[發明專利]激光器及其散熱裝置

無效

• 申請號: 200810057686.2
• 申請日: 2008-02-04
• 公開（公告）號: CN101505029A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 王斌;許江珂;成華;鄭光;房濤;畢勇;賈中達
• 申請（專利權）人: 北京中視中科光電技術有限公司;中國科學院光電研究院
• 主分類號: H01S3/04
• 分類號: H01S3/04;H01S3/042;H05K7/20
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 王 勇

技術領域

本發明涉及激光領域，尤其是激光器及其散熱裝置。?

背景技術

對于激光器來講，各個元件的工作溫度非常重要，為了使激光器能夠正常工作，必須將激光器的泵浦源和非線性光學晶體(如倍頻晶體)的溫度嚴格控制在某個范圍，否則，這些元件將不能正常工作，從而不能得到所需的激光。然而，激光器的泵浦源、激光晶體等熱源在工作時會產生大量的熱量，因此，隨著激光器的運轉，這些光學元件的溫度將不斷升高，如果不能有效地降低這些元件的溫度，那么激光器將無法工作。因此，激光器的散熱系統就顯得非常重要。在大功率激光器中，通常使用外部液體循環冷卻的方法，或者使用風冷的方法散熱。然而，這種大型冷卻系統卻無法適用于便攜式設備。?

現有技術中的散熱材料主要為銅、鋁等金屬。但是銅的密度較大，不利于整個激光器質量的減輕；而鋁的熱導率較小，散熱效果不佳，只能用于小功率的激光器，而對于較大功率的激光器則不再適用。此外，銅、鋁等金屬還存在氧化和線脹系數較大等問題。氧化后金屬的熱導率將進一步降低，而線脹系數較大則會導致激光器工作時，散熱裝置保持自身形狀的能力較差，從而導致激光器的不穩定。?

圖1為根據現有技術的一種散熱裝置的示意圖。其中，散熱裝置100由金屬制成，包括呈矩形的基板101，以及與基板101一體形成的垂直于基板101的散熱片103。散熱片103平行地設置，彼此保持一定的距離。泵浦源104、激光晶體105和非線性晶體106等元件固定在散熱裝置100的基板101上，在基板101與泵浦源104之間設置半導體制冷芯片(TEC)110，非線性晶體106與基板之間可以根據不同情況設置TEC?112或加熱絲(加熱片)112，用于對非線性晶體106散熱或加熱。泵浦源104和非線性晶體106通過半導體制冷芯片110和112與基板101接合，TEC的熱端通過基板101和與基板101一體的散熱片103來傳導熱量，而激光晶體105則直接與基板101接合。并且通過外部風扇向散熱片103送風，從而實現冷卻。風扇設置的最佳位置是在散熱片103的下部，但是由于在散熱片103?的下部通常設置有底板，因此風扇只能設置在散熱片103的側部或其它位置，這樣使得散熱效果大大降低。?

圖2和圖3為根據現有技術的另一種散熱裝置的示意圖，其中散熱裝置200設有呈圓筒形的熱管202。熱管202與水冷系統208相連。水不斷地從熱管202中流過，將熱源的熱量帶走，從而實現冷卻。然而，這樣的水冷系統通常十分龐大和笨重，不利于整個裝置向小型化、便攜式的方向發展。?

發明內容

因此，本發明的任務是提供一種密度小、熱導率高、線脹系數小、不易氧化、機械強度高的激光器用散熱裝置。本發明還要提供一種采用上述散熱裝置的激光器。?

一種用于激光器的散熱裝置，包括由高導熱碳纖維制成的基板，所述基板中的高導熱碳纖維的纖維定向與所述基板的安裝表面平行；所述基板的安裝表面用于安裝激光器的泵浦源、激光晶體和非線性晶體，并使所述泵浦源、激光晶體和非線性晶體沿所述高導熱纖維的纖維定向方向依次排列成一線。?

所述基板還包括多個散熱片，所述散熱片與所述基板一體形成，并且所述多個散熱片彼此平行設置。?

所述激光器包括固定在所述散熱裝置的基板上的泵浦源、激光晶體和非線性晶體，并且所述泵浦源、激光晶體和非線性晶體沿所述基板的高導熱碳纖維的纖維定向方向依次排成一線。?

所述泵浦源、激光晶體、非線性晶體部分嵌入在所述基板上。?

所述基板還包括多個散熱片，所述散熱片與所述基板一體形成，并且所述多個散熱片彼此平行設置。?

所述泵浦源通過第一半導體制冷芯片固定在所述基板，其中所述第一半導體制冷芯片的冷端面和熱端面分別與泵浦源和所述基板緊密連接；所述非線性晶體通過第二半導體制冷芯片固定在所述基板，其中所述第二半導體制冷芯片的熱端面和冷端面分別與所述非線性晶體和所述基板緊密連接。?

所述泵浦源通過第一半導體制冷芯片固定在所述基板，其中所述第一半導體制冷芯片的冷端面和熱端面分別與泵浦源和所述基板緊密連接，并且所述非線性晶體通過第二半導體制冷芯片固定在所述基板，其中所述第二半導體制冷芯片的冷端面和熱端面分別與所述非線性晶體和所述基板緊密連接。?

所述泵浦源、激光晶體和非線性晶體通過同一個半導體制冷芯片固定在所述基板，其中所述半導體制冷芯片的冷端面與所述泵浦源、激光晶體和非線性晶體緊密連接，所述半導體制冷芯片的熱端面和所述基板緊密連接。?