[发明专利]一种端面泵浦激光晶体散热用微通道水冷结构

说明书

本发明公开了一种端面泵浦激光晶体散热用微通道水冷结构，微流通道盖板的一侧与二级热沉的平面侧连接，二级热沉的另一侧通过定位槽与一级热沉连接，一级热沉上设置有激光晶体；微流通道盖板与二级热沉的接触侧设置有台阶，台阶上设置有微流通道，微流通道的一端设置有进水口，另一端对应设置有出水口，微流通道靠近出水口的一侧设置有用于形成湍流的阻挡物，一级热沉和二级热沉上设置有金刚石薄片。本发明提高了激光晶体的热导率，减小了激光晶体的热应力，提高了激光晶体的性能。

技术领域

本发明属于激光技术及应用技术领域，具体涉及一种端面泵浦激光晶体散热用微通道水冷结构。

背景技术

随着激光技术的飞速发展,激光器的功率也不断增大，但是激光晶体在其工作时不可避免的会产生热。激光器内部结构中的热效应影响着激光器的输出质量以及使用寿命，制约着激光技术发展。所以对激光晶体散热技术的研究显得尤为重要。

激光晶体的热量分布并不是均匀的，泵浦光照射到激光晶体端面后，沿晶体轴向方向通过，被逐渐吸收，泵浦光密度逐渐降低，导致晶体在轴向热分布不均匀，其泵浦端面热密度最大，而非泵浦端面热密度最小，而且热量主要集中在晶轴上，四周较少。

现在的单向环行腔激光器中，对端面泵浦光晶体的散热方式，通常都是先通过一定工艺把铟填充在晶体与紫铜热沉之间，由于温度差的存在，铟皮会通过热传导的方式将晶体内的废热传导到紫铜热沉上。热沉中通常会有半导体制冷器件(TEC)或者水流内循环通道将热量带走。

然而随着更大泵浦光功率的使用，此上两种方法显得力不从心。对于半导体制冷器件而言，其有着控温精准，体积小，可靠性高和寿命长等优点，但是它安装困难并且制冷效率太低，已不能满足激光晶体的散热需求。

而对于水流内循环，虽然其散热能力与半导体制冷器相比更强，但是如果热量过高时，需要涉及更加复杂的水冷管路，会造成热沉体积过大，对晶体与热沉的铟封处理不利，管路加工困难，容易渗漏的风险。同时上述方法没有针对性，做不到各处散热能力与晶体热量分布相匹配，容易导致晶体在泵浦端面处的热张力过大，这对晶体是极为不利的。

微通道于1981年被提出，由多个微小流体通道组成。当冷却剂流过微通道时，通过肋片的热传导和微通道内流体的流动带走功率器件的废热，具有快速制冷的能力，其具有结构简洁、高效、快速等优点。目前，微通道技术广泛的应用于高速电脑芯片、激光二极管阵列、微波放大器等高功率密度器件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种端面泵浦激光晶体散热用微通道水冷结构，对微流通道进行改造，提高了散热效率的同时，尽可能地将热沉散热能力与晶体热量分布相匹配，从而改善晶体的热效应，提高输出激光功率，获得高质量激光光束输出。

本发明采用以下技术方案：

一种端面泵浦激光晶体散热用微通道水冷结构，包括微流通道盖板，微流通道盖板的一侧与二级热沉的平面侧连接，二级热沉的另一侧通过定位槽与一级热沉连接，一级热沉上设置有激光晶体；微流通道盖板与二级热沉的接触侧设置有台阶，台阶上设置有微流通道，微流通道的一端设置有进水口，另一端对应设置有出水口，微流通道靠近出水口的一侧设置有用于形成湍流的阻挡物，一级热沉和二级热沉上设置有金刚石薄片。

具体的，台阶的高度为0.5～0.7mm，微流通道距离进水口的距离为3～4.5mm。

具体的，其特征在于，微流通道的入水口处与形成的湍流相切。

具体的，一级热沉和二级热沉靠近出水口的一侧设置有倒置的台阶用于放置金刚石薄片。

具体的，激光晶体和一级热沉的连接处填充金属铟形成铟封。

具体的，微流通道盖板上与二级热沉的接触侧开有凹槽，凹槽内设置有密封圈。