[發明專利]采用熱管散熱系統散熱的小體積大功率半導體激光器

有效

• 申請號: 201610064811.7
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105552711B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 舒世立;佟存柱;吳昊;汪麗杰;田思聰;王立軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙) 22210
• 代理人: 朱紅玲

采用熱管散熱系統散熱的小體積大功率半導體激光器，涉及半導體激光器領域。解決了現有技術中大功率半導體激光器采用水冷散熱，整機體積大且無法在失重條件下工作的問題，提供一種采用熱管散熱系統散熱，可在失重條件下穩定工作的小體積大功率半導體激光器。該激光器由五個激光器子模塊、銅板卡具、熱電制冷片及熱管散熱系統組成；激光器子模塊、銅板卡具及熱電制冷片的數量均為五個；每個激光器子模塊發光功率為60W。熱管散熱系統為U型結構，不僅對激光器子模塊起到高效散熱作用，還起到封裝保護作用。該激光器采用無水冷散熱，最大輸出功率可達300W，整機尺寸體積小，重量輕，攜帶方便，且可在失重條件下穩定工作。

技術領域

本發明涉及半導體激光器技術領域，具體涉及一種采用熱管散熱系統散熱的小體積大功率半導體激光器。

背景技術

半導體激光器在固體激光器泵浦、材料加工和醫療等領域得到了廣泛的應用，并向高集成和高功率方向快速發展。因此，其產生的高熱流密度散熱問題也隨之變得日益嚴重，并成為當今半導體激光器發展的一個瓶頸。目前，大功率半導體激光器主要采用水冷的方式散熱。但是，由于水冷機體積很大，導致大功率半導體激光器整機具有較大的體積和重量，不方便攜帶與使用。并且，采用水冷散熱的半導體激光器無法在具有失重條件的空間中使用。目前，傳統散熱方式已無法滿足當今高集成、小體積、大功率半導體激光器散熱的需要。亟需采用一種新的具有高散熱性能的散熱元件和良好的封裝結構來滿足大功率半導體激光器散熱的需求，以解決大功率小體積半導體激光器有效散熱這一世界難題。

發明內容

本發明為解決現有技術中大功率半導體激光器采用水冷散熱，存在整機體積大且無法在失重條件下工作的問題，提供一種采用熱管散熱系統散熱的小體積大功率半導體激光器。

采用熱管散熱系統散熱的小體積大功率半導體激光器，包括多個激光器子模塊、多個銅板卡具、多個熱電制冷片、一套U型熱管散熱系統和激光整形與合束裝置；所述銅板卡具的厚度依次遞增，且相鄰銅板卡具的厚度相差2mm；所述多個激光器子模塊串聯后依次固定在對應的銅板卡具上，所述銅板卡具壓在熱電制冷片上，通過螺栓固定在所述U型熱管散熱系統的熱管基板上，所述激光器子模塊與銅板卡具之間設置有AlN陶瓷片，激光器子模塊與所述AlN陶瓷片之間以及AlN陶瓷片與銅板卡具之間設置有銦箔；所述銅板卡具與熱電制冷片冷面以及熱管基板與熱電制冷片熱面之間由高絕緣導熱膠填充；所述激光器子模塊出射激光后經激光整形與合束裝置合成一束光輸出。

本發明的有益效果：本發明將熱管散熱系統引入大功率半導體激光器模塊中，發明了熱管散熱系統散熱的小體積大功率半導體激光器；

本發明采用高效熱管散熱技術，有效解決了大功率半導體激光器技術中高熱流密度的散熱問題，制備半導體激光光源輸出功率可達300W。

本發明由于采用無水冷散熱技術，制備的半導體激光光源具有體積小(整機尺寸為350mm×350mm×80mm)、重量輕(約10Kg)，結構緊湊、攜帶方便且可在失重條件下穩定工作等特性。

附圖說明

圖1為本發明所述的采用熱管散熱系統散熱的小體積大功率半導體激光器的結構示意圖；

圖2為本發明所述的采用熱管散熱系統散熱的小體積大功率半導體激光器中U型熱管散熱系統的結構示意圖；

圖3為圖2中U型熱管散熱系統內熱管的示意圖；

圖4為本發明所述的采用熱管散熱系統散熱的小體積大功率半導體激光器的銅板卡具結構示意圖；

圖5為本發明所述的采用熱管散熱系統散熱的小體積大功率半導體激光器的激光器子模塊的結構示意圖。

具體實施方式