專利名稱：大功率激光二極管熱沉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光二極管，特別使一種大功率激光二極管熱沉。
技術(shù)背景 隨著激光二極管技術(shù)的日趨成熟以及激光二極管在泵浦源方面不可取代的巨大 優(yōu)勢，激光二極管的使用日趨廣泛，激光振蕩器和放大器尤其是激光放大器對激光二極管 的功率需求越來越大，目前單條峰值功率已經(jīng)達400w左右。若干條激光二極管組成激光二 極管陣列模塊，從而滿足能量需求，在產(chǎn)生所需大能量的泵浦光的同時必然產(chǎn)生大量廢熱， 因而要合適的高效率的熱沉來冷卻激光二極管，保證激光二極管溫度的穩(wěn)定性，避免激光 二極管溫度漂移而導(dǎo)致激光二極管性能(如中心波長漂移、發(fā)散角變化等)的改變。目前，多數(shù)情況下，激光二極管的冷卻熱沉均采用一邊進液一邊出液的方法，對激 光二極管溫度要求不高的情況下可以使用，若是要求比較高，這種方法就不大合適了，因為 單向流動的液體會導(dǎo)致溫度梯度的產(chǎn)生，激光二極管也存在一個溫度梯度，這樣就會影響 激光二極管的輸出光的性能和質(zhì)量。另外，激光二極管電極的位置使得熱沉設(shè)計難度增加， 受限于機械加工工藝，目前多采用金屬粘結(jié)劑將兩塊分立的激光二極管熱沉組件粘結(jié)在一 起，這樣就很難保證密閉結(jié)構(gòu)，若是粘結(jié)出現(xiàn)縫隙，會使冷卻液體滲出使激光二極管短路， 損失慘重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大功率激光二極管熱沉，以 滿足激光二極管冷卻需求，同時提高激光二極管冷卻的安全性。本發(fā)明技術(shù)解決方案如下一種大功率激光二極管熱沉，特點在于其構(gòu)成包括長方形的第一模塊和第二模塊 通過連接機構(gòu)聯(lián)結(jié)在一起，第一模塊的內(nèi)側(cè)中部周邊設(shè)有供放置壓圈的壓圈限位槽，在該 壓圈限位槽之內(nèi)依次設(shè)有橫向的第一矩形凹槽、第二矩形凹槽和第三矩形凹槽分別與該第 一模塊外側(cè)的上端、中間、下端分別設(shè)置供冷卻液進出的第一進液通道、出液通道、第二進 液通道相通；所述的第二模塊的內(nèi)側(cè)中部縱向地設(shè)有微通道，該微通道與所述的第一模塊 的內(nèi)側(cè)相貼合，并分別與所述的第一矩形凹槽、第二矩形凹槽和第三矩形凹槽相通，該第二 模塊的外側(cè)有供激光二極管模塊貼附的結(jié)構(gòu)；所述的冷卻液經(jīng)第一進液通道和第二進液通 道從兩端進入微通道，快速通過微通道后由所述的出液通道流出，對所述的激光二極管模 塊致冷。所述的第一模塊是由黃銅加工而成，所述的第二模塊是由紫銅加工而成。所述的壓圈為橡膠壓圈。所述的第一模塊和第二模塊之間連接機構(gòu)可以有多種，但最簡單牢靠的是相對應(yīng) 的螺栓和螺栓孔。所述的第二模塊和所述的激光二極管模塊貼附的結(jié)構(gòu)也有多種，但最簡單牢靠的是對應(yīng)的螺栓和螺栓孔。通過兩端進液中間出液的結(jié)構(gòu)基本消除由于單向流動液體導(dǎo)致的溫度梯度；通過 微通道結(jié)構(gòu)保證冷卻效率；分立結(jié)合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)激光二極管電極與冷卻液體完全的安全隔 離，保證使用的安全性。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、冷卻液采用兩端進中間出的結(jié)構(gòu)，基本消除了由于單向流動液體冷卻所導(dǎo)致的 溫度梯度，避免了因溫度梯度而導(dǎo)致的激光二極管發(fā)光不均勻、發(fā)散角變化等不利影響，保 證激光二極管的冷卻質(zhì)量。2、采用微通道結(jié)構(gòu)，極大提高了激光二極管的冷卻效率。傳統(tǒng)的流液槽雖然流量 大，但是流速緩慢，接觸面積小，冷卻效率低下，已經(jīng)不能滿足目前大功率激光二極管對冷 卻能力的要求。3、整個熱沉分為模塊1和模塊2，獨特的分立結(jié)合結(jié)構(gòu)使加工方便簡單，同時有利 于微通道的加工?？梢造`活安排第一模塊和第二模塊的連接螺孔的位置，避免因激光二極 管模塊尺寸限制而導(dǎo)致第二模塊兩側(cè)螺孔貫通，從而降低激光二極管使用安全性。4、采用壓圈定位槽和橡膠壓圈，很好地保證了連接的密閉性，徹底擺脫膠水的使 用，避免了因膠粘過程所產(chǎn)生的一系列問題。5、第一模塊采用黃銅材料，第二模塊采用熱導(dǎo)率更大的紫銅材料加工，保證了冷 卻效率，提高了整個冷卻模塊的冷卻性能。


圖1是本發(fā)明大功率激光二極管熱沉和激光二極管模塊的連接結(jié)構(gòu)分解圖。圖2是本發(fā)明大功率激光二極管熱沉的第一模塊的左視圖。圖3是本發(fā)明大功率激光二極管熱沉的第一模塊的右視圖。圖4是本發(fā)明大功率激光二極管熱沉的模塊的剖視圖。圖5是本發(fā)明大功率激光二極管熱沉第二模塊的左視圖。圖6是是本發(fā)明大功率激光二極管熱沉第二模塊的右視圖。圖7是被冷卻的激光二極管模塊右視圖。圖中1是第一模塊，101-第一進液通道，102是出液通道，103-第一進液通道， 104、105、106、107是螺孔，用來連接第二模塊，108、109、110是第一、第二、第三矩形凹槽， 111-壓圈限位槽；2是第二模塊，201、202、203、204為連接螺栓孔(非通孔)用來和第一模 塊連接，同104、105、106、107連接在一起，205-微通道，206、207、208、209為螺栓孔，且都不 是通孔，3-激光二極管模塊，301、302、303、304均為螺栓孔，分別與206、207、208、209連接 在一起，301螺栓孔用絕緣螺釘壓接電源負極，303螺栓孔用絕緣螺釘壓接電源正極，305是 激光二極管陣列。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進一步的說明。但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護 范圍。先請參閱圖1，圖1是本發(fā)明大功率激光二極管熱沉和激光二極管模塊的連接結(jié)構(gòu)的分解圖，圖2是本發(fā)明大功率激光二極管熱沉的第一模塊的左視圖，圖3是本發(fā)明大功 率激光二極管熱沉的第一模塊的右視圖，圖4是本發(fā)明大功率激光二極管熱沉的模塊的剖 視圖。圖5是本發(fā)明大功率激光二極管熱沉第二模塊的左視圖。圖6是是本發(fā)明大功率激 光二極管熱沉第二模塊的右視圖。圖2至圖6也是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖 可見，本發(fā)明大功率激光二極管熱沉，包括長方形的第一模塊1和第二模塊2通過連接機構(gòu) 聯(lián)結(jié)在一起，第一模塊1的內(nèi)側(cè)中部周邊設(shè)有供放置壓圈的壓圈限位槽111，在該壓圈限位 槽111之內(nèi)依次設(shè)有橫向的第一矩形凹槽108、第二矩形凹槽109和第三矩形凹槽110分別 與該第一模塊1外側(cè)的上端、中間、下端分別設(shè)置供冷卻液進出的第一進液通道101、出液 通道102、第二進液通道103相通；所述的第二模塊2的內(nèi)側(cè)中部縱向地設(shè)有微通道205，該 微通道205與所述的第一模塊1的內(nèi)側(cè)相貼合，并分別與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，該第二模塊2的外側(cè)有供激光二極管模塊3貼附的 結(jié)構(gòu)；所述的冷卻液經(jīng)第一進液通道101和第二進液通道103從兩端進入微通道205，快速 通過微通道205后由所述的出液通道102流出，對所述的激光二極管模塊3致冷。本實施例所述的第一模塊1是由黃銅加工而成，所述的第二模塊2是由紫銅加工 而成。所述的壓圈為橡膠壓圈。所述的第一模塊1和第二模塊2之間連接機構(gòu)是相對應(yīng)的 螺栓和螺栓孔。壓圈限位槽111放置橡膠壓圈通過螺釘將第一模塊1的螺栓孔104、105、 106、107和第二模塊2的螺栓孔203、204、201、202緊密壓合在一起，101和103為直徑為 8mm的進液通道，102為直徑為IOmm的出液通道，進液通道和出液通道的口徑可根據(jù)實際需 要更改，101、102、103通過標準接口與外界管道連接，第二模塊2刻有微通道205，液體通過 微通道流動。第一模塊1和第二模塊2連接好后，再通過第二模塊2的螺孔206、207、208、 209和激光二極管模塊3的螺孔301、302、303、304分別用螺栓連接，將熱沉和激光二極管模 塊連接起來。電極通過301和303分別壓接負極和正極。實驗表明，本發(fā)明大功率激光二極管熱沉可以滿足大功率激光二極管冷卻需求， 同時提高激光二極管冷卻的安全性。
權(quán)利要求
一種大功率激光二極管熱沉，特征在于其構(gòu)成包括長方形的第一模塊(1)和第二模塊(2)通過連接機構(gòu)聯(lián)結(jié)在一起，第一模塊(1)的內(nèi)側(cè)中部周邊設(shè)有供放置壓圈的壓圈限位槽(111)，在該壓圈限位槽(111)之內(nèi)依次設(shè)有橫向的第一矩形凹槽(108)、第二矩形凹槽(109)和第三矩形凹槽(110)分別與該第一模塊(1)外側(cè)的上端、中間、下端分別設(shè)置供冷卻液進出的第一進液通道(101)、出液通道(102)、第二進液通道(103)相通；所述的第二模塊(2)的內(nèi)側(cè)中部縱向地設(shè)有微通道(205)，該微通道(205)與所述的第一模塊(1)的內(nèi)側(cè)相貼合，并分別與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，該第二模塊(2)的外側(cè)有供激光二極管模塊(3)貼附的結(jié)構(gòu)；所述的冷卻液經(jīng)第一進液通道(101)和第二進液通道(103)從兩端進入微通道(205)，快速通過微通道(205)后由所述的出液通道(102)流出，對所述的激光二極管模塊(3)致冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率激光二極管熱沉，其特征在于所述的第一模塊(1)是 由黃銅加工而成，所述的第二模塊(2)是由紫銅加工而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率激光二極管熱沉，其特征在于所述的壓圈為橡膠壓圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率激光二極管熱沉，其特征在于所述的第一模塊(1)和 第二模塊(2)之間連接機構(gòu)是相對應(yīng)的螺栓和螺栓孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率激光二極管熱沉，其特征在于所述的第二模塊(2)和 所述的激光二極管模塊(3)貼附的結(jié)構(gòu)為對應(yīng)的螺栓和螺栓孔。
全文摘要
一種大功率激光二極管熱沉，包括第一模塊和第二模塊聯(lián)結(jié)在一起，第一模塊的內(nèi)側(cè)中部周邊設(shè)有供放置壓圈的壓圈限位槽，在該壓圈限位槽之內(nèi)依次設(shè)有橫向的第一矩形凹槽、第二矩形凹槽和第三矩形凹槽并分別與該第一模塊外側(cè)的上端、中間、下端分別設(shè)置供冷卻液進出的第一進液通道、出液通道、第二進液通道相通；所述的第二模塊的內(nèi)側(cè)中部縱向地設(shè)有微通道，該微通道與所述的第一模塊的內(nèi)側(cè)相貼合并分別與所述的第一矩形凹槽、第二矩形凹槽和第三矩形凹槽相通，該第二模塊的外側(cè)有供激光二極管模塊貼附的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可以滿足大功率激光二極管陣列冷卻的需求，提高了激光二極管冷卻的安全性。
文檔編號H01S5/024GK101882753SQ20101020751
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者張振華, 施翔春, 李磊, 王建磊 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所