体进入核心散热段，主要实现对透光元件的无滞止边框式稳定夹持，同时在透射元件的两侧腔体内实现流体的对称式流动循环散热，通过光学元件两面正对侧板上安装的高透窗口镜进行激光传输，核心散热段为本装置的通光工作段，对光传输质量具有重要意义；

S304：换热后的流体进入扩型变径减速段与出口湍流消除段，以作为动力回收节段，用来实现对高速气流的降压与压力恢复，避免下游流动对上游流场产生干扰，降低系统循环总驱动压力，经过多级层流变换段，使得流体在散热过程中保持层流状态，有效降低了流体对光学折射的影响。

说明书

内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置及使用方法

技术领域

[0001] 本发明属于光学元件散热技术领域，更具体地，涉及一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置及使用方法。

背景技术

[0002] 随着激光装备功率等级的不断提升，其光学系统内部光学元件因膜层或镜体吸收导致的局部最大温升同步增大，造成的光学元件面形变化将会导致激光在传输过程中的波像差及光束指向等发生劣化偏差，将严重影响激光装备的发射光束质量。为了解决光学元件局部过大温升造成的光学元件局部超限面形变化与光传输质量劣化问题，须设计一种可实现高功率激光装备光学元件直接接触式强化散热装置，对下一代高性能激光装备研制具有重要意义。同时，激光装备目前正向更高功率、更高功率密度目标快速发展，在长链路复杂光学系统的传输过程中，因光学元件光吸收引起的局部热效应与热串扰将对整体传输质量起到不可忽视的劣化作用，因此须对此类热效应与热串扰进行有效控制与抑制。

[0003] 为了解决上述相关技术问题，中国实用新型专利CN 209417398 U公开了一种激光用风冷式反射镜腔、镜架装置及激光设备，包括公开了一种激光用风冷式反射镜腔、镜架装置及激光设备，其中，该激光用风冷式反射镜腔包括腔体，一镜筒密封安装于所述腔体内侧中部，所述镜筒用于固定反射镜片，当反射镜片固定安装在所述镜筒上时，将腔体内部分为光路腔和散热腔，所述光路腔和散热腔互不相通，所述光路腔设有至少两个通光孔，以供激光束的入射和出射，所述散热腔上分别设置有进风口和出风口，以形成风冷散热的循环通道；此外，中国实用新型专利CN 213814141 U公开了一种具有风冷结构的激光振镜，包括基板、镜片组件、电机支架组件和通风管，电机支架组件和镜片组件均固定连接于基板，通风管的一端与镜片组件连通，另一端与电机支架组件连通；电机支架组件包括壳体、风扇、散热翅片和固定架；固定架将壳体内部间隔成第一腔室和第二腔室，且第一腔室和第二腔室连通；此外，中国实用新型专利CN 210306303 U公开了一种非金属激光头镜片风冷和镜片防止烟尘污染装置，包括安装架，所述安装架左端固定连接有第一固定安装片，所述第一安装片内部开设有第一透风孔，所述第一安装片右侧固定连接有第一散热风扇，所述安装架右侧固定连接有第二固定安装片，所述第二固定安装片，所述第二固定安装片内部开设有第二透风孔，所述第二固定安装片左侧固定连接有第二散热风扇，所述安装架后端固定连接有定位安装片，所述定位安装片内部开设有定位螺孔。

[0004] 上述专利中所公开的技术方案，均通过风冷散热法对光学元件表面进行了散热处理，但仍存在如下不足之处：（1）不适用于高功率激光系统透射式光学元件的散热与控温，原因在于该设计的光学腔（光传输通道）仅适用于反射式光学元件及其对应的单侧光反射，未设置两侧均为穿透式的光传输通道从而无法满足特殊场合下实验的进行；（2）该风道设计下的循环吹风为单侧过风，该形式对于光学元件而言为非对称流动，由于风压不对称等原因，易造成光学元件的单侧鼓包变形甚至损坏，影响光学元件的面性特性，最终影响光传输质量；（3）由于在风道的设计中，流体在对镜面进行冷却时，由于吹风方向与光学元件的摆放方向垂直，将对吹风形成强力的滞止作用，极易形成局部的湍流而影响局部的气体介质折射率分布的均匀性，从而进一步影响光传输质量；（4）未针对光学元件设计专用流道结构，流体冷却过程中对流体流动状态进行约束与控制，无法保证流体的稳定与均匀流动，不利于光学元件的稳定工作，未能提出一种有效维持流体为层流状态的风冷散热方法。

发明内容

[0005] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置，通过采用对称式透光壳体组件，设置了两侧均为穿透式的光传输通道，并对透光窗口进行精细化密封，不仅防止了流体泄露的同时，起到了稳定并保持流体层流状态的技术效果，而且解决了传统散热装置的光学腔（光传输通道）仅适用于反射式光学元件及其对应的单侧光反射，所导致的不适用于高功率激光系统透射式光学元件的散热与控温的技术问题；所述一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置，包括：

[0006] 光透式壳体组件，其包括在同一投影位置各自设置有光透窗口的前侧壳体和后侧壳体、安装于光透窗口且用于起到流体密闭作用的透光片、与壳体内壁固定连接且在边缘处设有定位边缘用于对安装在透光片安装槽中的透光片起到固定支撑作用的边缘定位板；

[0007] 湍流抑制处理单元，其包括固定安装于前后两侧边缘定位板之间并设有光学元件安装区的用于定位光学元件的光学元件集成定位板、设置于光学元件集成定位板入口侧边缘的用于防止流体撞击产生较大湍流的弧形分流缘、在光学元件安装区的向下边缘侧均设有用于与光学元件平滑过度连接并能够分别与光学元件集成定位板的前后两侧表面构成同一平面的定位伸出缘；

[0008] 对称式流道散热单元，其包括对称设置于光学元件集成定位板前后两侧面与前后两侧边缘定位板之间的用于经过风冷散热流体的前侧核心散热流道与后侧核心散热流道；

[0009] 能够将输入流体处理成为层流状态的层流变换处理单元。

[0010] 进一步的，所述的层流变换处理单元，包括：

[0011] 设有气体入口接头的流体入口段；

[0012] 设于流体入口段下级的处理段的用于对输入流体的流动进行均化调整的整流段；

[0013] 设于整流段下级的处理段用于消除来流的流动涡流、速度脉动及边界层发展并均匀化速度分布的入口湍流消除段；

[0014] 设于入口湍流消除段下级的处理段且在前后两侧壳体内壁表面设有逐渐减小从而缩小散热流道的收缩斜向面的收缩变径加速段；

[0015] 设于收缩变径加速段下级的处理段并用于对光学元件进行热交换散热的核心散热段；

[0016] 设于核心散热段的下级处理段并作为动力回收节段用来实现对高速气流的降压与压力恢复从而避免下游流动对上游流场产生干扰的扩型变径减速段与出口湍流消除段，所述扩型变径减速段包括在前后两侧壳体内壁表面设有逐渐扩大从而增大散热流道的扩大斜向面；

[0017] 设于出口湍流消除段的下级处理段并用于流体输出的流体出口段。

[0018] 进一步的，所述的层流变换处理单元，还包括：

[0019] 设置于收缩变径加速段的下级与核心散热段上级之间的用于缓冲变径加速后的流体状态过渡成为层流状态从而进入核心散入段的入口过渡段。

[0020] 进一步的，所述的层流变换处理单元，还包括：

[0021] 设置于核心散热段的下级与扩型变径减速段上级之间的用于避免直接进入扩压减速段而引起泄压突变进而影响上游流体状态的出口过渡段。

[0022] 进一步的，所述的整流段包括：

[0023] 竖向固定设置并对流道切面全覆盖的多孔片状结构。

[0024] 进一步的，所述的对称式流道散热单元，还包括：

[0025] 固定连接于光学元件集成定位板与壳体之间的用于控制前侧核心散热流道与后侧核心散热流道之间截面高度的核心流道高度调整块。

[0026] 进一步的，所述层流变换处理单元选用的基材为不锈钢或钛合金。

[0027] 一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置的使用方法，包括如下步骤：

[0028] S100:首先根据将光学元件通过可拆式的光学元件集成定位板夹装固定在光学元件安装区，通过定位伸出缘确保在固定光学元件的同时，使其表面分别与光学元件集成定位板的前后面处于同一平面，从而防止对流体产生影响，并将光透式壳体组件、湍流抑制处理单元、对称式流道散热单元和层流变换处理单元进行安装固定；

[0029] S200:将激光从前光透窗口经过透光片射入下方的光学元件，在激光穿过光学元件从后方穿出后经过后侧壳体中的后光透窗口穿出，完成光学元件透光作业；

[0030] S300:因光学元件光吸收会引起的局部热效应与热串扰，从而在光学元件的前后两侧面生热，此时将气体压入装置中，并经过层流变换处理单元，在前侧核心散热流道与后侧核心散热流之间产生稳定的层流，从而使气体通过直接接触式冷却对光学元件进行高效强化换热，进而通过强迫风冷对流的方式将光学元件的局部最大温升降低至限定值以内，完成散热过程。

[0031] 进一步的，所述S300包括如下步骤：

[0032] S301：首先流体通过整流段、入口湍流消除段为气流流动的均化调整阶段，主要消除来流的流动涡流、速度脉动及边界层发展，使进入加速段之前的入口截面速度分布均匀，流动稳定且为层流；

[0033] S302：紧接着，流体进入收缩变径加速段，主要实现对匀速稳定气体的加速，以保证对透光元件进行气体散热时具有足够大的换热系数与换热量；

[0034] S303：被处理为层流状态的流体进入核心散热段，主要实现对透光元件的无滞止边框式稳定夹持，同时在透射元件的两侧腔体内实现流体的对称式流动循环散热，通过光学元件两面正对侧板上安装的高透窗口镜进行激光传输，核心散热段为本装置的通光工作段，对光传输质量具有重要意义；

[0035] S304：换热后的流体进入扩型变径减速段与出口湍流消除段，以作为动力回收节段，用来实现对高速气流的降压与压力恢复，避免下游流动对上游流场产生干扰，降低系统循环总驱动压力，经过多级层流变换段，使得流体在散热过程中保持层流状态，有效降低了流体对光学折射的影响。

[0036] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

[0037] 1.本发明的在此基础之上，通过采用对称式透光壳体组件，设置了两侧均为穿透式的光传输通道，并对透光窗口进行精细化密封，不仅防止了流体泄露的同时，起到了稳定并保持流体层流状态的技术效果，而且解决了传统散热装置的光学腔（光传输通道）仅适用于反射式光学元件及其对应的单侧光反射，所导致的不适用于高功率激光系统透射式光学元件的散热与控温的技术问题；

[0038] 2.本发明的在此基础之上，设计了针对对称式透光结构所引发光学元件的生热特点，设置了针对光学元件的前后两侧面进行对称式均匀散热的前侧核心散热流道和后侧核心散热流道，从而解决了由于单侧过风，对光学元件表面产生的非对称流动，导致的风压不对称，进而造成光学元件的单侧鼓包变形甚至损坏、降低光传输质量的技术问题，采用对称式散热结构有效减小了散热流体对光学元件面型特征所造成的变形程度，散热均匀度明显提高；

[0039] 3.本发明的一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置,通过对定位光学元件的光学元件集成定位板进行湍流抑制处理，设置了用于降低局部凸起结构引起的滞止流效应甚至局部涡旋的弧形分流缘，且在光学元件安装区的向下边缘侧均设有用于与光学元件平滑过度连接并能够分别与光学元件集成定位板的前后两侧表面构成同一平面的定位伸出缘，确保了流体经过光学元件两侧核心散热流道中流体的层流状态不会被光学元件定位结构所影响，从而保证了流体的光折射率为常量，减小了由于风冷散热流体对光透性能产生的干扰；

[0040] 4.本发明的一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置,通过整流段、入口湍流消除段为气流流动的均化调整阶段，主要消除来流的流动涡流、速度脉动及边界层发展，使进入加速段之前的入口截面速度分布均匀，流动稳定且为层流；收缩加速段主要实现对匀速稳定气体的加速，以保证对透光元件进行气体散热时具有足够大的换热系数与换热量；核心散热段主要实现对透光元件的无滞止边框式稳定夹持，同时在透射元件的两侧腔体内实现流体的对称式流动循环散热，通过光学元件两面正对侧板上安装的高透窗口镜进行激光传输；核心散热段为本装置的通光工作段，对光传输质量具有重要意义；扩压减速段与出口湍流消除段为动力回收节段，用来实现对高速气流的降压与压力恢复，避免下游流动对上游流场产生干扰，降低系统循环总驱动压力，经过多级层流变换段，使得流体在散热过程中保持层流状态，有效降低了流体对光学折射的影响。

附图说明

[0041] 图1为本发明实施例一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置的整体结构示意图；

[0042] 图2为本发明实施例一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置的整体爆炸结构示意图；

[0043] 图3为本发明实施例一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置的单向剖切面整体结构示意图；

[0044] 图4为本发明实施例一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置的双向剖切面整体结构示意图；

[0045] 图5为本发明实施例一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置的局部放大图A；

[0046] 图6为本发明实施例一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置的局部放大图B；

[0047] 图7为本发明实施例一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置的局部放大图C；

[0048] 图8为本发明实施例一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置的总体使用方法流程图；

[0049] 图9为本发明实施例一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置的S300使用方法流程图。

[0050] 在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1‑光透式壳体组件、110‑前侧壳体、111‑前光透窗口、120‑后侧壳体、121‑后光透窗口、122‑连接侧壁、130‑边缘定位板、131‑透光片安装槽、132‑定位边缘、140‑入口侧壳体、141‑安装凸块、150‑入口接头定位板、151‑入口接头、160‑出口侧壳体、161‑出口接头、2‑湍流抑制处理单元、210‑光学元件集成定位板、211‑弧形分流缘、212‑可分离式拼接板、220‑光学元件安装区、221‑定位伸出缘、3‑对称式流道散热单元、301‑前侧核心散热流道、302‑后侧核心散热流道、4‑层流变换处理单元、401‑流体入口段、402‑整流段、4021‑多孔片状结构、403‑入口湍流消除段、404‑收缩变径加速段、405‑入口过渡段、4051‑收缩斜向面、406‑核心散热段、407‑出口过渡段、408‑扩型变径减速段、4081‑扩大斜向面、409‑出口湍流消除段、410‑流体出口段、5‑核心流道高度调整块。

具体实施方式

[0051] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

[0052] 如图1 4所示，在本发明实施例中，所述的一种内腔对称可调式透射光学元件风冷~散热装置，包括：

[0053] 光透式壳体组件，其包括在同一投影位置各自设置有光透窗口的前侧壳体110和后侧壳体120、安装于光透窗口且用于起到流体密闭作用的透光片、与壳体内壁固定连接且在边缘处设有定位边缘132用于对安装在透光片安装槽131中的透光片起到固定支撑作用的边缘定位板130；

[0054] 湍流抑制处理单元，其包括固定安装于前后两侧边缘定位板130之间并设有光学元件安装区220的用于定位光学元件的光学元件集成定位板210、设置于光学元件集成定位板210入口侧边缘的用于防止流体撞击产生较大湍流的弧形分流缘211、在光学元件安装区220的向下边缘侧均设有用于与光学元件平滑过度连接并能够分别与光学元件集成定位板
210的前后两侧表面构成同一平面的定位伸出缘221；

[0055] 对称式流道散热单元，其包括对称设置于光学元件集成定位板210前后两侧面与前后两侧边缘定位板130之间的用于经过风冷散热流体的前侧核心散热流道301与后侧核心散热流道302；

[0056] 能够将输入流体处理成为层流状态的层流变换处理单元。

[0057] 在本发明实施例中，通过采用对称式透光壳体组件，设置了两侧均为穿透式的光传输通道，并对透光窗口进行精细化密封，不仅防止了流体泄露的同时，起到了稳定并保持流体层流状态的技术效果，而且解决了传统散热装置的光学腔（光传输通道）仅适用于反射式光学元件及其对应的单侧光反射，所导致的不适用于高功率激光系统透射式光学元件的散热与控温的技术问题；

[0058] 在此基础之上，设计了针对对称式透光结构所引发光学元件的生热特点，设置了针对光学元件的前后两侧面进行对称式均匀散热的前侧核心散热流道和后侧核心散热流道，从而解决了由于单侧过风，对光学元件表面产生的非对称流动，导致的风压不对称，进而造成光学元件的单侧鼓包变形甚至损坏、降低光传输质量的技术问题，采用对称式散热结构有效减小了散热流体对光学元件面型特征所造成的变形程度，散热均匀度明显提高；

[0059] 与此同时，对定位光学元件的光学元件集成定位板进行湍流抑制处理，设置了用于降低局部凸起结构引起的滞止流效应甚至局部涡旋的弧形分流缘，且在光学元件安装区的向下边缘侧均设有用于与光学元件平滑过度连接并能够分别与光学元件集成定位板的前后两侧表面构成同一平面的定位伸出缘，确保了流体经过光学元件两侧核心散热流道中流体的层流状态不会被光学元件定位结构所影响，从而保证了流体的的光折射率为常量，减小了由于风冷散热流体对光透性能产生的干扰。

[0060] 使用时，首先根据将光学元件通过可拆式的光学元件集成定位板210夹装固定在光学元件安装区220，通过定位伸出缘221确保在固定光学元件的同时，使其表面分别与光学元件集成定位板210的前后面处于同一平面，从而防止对流体产生影响，并将光透式壳体组件、湍流抑制处理单元、对称式流道散热单元和层流变换处理单元进行安装固定；紧接着，将激光从前光透窗口111经过透光片射入下方的光学元件，在激光穿过光学元件从后方穿出后经过后侧壳体120中的后光透窗口121穿出，完成光学元件透光作业；紧接着，因光学元件光吸收会引起的局部热效应与热串扰，从而在光学元件的前后两侧面生热，此时将气体压入装置中，并经过层流变换处理单元，在前侧核心散热流道301与后侧核心散热流道302之间产生稳定的层流，从而使气体通过直接接触式冷却对光学元件进行高效强化换热，进而通过强迫风冷对流的方式将光学元件的局部最大温升降低至限定值以内，完成散热过程。

[0061] 如图3 图7所示，在本发明实施例中，所述的层流变换处理单元，包括：~

[0062] 设有气体入口接头151的流体入口段401；

[0063] 设于流体入口段401下级的处理段的用于对输入流体的流动进行均化调整的整流段402；

[0064] 设于整流段402下级的处理段用于消除来流的流动涡流、速度脉动及边界层发展并均匀化速度分布的入口湍流消除段403；

[0065] 设于入口湍流消除段403下级的处理段且在前后两侧壳体内壁表面设有逐渐减小从而缩小散热流道的收缩斜向面4051的收缩变径加速段404；

[0066] 设于收缩变径加速段404下级的处理段并用于对光学元件进行热交换散热的核心散热段406；

[0067] 设于核心散热段406的下级处理段并作为动力回收节段用来实现对高速气流的降压与压力恢复从而避免下游流动对上游流场产生干扰的扩型变径减速段408与出口湍流消除段409，所述扩型变径减速段408包括在前后两侧壳体内壁表面设有逐渐扩大从而增大散热流道的扩大斜向面4081；

[0068] 设于出口湍流消除段409的下级处理段并用于流体输出的流体出口段410。

[0069] 在本发明实施例中，通过整流段、入口湍流消除段为气流流动的均化调整阶段，主要消除来流的流动涡流、速度脉动及边界层发展，使进入加速段之前的入口截面速度分布均匀，流动稳定且为层流；收缩加速段主要实现对匀速稳定气体的加速，以保证对透光元件进行气体散热时具有足够大的换热系数与换热量；核心散热段主要实现对透光元件的无滞止边框式稳定夹持，同时在透射元件的两侧腔体内实现流体的对称式流动循环散热，通过光学元件两面正对侧板上安装的高透窗口镜进行激光传输；核心散热段为本装置的通光工作段，对光传输质量具有重要意义；扩压减速段与出口湍流消除段为动力回收节段，用来实现对高速气流的降压与压力恢复，避免下游流动对上游流场产生干扰，降低系统循环总驱动压力，经过多级层流变换段，使得流体在散热过程中保持层流状态，有效降低了流体对光学折射的影响。

[0070] 如图3 图4所示，在本发明实施例中，所述的层流变换处理单元，还包括：~

[0071] 设置于收缩变径加速段404的下级与核心散热段406上级之间的用于缓冲变径加速后的流体状态过渡成为层流状态从而进入核心散入段的入口过渡段405。

[0072] 如图3 图4所示，在本发明实施例中，所述的层流变换处理单元，还包括：~

[0073] 设置于核心散热段406的下级与扩型变径减速段408上级之间的用于避免直接进入扩压减速段而引起泄压突变进而影响上游流体状态的出口过渡段407。

[0074] 如图3 图4所示，在本发明实施例中，所述的整流段402包括：~

[0075] 竖向固定设置并对流道切面全覆盖的多孔片状结构4021。

[0076] 如图2所示，在本发明实施例中，所述的对称式流道散热单元，还包括：

[0077] 固定连接于光学元件集成定位板210与壳体之间的用于控制前侧核心散热流道301与后侧核心散热流道302之间截面高度的核心流道高度调整块5。

[0078] 如图2 图4所示，在本发明实施例中，所述层流变换处理单元选用的基材为包括但~不限于不锈钢或钛合金等基材，从而保证装置的高强度、高稳定状态。

[0079] 如图8所示，在本发明实施例中，一种内腔对称可调式透射光学元件风冷散热装置的总体使用方法，包括如下步骤：

[0080] S100:首先根据将光学元件通过可拆式的光学元件集成定位板210夹装固定在光学元件安装区220，通过定位伸出缘221确保在固定光学元件的同时，使其表面分别与光学元件集成定位板210的前后面处于同一平面，从而防止对流体产生影响，并将光透式壳体组件、湍流抑制处理单元、对称式流道散热单元和层流变换处理单元进行安装固定；

[0081] S200:将激光从前光透窗口111经过透光片射入下方的光学元件，在激光穿过光学元件从后方穿出后经过后侧壳体120中的后光透窗口121穿出，完成光学元件透光作业；

[0082] S300:因光学元件光吸收会引起的局部热效应与热串扰，从而在光学元件的前后两侧面生热，此时将气体压入装置中，并经过层流变换处理单元，在前侧核心散热流道301与后侧核心散热流道302之间产生稳定的层流，从而使气体通过直接接触式冷却对光学元件进行高效强化换热，进而通过强迫风冷对流的方式将光学元件的局部最大温升降低至限定值以内，完成散热过程。

[0083] 如图9所示，在上述步骤S300中，还包括如下步骤：

[0084] S301：首先流体通过整流段、入口湍流消除段为气流流动的均化调整阶段，主要消除来流的流动涡流、速度脉动及边界层发展，使进入加速段之前的入口截面速度分布均匀，流动稳定且为层流；

[0085] S302：紧接着，流体进入收缩变径加速段，主要实现对匀速稳定气体的加速，以保证对透光元件进行气体散热时具有足够大的换热系数与换热量；

[0086] S303：被处理为层流状态的流体进入核心散热段，主要实现对透光元件的无滞止边框式稳定夹持，同时在透射元件的两侧腔体内实现流体的对称式流动循环散热，通过光学元件两面正对侧板上安装的高透窗口镜进行激光传输，核心散热段为本装置的通光工作段，对光传输质量具有重要意义；

[0087] S304：换热后的流体进入扩型变径减速段与出口湍流消除段，以作为动力回收节段，用来实现对高速气流的降压与压力恢复，避免下游流动对上游流场产生干扰，降低系统循环总驱动压力，经过多级层流变换段，使得流体在散热过程中保持层流状态，有效降低了流体对光学折射的影响

[0088] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。