[发明专利]一种高功率半导体激光器的散热装置

说明书

本发明公开了一种高功率半导体激光器的散热装置，包括：相对安装的上层水冷板和下层水冷板；上层水冷板上安装有多个半导体激光器；上层水冷板与下层水冷板的接触面处设有封闭的流体通道，流体通道根据多个半导体激光器的位置曲线布设，流体通道在高水压区域设置湍流缓冲仓，高水压区域包括进水口区域以及拐角处；下层水冷板上设有进液口和出液口，进液口与流体通道的一端相连，出液口与流体通道的另一端相连。本发明可实现对多个高功率半导体激光器的均匀散热，避免水冷板受冷却液冲击产生形变，降低流体通道内气泡的生成；从而保证激光器光学系统稳定性、提高散热效率。

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种高功率半导体激光器的散热装置，可实现对多个高功率半导体激光器的同时散热。

背景技术

半导体激光器从最初需要在液氮制冷下运转发展到可在室温下连续工作，输出功率也由几毫瓦提高到几千瓦。半导体激光器的工作物质为半导体材料，工作原理为由电能转换成光能。对于高功率半导体激光器件来说，其电光转换效率一般在50％～60％，其余的电能会产生热量，从而使半导体芯片的温度急速上升。若半导体激光器所产生的热量不能及时排出，将导致PN结温度显著升高，进而导致半导体激光器的阈值电流变高，量子效率显著下降，器件的电光转换效率降低，从而产生更多的热量。此外，结温升高会导致激光器的输出波长发生红移现象，过多的热量堆积还会导致激光器损坏；因此，针对高功率半导体激光器，需配置对应的散热装置对其进行散热。

目前最常用的散热器有三类：循环水冷散热、风冷散热和半导体制冷器散热，对于较大功率的半导体激光器较好的散热方式是采用循环水冷散热。循环水冷散热主要采用水冷板对半导体激光器进行散热，但在实际应用中，水冷板在对半导体激光器散热时往往会出现一些影响系统稳定性的问题。

首先，存在散热不均匀的问题，当半导体激光器散热不均匀时会导致芯片的有源区产生热应力，出现“smile”效应，影响激光器输出光束的质量。

其次，冷却液在流体通道中流动时会对水冷板产生冲击力，导致水冷板产生形变，影响光学器件工作性能，增加了激光光束整形、耦合、准直等技术的难度。

最后，冷却液在复杂的流体通道中流动时在各处所受到的压力不均匀，如流道转弯处、进水口等，会导致冷却液出现湍流空洞现象，产生大量气泡；流体通道内的气泡不仅会降低冷却液和水冷板的热传导效率，还会产生气泡腐蚀现象，降低上下层水冷板的密封可靠性。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种高功率半导体激光器的散热装置，其可以保证激光器光学系统稳定性、提高散热效率，也可实现对多个高功率半导体激光器的同时散热。

本发明公开了一种高功率半导体激光器的散热装置，包括：相对安装的上层水冷板和下层水冷板；

所述上层水冷板上安装有多个半导体激光器；

所述上层水冷板与下层水冷板的接触面处设有封闭的流体通道，所述流体通道根据多个所述半导体激光器的位置曲线布设，所述流体通道在高水压区域设置湍流缓冲仓，所述高水压区域包括进水口区域以及拐角处；

所述下层水冷板上设有进液口和出液口，所述进液口与所述流体通道的一端相连，所述出液口与所述流体通道的另一端相连。

作为本发明的进一步改进，所述上层水冷板与下层水冷板为铝合金板，在所述上层水冷板与下层水冷板的相对位置设有水冷板密封螺纹孔且通过螺钉连接固定。

作为本发明的进一步改进，所述上层水冷板设有安装平台，所述安装平台上设有半导体激光器安装螺纹孔，通过螺钉将所述半导体激光器安装在所述安装平台上。

作为本发明的进一步改进，所述半导体激光器与所述安装平台之间设有导热铟片。

作为本发明的进一步改进，基于所述安装平台的不同高度保证所有所述半导体激光器距冷却液的距离一致。