CN217485929U - 激光器泵浦源的复合底座 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光加工技术领域，公开了一种激光器泵浦源的复合底座，包括铝制底座及至少一个铜制热沉，所述铝制底座上设有形状及数量均与所述铜制热沉相匹配的、且贯通所述铝制底座的上、下表面的安装孔，所述铜制热沉对应固定在所述安装孔内。激光器泵浦源底座采用铜制热沉与铝制底座装配固定形成复合底座，铜制热沉具有较好的热传导性能，有利于激光芯片的冷却散热，满足激光芯片的散热要求；泵浦源底座的其它部分对散热条件要求不高，采用铝制材料来代替，铝的价格较低，具有成本优势，有利于降低激光器泵浦源的成本。

Description

激光器泵浦源的复合底座

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光器泵浦源的复合底座。

背景技术

近年，随着激光技术的不断发展和推广，越来越多的传统制造行业采用激光技术来提升加工质量，同时大大提升加工效率。近两年来，激光器通过提升激光功率和光束质量，不断扩展了在高端制造行业的运用，比如节能汽车、航空航天、轮船、高铁、高功率清洗切割等行业。极大解决传统加工的技术难题，同时提升加工生产效率。

激光器泵浦源是一种能够用于发射激光的装置，通过设置在其中的激光芯片产生激光。激光芯片焊接在激光器泵浦源的底座上，激光芯片在进行电光转换时会产生大量的热量，激光芯片产生的热量需要通过底座来快速传递对激光芯片进行冷却散热。目前，泵浦源底座都为整体的铜材质或铝材质，铜材质的泵浦源底座具有较好的导热性能，有利于激光芯片的冷却散热，但是铜的价格较高，导致激光器泵浦源的成本升高。而铝的价格较低，但是铝材质的泵浦源底座导热性能较差，对激光器泵浦源的冷却散热条件要求过高，无疑也会增加激光器泵浦源的散热设计的工艺难度，从而也会间接增加激光器泵浦源的成本。

实用新型内容

本实用新型实施例旨在提供一种激光器泵浦源的复合底座，通过铜制热沉装配到铝制底座上，满足了激光芯片散热需求的同时，降低了激光器泵浦源底座的成本。

本实用新型实施例解决其技术问题采用以下技术方案：

一种激光器泵浦源的复合底座，包括铝制底座及至少一个铜制热沉，所述铝制底座上设有形状及数量均与所述铜制热沉相匹配的、且贯通所述铝制底座的上、下表面的安装孔，所述铜制热沉对应固定在所述安装孔内。

作为优选方案，所述安装孔的内侧壁设有第一楔形面，相应的，所述铜制热沉的外侧壁设置有与所述第一楔形面相匹配的第二楔形面；所述铜制热沉通过铆压方式与所述安装孔固定连接。

作为优选方案，在所述安装孔内相对的两端设有安装部，所述安装部上设有第一连接孔，所述铜制热沉相对的两端设有位置与所述安装部相匹配的连接部，所述连接部设置有位置与所述第一连接孔相匹配的第二连接孔；所述铜制热沉装配至所述安装孔内时，通过紧固件分别穿过第二连接孔及第一连接孔，将铜制热沉固定在铝制底座上。

作为优选方案，所述铜制热沉的整个外表面上涂覆有镀金层或镀银层。

作为优选方案，所述铝制底座的上表面上设有整体凹陷的安装腔，所述安装孔设置在所述安装腔内，且从所述安装腔的底部贯通所述铝制底座的下表面。

作为优选方案，所述铜制热沉只在用于焊接激光芯片的表面上涂覆有镀金层或镀银层。

作为优选方案，还包括水冷板，所述铝制底座固定在所述水冷板上，使所述铝制底座的下表面及铜制热沉的下表面贴合在所述水冷板上。

作为优选方案，所述铝制底座的下表面设有至少一条金属管，所述金属管沿着所述铜制热沉的安装位置设置；所述金属管用于通入冷却液对所述铜制热沉进行冷却。

作为优选方案，所述金属管为铜管，所述铜管设置为两条，两条所述铜管并行的沿着所述铜制热沉的安装位置设置；所述铝制底座上还设有冷却液入口及冷却液出口，从所述冷却液入口流入的冷却液一分为二分别流入两条所述铜管后，再从两条所述铜管的末端汇聚流出所述冷却液出口。

作为优选方案，所述铜制热沉的上表面设有多个呈阶梯分布、用于焊接激光芯片的台阶面，每个所述台阶面至所述金属管的垂直距离相同。

本实用新型的有益效果是：激光器泵浦源底座采用铜制热沉与铝制底座装配固定形成复合底座，铜制热沉具有较好的热传导性能，有利于激光芯片的冷却散热，满足激光芯片的散热要求；泵浦源底座的其它部分对散热条件要求不高，采用铝制材料来代替，铝的价格较低，具有成本优势，有利于降低激光器泵浦源的成本。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本实用新型一实施例的复合底座的组装结构示意图；

图2为图1所示实施例的复合底座的分解结构示意图；

图3为本实用新型实施例的复合底座设置金属管的结构示意图；

图4为图3所示实施例的复合底座设置金属管的分级结构示意图；

图5为本实用新型另一实施例的复合底座的组装结构示意图；

图6为图5所示实施例的复合底座的分解结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”/“固接于”/“安装于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

结合图1及图2所示，本实用新型公开了一种激光器泵浦源的复合底座， 包括铝制底座1及至少一个铜制热沉2，该铝制底座1上设有形状及数量均与铜制热沉2相匹配的、且贯通铝制底座1的上、下表面的安装孔11，铜制热沉2对应固定在安装孔11内。

本实施例中，复合底座的结构形式可适用于不同种类、不同功率范围的激光器泵浦源，例如，可适用于小功率激光器泵浦源，这类激光器泵浦源的激光芯片较少，可以只设置一个铜制热沉2即可满足要求。而对于中高功率及超高功率的激光器泵浦源，往往需要更多激光芯片，一个铜制热沉2满足不了要求，则需要设置多个铜制热沉2。

因此，这类激光器泵浦源的铝制底座1上开设有多个安装孔11，多个安装孔11间隔的平行布置，使得多个铜制热沉2分别对应固定在安装孔11内后，同样也呈间隔的平行布置，以便于激光器泵浦源的光路布局，在铜制热沉2上布置更多的激光芯片。铜制热沉2的上表面设有多个呈阶梯分布的台阶面20，这些台阶面20用于焊接激光芯片100。

铝制底座1的上表面上还设有整体凹陷的安装腔10，安装孔11设置在安装腔10内，且从安装腔10的底部贯通铝制底座1的下表面。使铜制热沉2装配固定到安装孔11内后，铜制热沉2的台阶面20正好位于安装腔10内。便于通过上盖将安装腔10的开口密封，实现对激光芯片100的封装。

铜制热沉2可通过铆压工艺装配固定在安装孔11内，铜制热沉2与安装孔11的配合具有一定的过盈量，通过过盈配合可保证铜制热沉2能够紧密的安装固定在安装孔11内。可在安装孔11的内侧壁上设有第一楔形面（未标示），相应的，在铜制热沉2的外侧壁上设置有与第一楔形面相匹配的第二楔形面（未标示），铜制热沉2通过铆压方式与安装孔11固定，更利于铆压工艺的实施，且可提高铜制热沉2与安装孔11连接的紧密性。

铜制热沉2还可通过紧固连接的方式实现与安装孔11的连接固定，可在安装孔11相对的两端设置安装部（未标示），并在该安装部上设有第一连接孔（未标示），铜制热沉2相对的两端设有位置与安装部相匹配的连接部（未标示），该连接部设有位置与第一连接孔相匹配的第二连接孔（未标示）；铜制热沉2装配至该安装孔11内时，通过紧固件分别穿过第二连接孔及第一连接孔，将铜制热沉2固定在铝制底座1上。

铜制热沉2的整个外表面上涂覆有镀金层或镀银层后，再固定在安装孔11上。使铜制热沉2固定在安装孔11内后，不需要为了使铜制热沉2的外表面上涂覆镀金层或镀银层而进行电镀处理，使铝制底座1的外表面也涂覆一层镀金层或镀银层，可使激光器泵浦源的成本更具有竞争优势。

当然，为了实现只在铜制热沉2的外表面上涂覆镀金层或镀银层的目的，还可对铜制热沉2固定到铝制底座1上后得到的复合底座进行局部电镀，使铜制热沉2只在用于焊接激光芯片的表面，例如呈阶梯状分布的台阶面20，在这些台阶面20上涂覆有镀金层或镀银层，复合底座的其余位置则没有涂覆镀金层或镀银层，这样也可降低激光器泵浦源的成本，使激光器泵浦源的成本更具有竞争优势。

镀金层或镀银层均具有优良的导电性及导热性，对于激光芯片发出的光源具有很好的塑造性，可使光源不散光。镀金层或镀银层均对激光芯片焊接会强化附着力以及流通性，使激光芯片与镀金层或镀银层完全贴合，无焊接空洞。此外，镀银层相较于镀金层，成本更低，可使激光器泵浦源的成本更具有竞争优势。

本实用新型实施例的复合底座还包括水冷板（未标示），铝制底座1固定在水冷板上，使铝制底座1的下表面及铜制热沉2的下表面贴合在水冷板上。水冷板用于通入冷却水以对铝制底座1及铜制热沉2进行冷却散热，达到给激光芯片冷却散热的目的。

如图3及图4所示，在其他实施例中，为了实现给铝制底座1及铜制热沉2进行冷却散热的目的，在铝制底座1的下表面设有至少一条金属管3，金属管3沿着铜制热沉2的安装位置设置，金属管3用于通入冷却液对铜制热沉2进行冷却。

优选的，金属管3为铜管，铜管设置为两条，两条铜管并行的沿着铜制热沉2的安装位置设置；铝制底座1上还设有冷却液入口12及冷却液出口13，从冷却液入口12流入的冷却液一分为二分别流入两条铜管后，再从两条铜管的末端汇聚流出冷却液出口13。由于设置了两条铜管，两条铜管同时进液，相较于只设置一条铜管进液而言，增加了冷却液的进液量，提高了冷却效率。

具体的，如图4所示，铝制底座1及铜制热沉2的下表面设置有向内凹陷的固定槽14，固定槽14沿着铜制热沉2的安装位置设置，铝制底座1的一侧设有连接槽15，固定槽14与连接槽15连通。金属管3的端部设有接头装置16，冷却液入口12及冷却液出口13均设置在接头装置16上，金属管3的端部固定在接头装置16上，并分别与冷却液入口12及冷却液出口13连通。

金属管3对应的固定在固定槽14内，例如采用钎焊的方式焊接固定在固定槽14内，接头装置16对应的固定在连接槽15内，例如采用钎焊的方式焊接固定在连接槽15内，或采用紧固件紧固连接在连接槽15内。

由于铜制热沉2的上表面设有多个呈阶梯分布台阶面20，这些台阶面20用于焊接激光芯片100，为了保证每个激光芯片100都能够均匀散热，每个台阶面20至金属管3的垂直距离相同。可保证热量从每个台阶面20传递至金属管3的热量所走的距离保持一致，使每个激光芯片100都能够被均匀冷却。

结合图5及图6所示，本实用新型实施例还提供了另一种复合底座，包括铜制的第一底座4及铝制的第二底座5，第一底座4上设有至少一个阶梯热沉40，用于焊接激光芯片。第二底座5设有整体贯通其上、下表面的安装口50。第二底座5贴合固定在第一底座4设置有阶梯热沉40的表面上，使阶梯热沉40被包围在安装口50内。

第二底座5可通过爆炸焊接、摩擦焊接或超声波焊接的方式固定在第一底座4上，使第一底座4与第二底座5实现不可拆卸的固定连接。此种结构的复合底座同样可实现满足激光芯片散热的同时，兼具降低激光器泵浦源的成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种激光器泵浦源的复合底座，其特征在于，包括铝制底座及至少一个铜制热沉，所述铝制底座上设有形状及数量均与所述铜制热沉相匹配的、且贯通所述铝制底座的上、下表面的安装孔，所述铜制热沉对应固定在所述安装孔内。

2.根据权利要求1所述的复合底座，其特征在于，所述安装孔的内侧壁设有第一楔形面，相应的，所述铜制热沉的外侧壁设置有与所述第一楔形面相匹配的第二楔形面；所述铜制热沉铆压至所述安装孔内，实现固定连接。

3.根据权利要求1所述的复合底座，其特征在于，在所述安装孔内相对的两端设有安装部，所述安装部上设有第一连接孔，所述铜制热沉相对的两端设有位置与所述安装部相匹配的连接部，所述连接部设置有位置与所述第一连接孔相匹配的第二连接孔；所述铜制热沉装配至所述安装孔内时，通过紧固件分别穿过第二连接孔及第一连接孔，将铜制热沉固定在铝制底座上。

4.根据权利要求1所述的复合底座，其特征在于，所述铜制热沉的整个外表面上涂覆有镀金层或镀银层。

5.根据权利要求1所述的复合底座，其特征在于，所述铝制底座的上表面上设有整体凹陷的安装腔，所述安装孔设置在所述安装腔内，且从所述安装腔的底部贯通所述铝制底座的下表面。

6.根据权利要求1至3任一项所述的复合底座，其特征在于，所述铜制热沉只在用于焊接激光芯片的表面上涂覆有镀金层或镀银层。

7.根据权利要求1所述的复合底座，其特征在于，还包括水冷板，所述铝制底座固定在所述水冷板上，使所述铝制底座的下表面及铜制热沉的下表面贴合在所述水冷板上。

8.根据权利要求1所述的复合底座，其特征在于，所述铝制底座的下表面设有至少一条金属管，所述金属管沿着所述铜制热沉的安装位置设置；所述金属管用于通入冷却液对所述铜制热沉进行冷却。

9.根据权利要求8所述的复合底座，其特征在于，所述金属管为铜管，所述铜管设置为两条，两条所述铜管并行的沿着所述铜制热沉的安装位置设置；

所述铝制底座上还设有冷却液入口及冷却液出口，从所述冷却液入口流入的冷却液一分为二分别流入两条所述铜管后，再从两条所述铜管的末端汇聚流出所述冷却液出口。

10.根据权利要求8或9所述的复合底座，其特征在于，所述铜制热沉的上表面设有多个呈阶梯分布、用于焊接激光芯片的台阶面，每个所述台阶面至所述金属管的垂直距离相同。

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