CN101882753B - 大功率激光二极管热沉 - Google Patents
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Abstract
一种大功率激光二极管热沉，包括第一模块和第二模块联结在一起，第一模块的内侧中部周边设有供放置压圈的压圈限位槽，在该压圈限位槽之内依次设有横向的第一矩形凹槽、第二矩形凹槽和第三矩形凹槽并分别与该第一模块外侧的上端、中间、下端分别设置供冷却液进出的第一进液通道、出液通道、第二进液通道相通；所述的第二模块的内侧中部纵向地设有微通道，该微通道与所述的第一模块的内侧相贴合并分别与所述的第一矩形凹槽、第二矩形凹槽和第三矩形凹槽相通，该第二模块的外侧有供激光二极管模块贴附的结构。本发明可以满足大功率激光二极管阵列冷却的需求，提高了激光二极管冷却的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及激光二极管，特别使一种大功率激光二极管热沉。
背景技术
随着激光二极管技术的日趋成熟以及激光二极管在泵浦源方面不可取代的巨大优势，激光二极管的使用日趋广泛，激光振荡器和放大器尤其是激光放大器对激光二极管的功率需求越来越大，目前单条峰值功率已经达400w左右。若干条激光二极管组成激光二极管阵列模块，从而满足能量需求，在产生所需大能量的泵浦光的同时必然产生大量废热，因而要合适的高效率的热沉来冷却激光二极管，保证激光二极管温度的稳定性，避免激光二极管温度漂移而导致激光二极管性能(如中心波长漂移、发散角变化等)的改变。
目前，多数情况下，激光二极管的冷却热沉均采用一边进液一边出液的方法，对激光二极管温度要求不高的情况下可以使用，若是要求比较高，这种方法就不大合适了，因为单向流动的液体会导致温度梯度的产生，激光二极管也存在一个温度梯度，这样就会影响激光二极管的输出光的性能和质量。另外，激光二极管电极的位置使得热沉设计难度增加，受限于机械加工工艺，目前多采用金属粘结剂将两块分立的激光二极管热沉组件粘结在一起，这样就很难保证密闭结构，若是粘结出现缝隙，会使冷却液体渗出使激光二极管短路，损失惨重。
发明内容
本发明的目的是为了上述现有技术的不足，提供一种大功率激光二极管热沉，以满足激光二极管冷却需求，同时提高激光二极管冷却的安全性。
本发明技术解决方案如下：
一种大功率激光二极管热沉，特点在于其构成包括长方形的第一模块和第二模块通过连接机构联结在一起，第一模块的内侧中部周边设有供放置压圈的压圈限位槽，在该压圈限位槽之内依次设有横向的第一矩形凹槽、第二矩形凹槽和第三矩形凹槽分别与该第一模块外侧的上端、中间、下端分别设置供冷却液进出的第一进液通道、出液通道、第二进液通道相通；所述的第二模块的内侧中部纵向地设有微通道，该微通道与所述的第一模块的内侧相贴合，并分别与所述的第一矩形凹槽、第二矩形凹槽和第三矩形凹槽相通，该第二模块的外侧有供激光二极管模块贴附的结构；所述的冷却液经第一进液通道和第二进液通道从两端进入微通道，快速通过微通道后由所述的出液通道流出，对所述的激光二极管模块致冷。
所述的第一模块是由黄铜加工而成，所述的第二模块是由紫铜加工而成。
所述的压圈为橡胶压圈。
所述的第一模块和第二模块之间连接机构可以有多种，但最简单牢靠的是相对应的螺栓和螺栓孔。
所述的第二模块和所述的激光二极管模块贴附的结构也有多种，但最简单牢靠的是对应的螺栓和螺栓孔。
通过两端进液中间出液的结构基本消除由于单向流动液体导致的温度梯度；通过微通道结构保证冷却效率；分立结合结构实现激光二极管电极与冷却液体完全的安全隔离，保证使用的安全性。
本发明具有以下优点：
1、冷却液采用两端进中间出的结构，基本消除了由于单向流动液体冷却所导致的温度梯度，避免了因温度梯度而导致的激光二极管发光不均匀、发散角变化等不利影响，保证激光二极管的冷却质量。
2、采用微通道结构，极大提高了激光二极管的冷却效率。传统的流液槽虽然流量大，但是流速缓慢，接触面积小，冷却效率低下，已经不能满足目前大功率激光二极管对冷却能力的要求。
3、整个热沉分为模块1和模块2，独特的分立结合结构使加工方便简单，同时有利于微通道的加工。可以灵活安排第一模块和第二模块的连接螺孔的位置，避免因激光二极管模块尺寸限制而导致第二模块两侧螺孔贯通，从而降低激光二极管使用安全性。
4、采用压圈定位槽和橡胶压圈，很好地保证了连接的密闭性，彻底摆脱胶水的使用，避免了因胶粘过程所产生的一系列问题。
5、第一模块采用黄铜材料，第二模块采用热导率更大的紫铜材料加工，保证了冷却效率，提高了整个冷却模块的冷却性能。
附图说明
图1是本发明大功率激光二极管热沉和激光二极管模块的连接结构分解图。
图2是本发明大功率激光二极管热沉的第一模块的左视图。
图3是本发明大功率激光二极管热沉的第一模块的右视图。
图4是本发明大功率激光二极管热沉的模块的剖视图。
图5是本发明大功率激光二极管热沉第二模块的左视图。
图6是是本发明大功率激光二极管热沉第二模块的右视图。
图7是被冷却的激光二极管模块右视图。
图中：1是第一模块，101-第一进液通道，102是出液通道，103-第一进液通道，104、105、106、107是螺孔，用来连接第二模块，108、109、110是第一、第二、第三矩形凹槽，111-压圈限位槽；2是第二模块，201、202、203、204为连接螺栓孔(非通孔)用来和第一模块连接，同104、105、106、107连接在一起，205-微通道，206、207、208、209为螺栓孔，且都不是通孔，3-激光二极管模块，301、302、303、304均为螺栓孔，分别与206、207、208、209连接在一起，301螺栓孔用绝缘螺钉压接电源负极，303螺栓孔用绝缘螺钉压接电源正极，305是激光二极管阵列。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本发明做进一步的说明。但不应以此限制本发明的保护范围。
先请参阅图1，图1是本发明大功率激光二极管热沉和激光二极管模块的连接结构的分解图，图2是本发明大功率激光二极管热沉的第一模块的左视图，图3是本发明大功率激光二极管热沉的第一模块的右视图，图4是本发明大功率激光二极管热沉的模块的剖视图。图5是本发明大功率激光二极管热沉第二模块的左视图。图6是是本发明大功率激光二极管热沉第二模块的右视图。图2至图6也是本发明一个实施例的结构示意图。由图可见，本发明大功率激光二极管热沉，包括长方形的第一模块1和第二模块2通过连接机构联结在一起，第一模块1的内侧中部周边设有供放置压圈的压圈限位槽111，在该压圈限位槽111之内依次设有横向的第一矩形凹槽108、第二矩形凹槽109和第三矩形凹槽110分别与该第一模块1外侧的上端、中间、下端分别设置供冷却液进出的第一进液通道101、出液通道102、第二进液通道103相通；所述的第二模块2的内侧中部纵向地设有微通道205，该微通道205与所述的第一模块1的内侧相贴合，并分别与所述的第一矩形凹槽108、第二矩形凹槽109和第三矩形凹槽110相通，该第二模块2的外侧有供激光二极管模块3贴附的结构；所述的冷却液经第一进液通道101和第二进液通道103从两端进入微通道205，快速通过微通道205后由所述的出液通道102流出，对所述的激光二极管模块3致冷。
本实施例所述的第一模块1是由黄铜加工而成，所述的第二模块2是由紫铜加工而成。所述的压圈为橡胶压圈。所述的第一模块1和第二模块2之间连接机构是相对应的螺栓和螺栓孔。压圈限位槽111放置橡胶压圈通过螺钉将第一模块1的螺栓孔104、105、106、107和第二模块2的螺栓孔203、204、201、202紧密压合在一起，101和103为直径为8mm的进液通道，102为直径为10mm的出液通道，进液通道和出液通道的口径可根据实际需要更改，101、102、103通过标准接口与外界管道连接，第二模块2刻有微通道205，液体通过微通道流动。第一模块1和第二模块2连接好后，再通过第二模块2的螺孔206、207、208、209和激光二极管模块3的螺孔301、302、303、304分别用螺栓连接，将热沉和激光二极管模块连接起来。电极通过301和303分别压接负极和正极。
实验表明，本发明大功率激光二极管热沉可以满足大功率激光二极管冷却需求，同时提高激光二极管冷却的安全性。
Claims (5)
1.一种大功率激光二极管热沉，特征在于其构成包括长方形的第一模块(1)和长方形的第二模块(2)通过连接机构联结在一起，第一模块(1)的内侧中部周边设有供放置压圈的压圈限位槽(111)，在该压圈限位槽(111)之内依次设有横向的第一矩形凹槽(108)、横向的第二矩形凹槽(109)和横向的第三矩形凹槽(110)分别与该第一模块(1)外侧的上端、中间、下端分别设置供冷却液进出的第一进液通道(101)、出液通道(102)、第二进液通道(103)相通；所述的第二模块(2)的内侧中部纵向地设有微通道(205)，该微通道(205)与所述的第一模块(1)的内侧相贴合，并分别与所述的第一矩形凹槽(108)、第二矩形凹槽(109)和第三矩形凹槽(110)相通，该第二模块(2)的外侧有供激光二极管模块(3)贴附的结构；所述的冷却液经第一进液通道(101)和第二进液通道(103)从两端进入微通道(205)，快速通过微通道(205)后由所述的出液通道(102)流出，对所述的激光二极管模块(3)致冷。
2.根据权利要求1所述的大功率激光二极管热沉，其特征在于所述的第一模块(1)是由黄铜加工而成，所述的第二模块(2)是由紫铜加工而成。
3.根据权利要求1所述的大功率激光二极管热沉，其特征在于所述的压圈为橡胶压圈。
4.根据权利要求1所述的大功率激光二极管热沉，其特征在于所述的第一模块(1)和第二模块(2)之间连接机构是相对应的螺栓和螺栓孔。
5.根据权利要求1所述的大功率激光二极管热沉，其特征在于所述的第二模块(2)和所述的激光二极管模块(3)贴附的结构为对应的螺栓和螺栓孔。
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