[发明专利]一种超低温激光器防冻液快速制冷的方法

说明书

本发明公开了一种超低温激光器防冻液快速制冷的方法，所述方法包括以下步骤；S1：微通道分析→S2：热沉材料选择→S3：微通道表面处理→S4：微通道封装→S56：减小晶体热阻。本发明利用热分析的有限元法，在详细分析准三能级激光器热效应的基础上，结合对LD输出泵浦光的实验测量，考虑多模输出、近高斯分布等多种因素，较为准确地建立了块状激光晶体热传导的有限元模型，模拟了晶体在不同换热边界条件下的温度场、温度梯度场和热应力场分布，提出了改善激光晶体散热性能的有效措施，对微通道热沉的设计、加工和表面处理，通过微通道热沉与普通热沉散热的对比，防冻液通过微通道热沉具有优良的散热性能。

技术领域

本发明涉及激光器冷却技术领域，更具体地说，本发明涉及一种超低温激光器防冻液快速制冷的方法。

背景技术

激光器是能发射激光的装置，1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束，1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器，1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器，1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器，以后，激光器的种类就越来越多，按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类，近来还发展了自由电子激光器，大功率激光器通常都是脉冲式输出，激光器需要配备防冻液冷却降温。

现有技术存在以下不足：现有激光器冷却过程中通过防冻液在管道中流通，从而达到对晶体冷却降温的目的，然而防冻液在管道流通过程中的损耗大，且对激光器的冷却降温效果差。

发明内容

本发明提供一种超低温激光器防冻液快速制冷的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超低温激光器防冻液快速制冷的方法，所述方法包括以下步骤；

S1：微通道分析

通过多通道、高肋片以及长通道减小流体对流和热量热阻，增大传导和扩散热阻，微通道和肋片的宽度小，在有限的体积内排布多通道，并增大对流换热系数，减小对流热阻；

S2：热沉材料选择

选用铜作为热沉材料，微通道热沉分成不同组件加工，盖板和热沉侧面上的测温孔分别采用精细车削和钳工，微通道通过机械线切割加工；

S3：微通道表面处理

微通道成型后先通过机械打磨对表面进行预处理，然后在通过化学浸泡加超声波法去除热沉表面；

S4：微通道封装

微通道热沉组件之间采用特制粘铜胶粘结，在室温下固化24h，并将热沉组件安装在配套支架座上；

S56：减小晶体热阻

增加热沉和晶体之间的压力，使热沉、锢和晶体交界面上的突出部分变形，减小缝隙增大接触面，在热沉与晶体之间填充导热硅脂，采用锢焊技术将晶体与紫铜热沉通过锢焊料焊接。

优选的，所述步骤S2中，微通道宽度下限0.2mm，肋片宽度下限0.8mm，微通道的结构由于当量直径较小，直接增大了对流换热系数，对于设计的通道宽度为0.2mm的微通道，经计算其换热系数是普通热沉的5倍，提高了热沉的换热性能，分析了微通道热沉制作材料的选择原则，由于设计的微通道热沉整体尺寸较大，考虑到加工条件、成本和周期等因素，紫铜微通道用线切割加工，加工后热沉组件表面的污垢严重影响了热沉的导热性能，可用化学浸泡加超声波振荡工艺清洗，最后热沉组件经粘结和安装后即可投入使用。