DE10047780A1 - Einrichtung zur Kühlung von Diodenlasern - Google Patents

Abstract

Bei einer Einrichtung zur Kühlung von Diodenlasern besteht die Aufgabe, den Wärmeübergangskoeffizienten bei niedriger Bauhöhe der Einrichtung derart zu vergrößern, dass die auftretenden Druckverluste auch einen strömungstechnisch parallelen Betrieb von gestapelten Wärmesenken in effektiver Weise gewährleisten. DOLLAR A In übereinander liegenden Ebenen angeordnete Kanäle sind in jeder Ebene in strömungstechnisch seriell nacheinander geschaltete Gruppen aufgeteilt und münden zur Nacheinanderschaltung in für die übereinander liegenden Ebenen gemeinsame strömungstechnische Verbindungsglieder. DOLLAR A Die Einrichtung ist als Wärmesenke für Diodenlaser, insbesondere zur Kühlung von Diodenlaserbarren und Stapeln davon, geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kühlung von Diodenlasern mit Kanälen, die in übereinander liegenden Ebenen angeordnet und von einer Kühlflüssigkeit durchflossen sind.

Die Einrichtung ist als Wärmesenke für Diodenlaser, insbesondere zur Kühlung von Diodenlaserbarren und Stapeln davon geeignet.

Der Einsatz von Hochleistungsdiodenlasern ist bekanntermaßen immer mit dem Erfordernis einer Kühlung verbunden, die sich auf besonders effiziente Weise durch eine fluiddynamische Mikrokanalkühlung mit Wasser als Kühlflüssigkeit realisieren lässt. So werden beachtliche Wärmeeintragsflächen mit sogenannten Mikrokanalwärmesenken erreicht, in denen die Mikrokanäle mit unterschiedlichen Methoden in ein Material von guter Wärmeleitfähigkeit eingearbeitet sind.

Die Vielzahl bekannter Mikrokanalwärmesenken enthält in einer Folge zusammengefügter strukturierter Schichten unterschiedliche funktionale Ebenen, wobei das zu kühlende Objekt auf eine obere Deckschicht z. B. durch Löten aufgebracht ist. Neben dem Abdecken sind in der Schichtenstruktur außerdem die Funktionen der Zu- und der Ableitung der Kühlflüssigkeit sowie der eigentlichen Kühlung über die Mikrokanäle untergebracht.

So sind diese Funktionen in einer Mikrokanalwärmesenke nach der DE 43 15 580 z. B. auf fünf Schichten verteilt. In einer Mikrokanal- bzw. Verteilerplatte wird die über einen Zufluss zugeführte Kühlflüssigkeit auf die Mikrokanäle verteilt, die sich unterhalb des auf der Deckschicht befestigten Diodenlasers befinden. Über Verbindungskanäle in einer Zwischenschicht wird die Kühlflüssigkeit in eine Sammelplatte geleitet, von wo aus eine Verbindung zu einem Abfluss besteht. Eine Grundplatte schließt die Mikrokanalwärmesenke nach unten ab. Der modulare Aufbau ist prinzipiell für eine vertikale Stapelung geeignet.

Stapelbare Systeme sind auch in der US 5 105 429 und der US 5 105 430 beschrieben, wobei die Kühlflüssigkeit durch den Stapel in durchgehenden Bahnen geführt ist. Jede der im Stapel vorhandenen Mikrokanalwärmesenken besteht aus einer mehrlagigen Schichtstruktur mit Mikrokanälen in der oberen Schicht und weist Zu- und Abflüsse auf, die an die durchgehenden Bahnen angeschlossen sind. Bei der US 5 105 430 fließt das Kühlmittel nicht parallel zur Lichtemissionsrichtung des montierten Laserbarrens, sondern quer dazu in Breitenrichtung der Mikrokanalwärmesenke. Die Kühlflüssigkeit wird den Mikrokanälen mittig zugeführt und verlässt diese in zwei Richtungen. Von Nachteil ist die in den Mikrokanälen auftretende niedrige Strömungsgeschwindigkeit, da der Querschnitt der Mikrokanäle durch deren Parallelschaltung gegenüber dem Zufluss vergrößert ist.

Bei der Mehrlagenverteilung in der DE 197 50 879 sind die kühltechnisch relevanten Mikrokanäle in einer oberen und einer unteren Schicht eingearbeitet und durch Kanäle in einer Trennschicht derart verbunden, dass die Kühlflüssigkeit zunächst die Mikrokanäle der einen Ebene und dann der anderen Ebene durchsetzt. Nachteilig ist auch hier die niedrige Strömungsgeschwindigkeit in den Kanälen, da der Strömungsquerschnitt der Kanalstruktur über verzweigte Nutmuster und unter Berücksichtigung der Trennschicht größer ist als der Querschnitt der Zu- oder Abflüsse.

Eine Lösung gemäß der DE 197 10 716 hat sich aufbauend auf der DE 43 15 580 die Aufgabe gestellt, den Druckverlust, den die Kühlflüssigkeit beim Passieren durch die Mikrokanalwärmesenke erfährt, erheblich zu senken. Dazu wird die Zwischenplatte durch eine Schichtung derart modifiziert, dass über eine Treppenstruktur eine sukzessive Strömungsquerschnittsanpassung erreicht wird. Die durch die Schichtung hervorgerufene Vergrößerung der Bauhöhe wirkt sich besonders nachteilig für Anwendungen aus, bei denen große optische Flächenleistungsdichten über eine Stapelung der Diodenlaser erreicht werden soll.

Zusammenfassend muss festgestellt werden, dass die Maßnahmen zur Verbesserung der Güte von Mikrokanalwärmesenken nicht in ausreichendem Maße zufriedenstellend sind. Daraus resultieren insbesondere negative Auswirkungen auf strömungstechnisch parallel betriebene Stapel von derartigen Wärmesenken, bei denen eine zu der Anzahl der Wärmesenken proportionale Durchflusserhöhung die Druckverluste in einem nicht vertretbaren Maße steigert.

Deshalb besteht die Aufgabe der Erfindung darin, den Wärmeübergangskoeffizienten bei niedriger Bauhöhe der Einrichtung derart zu vergrößern, dass die auftretenden Druckverluste auch einen strömungstechnisch parallelen Betrieb von gestapelten Wärmesenken in effektiver Weise gewährleisten. Dabei ist zu berücksichtigen, dass sich thermischer Widerstand und Druckverluste aufgrund ihres Verhaltens in bezug auf die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit nicht unabhängig voneinander optimieren lassen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Einrichtung zur Kühlung von Diodenlasern mit Kanälen, die in übereinander liegenden Ebenen angeordnet und von einer Kühlflüssigkeit durchflossen sind, dadurch gelöst, dass die Kanäle in jeder Ebene in strömungstechnisch seriell nacheinander geschaltete Gruppen aufgeteilt sind, die zur Nacheinanderschaltung in für die übereinander liegenden Ebenen gemeinsame strömungstechnische Verbindungsglieder münden. Dabei stehen von den Gruppen der Kanäle eine erste Gruppe mit einem gemeinsamen Zufluss und eine andere, zuletzt nachgeschaltete Gruppe mit einem gemeinsamen Abfluss für die Kühlflüssigkeit in Verbindung.

Mit Hilfe der erfinderischen Maßnahmen wird außerhalb des Befestigungsbereiches des zu kühlenden Objektes zur Vermeidung von Druckverlusten mit einem möglichst großen Durchflussquerschnitt gearbeitet, wobei hier die relativ große Wärmeeintragsfläche der Erniedrigung des Wärmeübergangskoeffizienten infolge einer verringerten Strömungsgeschwindigkeit entgegenwirkt. Im Bereich der für mehrere Kanäle als Sammelbecken dienenden strömungstechnischen Verbindungsglieder dagegen wird eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit erzeugt, wobei der lediglich in einem selektierbaren Bereich auftretende partielle Druckverlust aufgrund des verbesserten Wärmeübergangs in Kauf genommenen werden kann.

Weiterhin positive Effekte entstehen dadurch, dass die in einer Ebene strömungstechnisch seriell nacheinander geschalteten Gruppen von Kanälen zeitlich nacheinander von ein und derselben Kühlmittelportion durchflossen werden. Im Gegensatz zu einer seriellen Kopplung von in verschiedenen Schichten liegenden Kanälen (DE 197 50 879), lässt sich eine Reduzierung des Strömungsquerschnittes bei konstanter Anzahl kühlungstechnisch annähernd gleichwertiger Kanäle erreichen. So können z. B. der Gesamtdurchfluss durch die Wärmesenke und die Strömungsgeschwindigkeit an den Zu- und Abflüssen verringert werden, ohne dass damit eine Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit in den Kanälen verbunden wäre, was sich besonders positiv bei einer erforderlichen Stapelung von Mikrokanalwärmesenken auswirkt. Bei konstant gehaltenem Durchfluss kann dagegen die Strömungsgeschwindigkeit erhöht und die Kühlung verbessert werden.

Die Anordnung der Gruppen von Kanälen in den übereinander liegenden Ebenen erhöht die Wärmeeintragsfläche und wirkt sich positiv auf die Vergrößerung des Strömungsquerschnittes für die Kühlflüssigkeit aus. Vorteilhafterweise sind die in den übereinander liegenden Ebenen angeordneten Kanäle in Schichten eingearbeitet, zwischen die eine Trennschicht mit den gemeinsamen strömungstechnischen Verbindungsgliedern gelegt ist. Da die für die Ebenen gemeinsam wirkenden strömungstechnischen Verbindungsglieder als zusätzliche kühltechnisch relevante Kanäle wirken können, ist es vorteilhaft, wenn deren Anordnung im Bereich des Hauptwärmeeintrages unterhalb des zu kühlenden Objektes erfolgt.

Zur Vergrößerung der Kanalhöhe können die Schichten als Mehrfachschichten ausgebildet sein.

Die Ausrichtung der kühltechnisch relevanten Kanäle kann in verschiedener Weise erfolgen. So können die Gruppen von Kanälen in den übereinander liegenden Ebenen entweder für zueinander parallel gerichtete Kühlmittelflüsse oder zumindest in Teilen für Kühlmittelflüsse mit zueinander senkrechter Ausrichtung ausgebildet sein. Die erste Variante kann noch dadurch variiert werden, dass die Kühlmittelflüsse parallel zur Abstrahlrichtung des Diodenlasers oder senkrecht dazu verlaufen. In der zweiten Variante sollte einer der Kühlmittelflüsse in Abstrahlrichtung des Diodenlasers verlaufen.

Funktionsbedingt sind die Schichten, in denen die Gruppen von Kanälen enthalten sind, durch Deckschichten abgedeckt. Für eine verbesserte Wärmespreizung ist es vorteilhaft, wenn eine obere Deckschicht mit einer Abstufung in einem Bereich zur Befestigung des Diodenlasers versehen ist, oder wenn die obere Deckschicht eine zusätzliche Schicht zur Befestigung des Diodenlasers trägt. Die zusätzliche Schicht kann mit der oberen Deckschicht bündig abschließen oder auch eine Stufe bilden, bei der die Deckschicht unterhalb der zusätzlichen Schicht hervorsteht.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1a eine Explosivdarstellung einer Schichtenfolge für eine Mikrokanalwärmesenke, bei der Zu- und Ablauf in voneinander getrennten Schichten liegen

Fig. 1b eine modifizierte Mikrokanalwärmesenke nach Fig. 1a mit direktem Anschluss zur Flüssigkeitszufuhr und -abfuhr in den voneinander getrennten Schichten

Fig. 1c eine Explosivdarstellung einer Schichtenfolge mit einem Zulauf und einem Ablauf, die beide durch die dargestellten Schichten der Mikrokanalwärmesenke geführt sind

Fig. 1d eine Schichtenfolge nach Fig. 1c, bei der die Gruppen von Kanälen einer jeden Ebene sich über mehrere Schichten erstrecken

Fig. 1e eine Schichtenfolge nach Fig. 1c mit einer weiteren Trennschicht und einer weiteren Schicht zur Aufnahme der Gruppen von Kanälen

Fig. 2a eine Explosivdarstellung einer Schichtenfolge für eine Mikrokanalwärmesenke, bei der die Gruppen von Kanälen in Teilgruppen separiert sind

Fig. 2b eine andere Ausführung für eine Mikrokanalwärmesenke mit in Teilgruppen separierten Gruppen von Kanälen

Fig. 3a eine Explosivdarstellung einer Schichtenfolge für eine Mikrokanalwärmesenke mit quer zur Abstrahlrichtung des Diodenlasers gerichteten Kanälen

Fig. 3b eine andere Ausführung für eine Mikrokanalwärmesenke mit einer Kombination von längs und quer zur Abstrahlrichtung des Diodenlasers gerichteten Kanälen

Fig. 4 Durchflussschemata für die Mikrokanalwärmesenken gemäß der Fig. 1a bis 3b

Bei den in Fig. 1a in übereinander liegenden Ebenen angeordneten Schichten einer Mikrokanalwärmesenke besitzt eine obere Deckschicht 1 eine Montagefläche 1a, auf der ein nicht dargestelltes zu kühlendes Objekt, z. B. ein Hochleistungsdiodenlaser oder Diodenlaserbarren, kantennah zu einer Abschlusskante 1b montiert wird. Von einem zur Zufuhr für eine Kühlflüssigkeit vorgesehenen Zulauf 2A in einer Mikrokühlkanalschicht 2, für den über eine Öffnung 1c eine Verbindung zu einer nicht dargestellten Kühlflüssigkeitsquelle besteht, gehen Mikrokanäle 2a aus, die wie die übrigen Mikrokanäle der Anschaulichkeit halber nur schematisiert und in verringerter Zahl dargestellt sind. Die Mikrokanäle 2a bilden eine erste Gruppe von Kanälen, denen eine weitere Gruppe von Mikrokanälen 2b in serieller Weise strömungstechnisch nachgeschaltet wird. Dazu münden die Kanäle beider Gruppen in strömungstechnische Verbindungsglieder, die in einer Zwischenschicht 3 in Form von Verbindungskanälen 3b eingearbeitet sind. Durch ihre kühltechnisch relevante Ausbildung liefern die Verbindungskanäle 3b einen wesentlichen Beitrag zur Aufnahme der abzuführenden Wärmemengen. Die Verbindungskanäle 3b dienen gleichzeitig als strömungstechnische Verbindungsglieder für die serielle Nacheinanderschaltung von weiteren Gruppen von Kanälen, die als kühltechnisch relevante Mikrokanäle 4a und 4b in einer auch als Ablaufschicht wirkenden Mikrokühlkanalschicht 4 vorhanden und strömungstechnisch parallel zu den Gruppen von Kanälen in der Mikrokühlkanalschicht 2 durchflossen sind. Über einen Verbindungskanal 3a ist die durch die Mikrokanäle 4a gebildete Gruppe von Kanälen mit dem Zulauf 2A verbunden. Während die in der Mikrokühlkanalstrukturschicht 2 der ersten Gruppe seriell nachgeschaltete Gruppe von Kanälen über Kanäle 3c in der Zwischenschicht 3 mit einem Ablauf 4C in der Mikrokühlkanalschicht 4 in Verbindung stehen, sind die Mikrokanäle 4b direkt mit diesem verbunden. Eine untere Deckschicht 5, in die eine Öffnung 5a zur Abfuhr der Kühlflüssigkeit eingearbeitet ist, schließt die Wärmesenke nach unten ab.

Eine über den Zulauf 2A zugeführte Kühlflüssigkeit gelangt zunächst in die ersten Gruppen von Kanälen in den Schichten 2 und 4 und zwar in die Mikrokanäle 2a auf direktem Weg und in die Mikrokanäle 4a über den Kanal 3a in der Zwischenschicht 3. Da die Verbindungskanäle 3b durch die Mikrokanäle 2a, 2b der Mikrokühlkanalschicht 2 und der Mikrokanäle 4a, 4c der Mikrokühlkanalstrukturschicht 4 gemeinsam benutzt werden, erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit auf diese Weise in einem durch die Anordnung der Verbindungskanäle 3b bestimmten selektierten Bereich und damit auch der dortige Wärmeübergang. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, die Verbindungskanäle 3b im Bereich des Hauptwärmeeintrages unterhalb der Montagefläche 1a und damit des zu kühlenden Objektes angeordnet sind. Die aus den Mikrokanälen 2a bzw. 4a in die Verbindungskanäle 3b eintretende Kühlflüssigkeit wird auf die Mikrokanäle 2b bzw. 4b verteilt, von wo aus über die Kanäle 3c der indirekte bzw. der direkte Abfluss in den Ablauf 4C erfolgt.

Strömungstechnisch gleichartig aufgebaut wie die Ausführung nach Fig. 1a ist die modifizierte Mikrokanalwärmesenke nach Fig. 1b. In anderer Weise ist hier der Aufnahmebereich für das zu kühlende Objekt ausgebildet, indem die Montagefläche 1a um die Breite einer Stufe 1d zurückversetzt ist. Der um die Stufenbreite gegenüber dem montierten Diodenlaser überstehende Bereich der Wärmesenke wirkt sich aufgrund der damit hervorgerufenen Wärmespreizung positiv auf die Wärmeabfuhr aus.

Die in Fig. 1c dargestellte Schichtenfolge verzichtet in der Zwischenschicht 3 auf die Kanäle 3a und 3c.

Stattdessen sind in die einzelnen Schichten 2, 3 und 4, Ausnehmungen 2A, 3A und 4A sowie 2C, 3C und 4C eingearbeitet, die beim Zusammenfügen der Schichten 2, 3 und 4 durchgängige Kanäle für den Zulauf 2A-3A-4A und den Ablauf 2C-3C-4C bilden. Auf der Deckschicht 1 liegt eine weitere Schicht 1' auf, die aus einem Material von höherer Wärmeleitfähigkeit als das übrige Material der Wärmesenke gefertigt ist. Das zu kühlende Objekt wird auf einer Montagefläche 1'a kantennah zu einer Abschlusskante 1'b montiert, die entweder mit der Abschlusskante 1b fluchtet oder mit dieser eine ähnliche Stufe wie in Fig. 1b bildet. Die Stufe ist dabei derart ausgebildet, dass die Deckschicht 1 unter der zusätzlichen Schicht 1' hervorsteht.

In einer weiteren Modifikation gemäß Fig. 1d sind anstatt der in den übereinander liegenden Ebenen bisher einzeln vorhandenen Schichten nunmehr jeweils zwei identische Mikrokühlkanalschichten 2 und 2' bzw. 4 und 4' übereinander gelegt, wobei die Strukturelemente in den Schichten 2' und 4' analog zur Schichtenbezeichnung durch einen ergänzenden Strich kenntlich gemacht worden sind. Paarweise flächig verbunden weisen diese Schichten eine vergrößerte Kanalhöhe auf, wodurch sich der thermische Widerstand aufgrund der vergrößerten Wärmeübergangsfläche verringert. Werden die Mikrokanäle auch noch schmaler ausgebildet, verbessern sich die thermischen Eigenschaften der Mikrokanalwärmesenke weiter.

Die in der Schichtenfolge gemäß Fig. 1e gegenüber der Ausführung nach Fig. 1c zusätzlich vorgesehene Mikrokanalstrukturschicht 4' ist durch eine weitere Trennschicht 3' von der Mikrokanalstrukturschicht 4 separiert. Der daraus resultierende strömungstechnische Unterschied ist dadurch bestimmt, dass sich die Kühlflüssigkeit aus den Kanälen 4a der sich nunmehr in der mittleren Ebene befindenden Mikrokanalstrukturschicht 4 in die Verbindungskanäle 3b der oberen Trennschicht 3 und in die Verbindungskanäle 3'b der unteren Trennschicht 3' teilt. Die getrennten Anteile der Kühlflüssigkeit vereinigen sich zum einen mit Anteilen der Kühlflüssigkeit aus den Mikrokanälen 2a und zum anderen mit solchen aus den Mikrokanälen 4'a, bevor es zum Durchfluss durch die jeweiligen strömungstechnisch nachgeschalteten Gruppen von Kanälen in den jeweiligen Ebenen kommt.

Die in Fig. 2a enthaltene kühltechnisch relevante Schichtenfolge ist gegenüber den Ausführungen nach Fig. 1c dahingehend modifiziert, dass die Gruppen von Kanälen, welche dort durch die Mikrokanäle 2a und 4a einerseits und 2b und 4b andererseits gebildet werden, in Teilgruppen von Kanälen aufgetrennt sind. Von den strömungstechnisch nacheinander geschalteten Teilgruppen sind zunächst Mikrokanäle 2a' und 4a', die mit den Einlässen 2A und 4A in Verbindung stehen, über gemeinsame strömungstechnische Verbindungsglieder in der Zwischenschicht 3 in Form von Verbindungskanälen 3b' mit Mikrokanälen 2a" und 4a" verbunden. Von hier aus bilden die bereits in der Ausführung nach Fig. 1c enthaltenen Verbindungskanäle 3b einen Anschluss zu Mikrokanälen 2b" und 4b", die wiederum über Verbindungskanäle 3b" mit Mikrokanälen 2b' und 4b' gekoppelt sind. Die Mikrokanäle 2b' und 4b' münden schließlich in die Ausläufe 2C und 4C.

Die Modifizierung nach Fig. 2b verzichtet auf einen Teil der strömungstechnischen Verbindungsglieder. Stattdessen gehen die Mikrokanäle 2a" und 4a" in ihrer jeweiligen Mikrokühlkanalschicht 2, 4 direkt in die Mikrokanäle 2b" und 4b" mit einer Umkehr der Flussrichtung über.

Die Schichtenfolge nach Fig. 3a enthält in den Mikrokühlkanalschichten 2, 4 Mikrokanäle 2a''', 2b''', 2c''' bzw. 4a''', 4b''', 4c''', in denen der Fluss der Kühlflüssigkeit quer zur Abstrahlrichtung des Diodenlasers verläuft. Über die Zuflüsse 2A, 3A und 4A eintretende Kühlflüssigkeit wird zunächst über Mikrokanäle 2a', 3a' und 4a' in Richtung auf den Befestigungsbereich für das zu kühlende Objekt geführt und gelangt über den gemeinsamen Verbindungskanal 3b', der den Mikrokanal 3a' fortführt, in die Mikrokanäle 2a''' und 4a'''. Hier teilt sich der Kühlmittelfluss in zwei von der Mitte nach außen gerichtete Teilströme, die am jeweiligen Kanalende in die gemeinsamen Verbindungskanäle 3b münden. Nachdem die Mikrokanäle 2b''' und 4b''' passiert sind, gelangt die Kühlflüssigkeit über weitere gemeinsame Verbindungskanäle 3b" in die Mikrokanäle 2c''' und 4c''' und wird über Verbindungskanäle 3b''' schließlich in die Ausläufe 2C, 3C und 4C abgeführt.

In der Ausführung nach Fig. 3b ist die Kühlmittelführung durch die Ausbildung der Mikrokanäle sowohl in Abstrahlrichtung des Diodenlasers als auch senkrecht dazu ausgerichtet. Jedem der Mikrokanäle 2a' und 4a' sind strömungstechnisch über die sich in der Zwischenschicht befindenden Verbindungskanäle 3b Mikrokanäle 2b"" und 4b"" nachgeschaltet, wobei die Mikrokanäle 2a' und 4a' jeweils eine erste Gruppe von Kanälen und die Mikrokanäle 2b"" und 4b"" weitere Gruppen von Kanälen bilden. Während die Kanäle der ersten Gruppe eine Längsausrichtung auf das zu kühlende Objekt hin aufweisen, ist die nachgeschaltete Gruppe senkrecht dazu ausgerichtet. Eine letzte Gruppe von Kanälen in Form von Mikrokanälen 2c' und 4c', die parallel zu den Kanälen der ersten Gruppe verlaufen, ist den Mikrokanälen 2b"" und 4b"" über Verbindungskanäle 3b' nachgeschaltet und an die Abläufe 2C, 3C und 4C angeschlossen.

Die in den Mikrokanälen 2a' und 4a' zunächst voneinander getrennt fließenden Kühlmittelportionen vereinigen sich in den längsausgerichteten Verbindungskanälen 3b der Trennschicht 3 und verzweigen sich anschließend wieder in die quergerichteten Mikrokanäle 2b"" und 4b"". Nach den Kanälen 2b"" und 4b"" vereinigen sich die Kühlmittelportionen in den Verbindungskanälen 3b' und verzweigen sich schließlich in die Mikrokanäle 2c' und 4c' der Mikrokühlkanalschichten 2 und 4.

Anhand der Fig. 4 lässt sich der Kühlmittelfluss für die Ausführungen gemäß der Fig. 1a bis 3b in einfacher Weise nachvollziehen.

Die Schichten 1, 1', 2, 2', 3, 3', 4, 4' und 5 sollten Materialien mit höchster Wärmeleitfähigkeit wie zum Beispiel Kupfer, Diamant, Bornitrid oder Siliziumcarbid enthalten oder aus diesen bestehen. Um einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu erreichen, der dem des GaAs nahe kommt, können diese Materialien in denselben Schichten oder anderen Schichten untereinander oder mit anderen hoch wärmeleitfähigen Materialien wie Wolfram, Molybdän oder Aluminiumnitrid kombiniert werden.

Claims (12)

1. Einrichtung zur Kühlung von Diodenlasern mit Kanälen, die in übereinander liegenden Ebenen angeordnet und von einer Kühlflüssigkeit durchflossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle in jeder Ebene in strömungstechnisch seriell nacheinander geschaltete Gruppen aufgeteilt sind, die zur Nacheinanderschaltung in für die übereinander liegenden Ebenen gemeinsame strömungstechnische Verbindungsglieder münden und dass von den Gruppen von Kanälen eine erste Gruppe mit einem gemeinsamen Zufluss und eine andere, zuletzt nachgeschaltete Gruppe mit einem gemeinsamen Abfluss für die Kühlflüssigkeit in Verbindung stehen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in den übereinander liegenden Ebenen angeordneten Kanäle in Schichten eingearbeitet sind, zwischen die eine Trennschicht mit den gemeinsamen strömungstechnischen Verbindungsgliedern gelegt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungstechnischen Verbindungsglieder als kühltechnisch relevante Kanäle ausgebildet und im Bereich des Hauptwärmeeintrages angeordnet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen von Kanälen in den übereinander liegenden Ebenen für zueinander parallel gerichtete Kühlmittelflüsse ausgebildet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen von Kanälen für einen zur Abstrahlrichtung des Diodenlasers parallel gerichteten Kühlmittelfluss ausgebildet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen von Kanälen für einen zur Abstrahlrichtung des Diodenlasers senkrecht gerichteten Kühlmittelfluss ausgebildet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen von Kanälen in den übereinander liegenden Ebenen zumindest in Teilen für Kühlmittelflüsse mit zueinander senkrechter Ausrichtung ausgebildet sind, wobei einer der Kühlmittelflüsse in Abstrahlrichtung des Diodenlasers verläuft.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten, in denen die Gruppen von Kanälen enthalten sind, durch Deckschichten abgedeckt sind, von denen eine obere Deckschicht mit einer Abstufung in einem Bereich zur Befestigung des Diodenlasers versehen ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten, in denen die Gruppen von Kanälen enthalten sind, durch Deckschichten abgedeckt sind, von denen eine obere Deckschicht eine zusätzlichen Schicht zur Befestigung des Diodenlasers trägt.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht unterhalb der zusätzlichen Schicht unter Bildung einer Stufe hervorsteht.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten zur Vergrößerung der Kanalhöhe als Mehrfachschichten ausgebildet sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schichten Materialien wie Diamant, Aluminiumnitrid, Bornitrid, Siliziumcarbid, Molybdän, Wolfram oder Kupfer enthält.