一種采用高效換熱構型的激光器及其聚光腔的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種采用高效換熱構型的激光器及其聚光腔。
【背景技術】
[0002]固體激光器是用于獲得高功率、高光束質量激光輸出的有效手段之一，高功率固體激光器在工業加工、材料處理、航空航天、軍事等領域具有十分重要的應用價值。在高功率固體激光器中，提高栗浦功率密度和改善栗浦均勻性對于提高激光器的輸出功率和改善光束質量具有重要意義。如中國專利CN 204045923 U公開的一種半導體激光栗浦模塊，該半導體激光栗浦模塊包括激光器模塊及激光器模塊四周的水冷裝置，該激光器模塊包括柱形的石英管、同軸插裝在石英管中的激光晶體棒及在石英管外圍設置的二極管圓環陣列，通過在各個方向設置激光二極管該裝模塊的栗浦功率密度得以大幅增加。然而，該栗浦模塊直接在二極圓環陣列外設置通水孔，通過通水孔內的水冷介質實現對聚光腔內的冷卻，但是水的導熱性能有限而導致聚光腔內的廢熱不能及時有效地散出，這造成了激光介質內的熱效應比較嚴重，不利于獲得高功率、高質量的光束輸出。

【發明內容】

[0003]本實用新型的目的在于提供一種能夠快速高效地將激光器聚光腔內的熱量散發的激光器以解決現有技術中的激光器的散熱能力差的問題;本實用新型的目的還在于提供上述激光器中使用的聚光腔。
[0004]為解決該技術問題，本實用新型的一種采用高效換熱構型的激光器的聚光腔采用以下技術方案:
[0005]—種采用高效換熱構型的激光器的聚光腔，包括圓柱形的半導體陣列光源及位于所述半導體陣列光源外側的冷卻模塊，所述冷卻模塊包括液冷部件，所述冷卻模塊還包括通過中部的光源安裝孔固定套裝在所述半導體陣列光源外周面上的用于傳導熱量的熱沉塊、設置于熱沉塊與液冷部件之間的熱管部件，所述熱管部件包括靠近熱沉塊的熱端、靠近液冷部件的冷端及處于熱端和冷端之間的毛細結構。
[0006]所述熱管部件為平板熱管;所述平板熱管的熱端與熱沉塊之間設有可消除接觸面間接觸熱阻的第一銦箔層，平板熱管的冷端與導流殼體之間設有可消除接觸面間接觸熱阻的第二銦箔層;第一銦箔層的兩側面分別與平板熱管與熱沉塊的相應側面接觸，第二銦箔層的兩側面分別與平板熱管與導流殼體的相應側面接觸。
[0007]所述液冷部件包括導流殼體，所述導流殼體具有用于容納冷卻液體介質的腔體，所述導流殼體的腔體具有背離半導體陣列光源所在側的開口，通過該開口在腔體內固設有波紋板，所述液冷部件還包括焊接固定在所述導流殼體上的用于封堵所述開口的蓋板。
[0008]所述波紋板的形狀為鋸齒形。
[0009]所述半導體陣列光源包括圓柱形的激光工作物質及陣列排布在激光工作物質外周面的二極管，所述熱沉塊有兩塊且兩塊熱沉塊上對應開設有與所述半導體陣列光源的外周面形狀相吻合的凹槽，兩塊熱沉塊對應扣合時兩個凹槽圍成所述光源安裝孔，所述激光工作物質的兩端懸空伸出所述光源安裝孔，并在光源安裝孔的兩端孔口處對激光工作物質進行焊接固定。
[0010]本實用新型的一種采用高效換熱構型的激光器采用以下技術方案:
[0011]—種采用高效換熱構型的激光器，包括聚光腔，聚光腔包括圓柱形的半導體陣列光源及位于所述半導體陣列光源外周面上的冷卻模塊，所述冷卻模塊包括液冷部件，所述冷卻模塊還包括通過中部的光源安裝孔固定套裝在所述半導體陣列光源外周面上的用于傳導熱量的熱沉塊、設置于熱沉塊與液冷部件之間的熱管部件，所述熱管部件包括靠近熱沉塊的熱端、靠近液冷部件的冷端及處于熱端和冷端之間的毛細結構。
[0012]所述熱管部件為平板熱管;所述平板熱管的熱端與熱沉塊之間設有可消除接觸面間接觸熱阻的第一銦箔層，平板熱管的冷端與導流殼體之間設有可消除接觸面間接觸熱阻的第二銦箔層;第一銦箔層的兩側面分別與平板熱管與熱沉塊的相應側面接觸，第二銦箔層的兩側面分別與平板熱管與導流殼體的相應側面接觸。
[0013]所述液冷部件包括導流殼體，所述導流殼體具有用于容納冷卻液體介質的腔體，所述導流殼體的腔體具有背離半導體陣列光源所在側的開口，通過該開口在腔體內固設有波紋板，所述液冷部件還包括焊接固定在所述導流殼體上的用于封堵所述開口的蓋板。
[0014]所述波紋板的形狀為鋸齒形。
[0015]所述半導體陣列光源包括圓柱形的激光工作物質及陣列排布在激光工作物質外周面的二極管，所述熱沉塊有兩塊且兩塊熱沉塊上對應開設有與所述半導體陣列光源的外周面形狀相吻合的凹槽，兩塊熱沉塊對應扣合時兩個凹槽圍成所述光源安裝孔，所述激光工作物質的兩端懸空伸出所述光源安裝孔，并在光源安裝孔的兩端孔口處對激光工作物質進行焊接固定。
[0016]現有技術中的激光器直接在二極圓環陣列外設置通水孔，通過通水孔內的水冷介質實現對聚光腔內的冷卻，但是水的導熱性能有限而導致聚光腔內的廢熱不能及時有效地散出，這造成了激光介質內的熱效應比較嚴重，不利于獲得高功率、高質量的光束輸出。
[0017]本實用新型的激光器設置在半導體環形陣列的外側的冷卻模塊，冷卻模塊包括液冷部件、通過中部的光源安裝孔固定套裝在所述半導體陣列光源外周面上的用于傳導熱量的熱沉塊、設置于熱沉塊與液冷部件之間的熱管部件，所述熱管部件包括靠近熱沉塊的熱端、靠近液冷部件的冷端及處于熱端和冷端之間的毛細結構。導熱性能優良的熱沉塊吸收半導體陣列光源在進行電光轉換時產生的廢熱并通過可進行毛細作用進行高效散熱的熱管部件將熱沉塊上的熱量傳導至液冷部件以通過冷卻液將傳導至液冷部件的熱量導出。由于熱管部件的換熱系數極高，故其能將熱量高效地傳導至液冷部件，極大地提高了固體激光器的對流換熱的效率，有利于激光工作物質的穩定工作，利于獲得高功率、高質量的光束輸出。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型中激光器聚光腔的立體結構示意圖；
[0019]圖2為圖1的側面剖視圖；
[0020]圖3為圖1的正面剖視圖。
【具體實施方式】
[0021 ]采用高效換熱構型的激光器的實施例:
[0022]采用高效換熱構型的激光器包括聚光腔及將聚光腔中得到的光束傳送至激光器殼體外部的平面輸出鏡，聚光腔的結構如圖1?3所示，包括半導體陣列光源及冷卻模塊，半導體陣列光源包括圓柱狀的激光工作物質I及環形陣列地排布在激光工作物質I外周面的半導體陣列2，在徑向上激光工作物質I與半導體陣列2之間有一定間隙，軸向上半導體陣列2的長度小于激光工作物質I的長度并設置在激光工作物質I的中部，因此在軸向上激光工作物質I的兩端具有對稱的伸出半導體陣列2的外伸段。冷卻模塊包括固定在半導體陣列光源上下兩側的兩個熱沉塊3、平板熱管4及液冷部件5，液冷部件包括導流殼體6、蓋板7及波紋板8。
[0023]半導體陣列2為原始光源，當對其通電時半導體實現電光轉換而發射栗浦光，激光工作物質I由Nd:YAG制成，用于吸收半導體發射的栗浦光并實現光光轉化。熱沉塊3包括上下對稱的兩塊，熱沉塊由具有較高的導熱系數的紫銅材料制成，包括長方體的基體及開設