[发明专利]一种激光晶体直冲冷却式微通道散热器

说明书

本发明公开了一种激光晶体直冲冷却式微通道散热器，包括：激光板条晶体和两组结构相同的微通道散热器；微通道散热器包括微通道层和盖板层。流体工质从中部进入对激光板条晶体集中散热区域高速直冲、快速冷却；微通道层的微通道结构强化了流体工质传热。流体工质进入微通道层后向两侧流动，带走激光板条晶体在底面上扩散热量，大大减弱了微通道层和激光板条晶体表面的温度分布差异。结构的整体宽度与激光板条晶体在通光方向上的宽度相当，满足在激光板条晶体宽度方向布置有激光系统其他组件而形成的狭窄空间的限制。两组微通道散热器共同工作实现激光板条晶体两侧同时吸热，满足了在受限空间内小尺寸激光板条晶体内的高功率散热要求。

技术领域

本发明属于激光应用技术领域，尤其涉及一种激光晶体直冲冷却式微通道散热器。

背景技术

固体激光器的长期稳定工作，对晶体散热提出很高的要求。尤其对于板条激光器而言，激光晶体的体积小，功率高，在很小的晶体表面上，输出热流密度可达几百瓦。如果散热能力差，晶体温度会显著升高，进而引起激光器光束质量下降、转化效率低等一系列问题。因此，大功率激光器必须配备稳定高效的晶体散热系统。

同时，激光系统对晶体表面温度均匀性较高。由于泵浦光打到晶体上，沿通光方向激光晶体内热流分布呈指数变化，会存在很大的温度梯度。散热不均会引起显著的热应力效应，常常引起晶体断裂，破坏激光系统。因此，激光晶体散热器要着重考虑晶体表面的温度分布差异。

此外，与常规散热器不同的是，激光晶体散热器往往对结构布置有特殊要求。对于板条激光器，泵浦光源为半导体激光器叠阵，经过透镜整形后，汇聚入射到晶体端面上。如果通光方向的散热器尺寸过大，大大超过晶体本身的宽度，就会直接遮挡了部分泵浦光。同时，考虑到谐振腔腔镜的放置，镜片之间给予晶体散热器布置的空间非常有限，激光晶体散热器设计要充分考虑空间条件。

现有的激光晶体散热器尚不能同时满足以上要求。因此，需要设计开发新型结构的激光晶体散热器，在有限布置空间内简化结构，实现紧凑化、小型化。并满足激光晶体上高功率散热要求，同时考虑晶体内的非均匀热流分布特征，减小晶体表面温度分布差异，提高激光晶体的工作寿命与稳定性。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种激光晶体直冲冷却式微通道散热器，能更好地利用长通道结构，提升流体工质整体吸热量，能够在各方向上提高激光板条晶体表面及微通道散热器面上的温度的均匀性。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种激光晶体直冲冷却式微通道散热器，包括：激光板条晶体、上微通道散热器和下微通道散热器；

上微通道散热器和下微通道散热器为结构相同的微通道散热器；激光板条晶体的上下散热面分别与上微通道散热器和下微通道散热器的底部吸热面结合。

在上述激光晶体直冲冷却式微通道散热器中，微通道散热器为两层结构，包括：微通道层和盖板层；

微通道层底面为吸热面，与激光板条晶体结合；

微通道层内部设有微通道结构；

盖板层与微通道层紧密配合，并为微通道层提供流体工质的进出口通道。

在上述激光晶体直冲冷却式微通道散热器中，盖板层的中部设置有流体工质进口和进口集箱；盖板层的两侧对称设置有流体工质出口A、流体工质出口B、出口集箱A和出口集箱B；

流体工质进口通过进口集箱与微通道结构连通；

流体工质出口A通过出口集箱A与微通道结构连通；

流体工质出口B通过出口集箱B与微通道结构连通。

在上述激光晶体直冲冷却式微通道散热器中，微通道结构两端设置有流体汇集槽；其中，流体工质出口A和流体工质出口B分别与微通道结构两端的流体汇集槽直接连通。