[發明專利]一種半導體激光器的熱管理裝置

在審

• 申請號: 201410239521.2
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN105281198A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 楊晶;許祖彥;閆彪;彭欽軍;許家林;高偉男;王偉偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

1.一種半導體激光器的熱管理裝置，其特征在于，包括一面與半導體激光器(0)相連接的膨脹匹配導熱層(1)，膨脹匹配導熱層(1)的另一面與對流換熱模塊(2)連接；

對流換熱模塊(2)中有熔點范圍從-10℃～60℃的低熔點金屬(3)；

對流換熱模塊(2)包括熱導率>100W.m^-1.K^-1的高熱導率金屬外殼(200)。

2.根據權利要求1所述的半導體激光器的熱管理裝置，其特征在于，對流換熱模塊(2)通過管道(4)與外部散熱模塊(5)連接；

所述對流換熱模塊(2)、管道(4)、外部散熱模塊(5)中有熔點范圍從-10℃～60℃的低熔點金屬(3)；

所述對流換熱模塊(2)、管道(4)、外部散熱模塊(5)形成流通的閉合回路；

對流換熱模塊(2)、管道(4)、外部散熱模塊(5)中的液態金屬(3)由驅動泵(6)進行驅動，驅動泵(6)是機械泵，或者電磁泵，或者離心泵，或者上述幾種泵的任意組合。

3.根據權利要求1所述的半導體激光器的熱管理裝置，其特征在于,對流換熱模塊(2)連接有散熱翅片(201)，或連接有風冷模塊(202)，或連接有輔助電制冷/制熱器(203)，或連接有對流換熱的熱沉(204)，或連接有散熱翅片(201)、風冷模塊(202)、輔助電制冷/制熱器(203)、熱沉(204)的任意組合；

所述對流換熱的熱沉(204)的幾何結構通過焊接層/導熱膠涂層(205)與膨脹匹配導熱層(1)緊密連接。

所述金屬外殼(200)的成分為金、銀、銅、鋁。

4.根據權利要求3所述的半導體激光器的熱管理裝置，其特征在于，所述對流換熱的熱沉(204)的幾何結構為密封腔，或者單路或多路通道，或者微通道結構；

所述對流換熱的熱沉(204)的幾何結構中充有低熔點金屬(3)，對流換熱方式包括自然對流、強制對流。

5.根據權利要求2所述的半導體激光器的熱管理裝置，其特征在于，對流換熱模塊(2)與外部散熱模塊(5)中的液態金屬換熱器(500)通過管道(4)進行聯通，管道(4)是由塑料做成的柔性管道，或者鋁、銅或銀或玻璃制成的硬連接管道。

6.根據權利要求2所述的半導體激光器的熱管理裝置，其特征在于，外部散熱模塊(5)包括液態金屬換熱器(501)；

其中液態金屬換熱器(501)組成包括：板式換熱器、或管式換熱器、或翅片換熱器。

7.根據權利要求6所述的半導體激光器的熱管理裝置，其特征在于，液態金屬換熱器(501)連接環境換熱部件(503)，或者制冷/制熱單元(502)，或者同時連接環境換熱部件(503)與制冷/制熱單元(502)；

其中環境換熱部件(503)組成包括：傳導熱沉、或輻射換熱片、或板式換熱器、或管式換熱器、或翅片換熱器、或風冷或水冷換熱器或上述單元的任意組合；

制冷/制熱單元(502)包括：風冷模塊、或水冷散熱器、或借助冷媒的制冷/制熱單元、或上述單元的任意組合。

8.根據權利要求2所述的半導體激光器的熱管理裝置，其特征在于，所述外部散熱模塊(5)包括溫度傳感器(504)、恒溫箱(505)、反饋控制電路(506)，通過控制換熱速率，保持液態金屬回到對流換熱模塊(2)處的溫度恒定。

9.根據權利要求1至8中任意一項所述的半導體激光器的熱管理裝置，其特征在于，所述低熔點金屬(3)的初始狀態為液態，固態，或固液混合態；其成分是低熔點金屬單質，或多種金屬的混合物；

通過低熔點金屬的相變過程實現相變換熱。

10.根據權利要求1至8中任意一項所述的半導體激光器的熱管理裝置，其特征在于，所述膨脹匹配導熱層(1)是由金剛石，或金屬氧化物，或金屬氮化物，或非金屬及其化合物組成的片狀或板條狀或薄膜結構的導熱絕緣體。