大功率激光二极管阵列节流微蒸发制冷热沉的制作方法

本发明涉及激光器冷却领域，具体涉及一种大功率激光二极管阵列节流微蒸发制冷热沉。

背景技术：

微型节流蒸发腔制冷(microminiaturej-trefrigerator:mmr)热沉是一种利用蒸汽压缩、节流蒸发、相变吸热的原理制成的微型化制冷装置，包含微型压缩机、风冷冷凝器、节流元件、微蒸发腔等部件。专用于发热面积小、热流密度高的电子元器件，特别是大功率激光二极管(laserdiode：ld)散热。与传统的ld微通道液冷热沉相比较，利用冷却剂相变潜热，能够在冷却剂很小的质量与流量下实现很大的换热量、具备很高的散热密度；冷却剂在相变吸热的时候温度保持不变，克服了传统液冷微通道热沉由于冷却液在入口、出口温度不同而引起的ld阵列在不同发光点制冷效果差异而导致出光功率变化、波长漂移等不利因素。同时兼具冷却温度更低、冷却系统结构更简单、冷却系统体积更小、总耗能更低等优点。而随着大功率激光技术的发展，更大功率、热流密度更高的ld被研制，传统的液冷微通道单相传热冷却已经不能满足要求；并且由于热沉冷却的均匀性较差，导致大功率激光二极管阵列冷却不均匀，不利于整体大功率激光二极管阵列正常高效工作，并且制作精度低，高精度热沉制作困难。

因此，为解决以上问题，需要一种大功率激光二极管阵列节流微蒸发制冷热沉，能够有效提高热沉的冷却效率，并且提高热成冷却的均匀性，避免大功率激光二极管阵列温度不均而导致工作效率低，保证大功率激光二极管阵列正常高效工作；同时结构精度高且制备方便。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供大功率激光二极管阵列节流微蒸发制冷热沉，能够有效提高热沉的冷却效率，并且提高热成冷却的均匀性，避免大功率激光二极管阵列温度不均而导致工作效率低，保证大功率激光二极管阵列正常高效工作；同时结构精度高且制备方便。

本发明的大功率激光二极管阵列节流微蒸发制冷热沉，至少包括重叠设置的热沉上板和热沉下板；所述热沉上板的底面开设有多个上条形槽，所述热沉下板的顶面设置有多个与所述上条形槽一一对应连通的下条形槽，单个上条形槽和对应下条形槽错位并连通形成单个流道；相邻两个流道内的冷却液流向相反，所述热沉上板顶面为用于对大功率激光二极管阵列散热的工作面。

进一步，所述下条形槽之间相互平行且为半开口槽，相邻两个条形槽的开口位置相反；所述上条形槽之间相互平行且为与对应下条形槽开口同侧的半开口槽，所述上条形槽或下条形槽的未开口端设置有用于与对应下条形槽或上条形槽连通形成流道的连接槽。

进一步，还包括上盖板、下盖板和设置于上盖板与下盖板之间的围板，所述围板的厚度等于热沉上板厚度和热沉下板厚度之和且围板中间设置有用于容纳热沉上板和热沉下板的容纳口，所述上盖板对应热沉上板设置有开口；所述热沉上板和热沉下板为矩形，所述容纳口的侧壁中间延伸形成两个相对的隔板，所述隔板侧边密封连接于热沉上板和热沉下板之间使隔板上侧面与上盖板下侧面之间形成用于收集流道排出气体的排气通道，隔板下侧面与下盖板上侧面之间形成用于向流道注入冷却剂的进气通道。

进一步，所述围板上壁设置有散热槽，所述散热槽与上盖板之间形成散热腔，所述散热腔与排气通道连通且散热腔设置有排气口；所述围板还设置有出口与进气通道连通的喷射泵，所述散热腔与喷射泵的吸入室连通。

进一步，所述上盖板为导热材料制备而成。

进一步，所述散热槽为矩形且设置于散热槽的进、出口位于散热槽相对的两侧；散热槽的槽底设置有与喷射泵的吸入室连通的回流口，所述回流口靠近出口设置。

进一步，所述热沉上板和热沉下板为相对重叠设置的长方形板，所述流道沿长方形板的长度方向布置，多个流道沿长方形板的宽度方向平行分布。

进一步，所述上条形槽和下条形槽通过激光刻蚀而成。

本发明的有益效果是：本发明公开的一种大功率激光二极管阵列节流微蒸发制冷热沉，通过将用于冷却的流道的流动方向相互交错设置，利于保证热沉上板的冷却均匀性，能够有效提高热沉的冷却效率，并且提高热成冷却的均匀性，避免大功率激光二极管阵列温度不均而导致工作效率低，保证大功率激光二极管阵列正常高效工作；同时结构精度高且制备方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中围板的结构示意图；

图3为本发明中隔板安装的结构示意图；

图4为本发明各流道流向的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为本发明中围板的结构示意图，图3为本发明中隔板安装的结构示意图，图4为本发明各流道流向的结构示意图，如图所示，本实施例中的大功率激光二极管阵列节流微蒸发制冷热沉；至少包括重叠设置的热沉上板1和热沉下板2；所述热沉上板1的底面开设有多个上条形槽3，所述热沉下板2的顶面设置有多个与所述上条形槽3一一对应连通的下条形槽4，单个上条形槽3和对应下条形槽4错位并连通形成单个流道；相邻两个流道内的冷却液流向相反，所述热沉上板1顶面为用于对大功率激光二极管阵列散热的工作面5；所述冷却液可为现有的冷却液，比如水或蒸发性冷却液氟里昂等，通过将用于冷却的流道的流动方向相互交错设置，利于保证热沉上板1的冷却均匀性，能够有效提高热沉的冷却效率，并且提高热成冷却的均匀性，避免大功率激光二极管阵列温度不均而导致工作效率低，保证大功率激光二极管阵列正常高效工作；同时结构精度高且制备方便。

本实施例中，所述下条形槽4之间相互平行且为半开口槽，相邻两个条形槽的开口位置相反；所述上条形槽3之间相互平行且为与对应下条形槽4开口同侧的半开口槽，所述上条形槽3或下条形槽4的未开口端设置有用于与对应下条形槽4或上条形槽3连通形成流道的连接槽；所述下条形槽4与上条形槽3的侧端开口(包括下条形槽4的侧端开口4a和上条形槽3的侧端开口3a)分别位于热沉下板2和热沉上板1的侧壁，冷却剂从热沉下板2的侧端开口进入并从热沉上板1的侧端开口流出并对大功率激光二极管阵列进行冷却。

本实施例中，还包括上盖板6、下盖板7和设置于上盖板6与下盖板7之间的围板8，所述围板8的厚度等于热沉上板1厚度和热沉下板2厚度之和且围板8中间设置有用于容纳热沉上板1和热沉下板2的容纳口9，所述上盖板6对应热沉上板1设置有开口；所述热沉上板1和热沉下板2为矩形，所述容纳口9的侧壁中间延伸形成两个相对的隔板(包括隔板9a和隔板9b)，所述隔板侧边密封连接于热沉上板1和热沉下板2之间使隔板上侧面与上盖板6下侧面之间形成用于收集流道排出气体的排气通道(热沉上板两侧均设置有排气通道)，隔板下侧面与下盖板7上侧面之间形成用于向流道注入冷却剂的进气通道(热沉下板两侧均设置有进气通道)；隔板可密封焊接于热沉上板1和热沉下板2之间(当然，隔板未密封位于热沉上板1和热沉下板2侧壁的侧端开口)，冷却剂节流微后进入进气通道在分别进入单个流道，而排气通道收集个流道流出的高温低压气体，两个进气通道分别连通冷却剂源进行冷却剂循环，即冷却系统由两个分别独立的冷却回路进行冷却，冷却效率高。

本实施例中，所述围板8上壁设置有散热槽(包括左散热槽11a和右散热槽11b)，所述散热槽与上盖板6之间形成散热腔，所述散热腔与排气通道连通且散热腔设置有排气口；所述围板8还设置有出口与进气通道连通的喷射泵12，所述散热腔与喷射泵12的吸入室连通；通过散热后的冷却剂回流再次利用，大大提高冷却效率。

本实施例中，所述上盖板6为导热材料制备而成；散热材料可为现有导热性好的材料，比如铜等，当然在上盖板6上可设置风冷散热或水冷散热。

本实施例中，所述散热槽为矩形且设置于散热槽的进、出口位于散热槽相对的两侧；散热槽的槽底设置有与喷射泵12的吸入室连通的回流口13，所述回流口13靠近出口设置；利于回流的冷却剂充分冷却，保证散热效率高。

本实施例中，所述热沉上板1和热沉下板2为相对重叠设置的长方形板，所述流道沿长方形板的长度方向布置，多个流道沿长方形板的宽度方向平行分布；所述上条形槽3和下条形槽4通过激光刻蚀而成；易于加工，结构利于冷却剂充分吸热。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。