一种采用高效换热构型的激光器及其聚光腔的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种采用高效换热构型的激光器及其聚光腔。
【背景技术】
[0002]固体激光器是用于获得高功率、高光束质量激光输出的有效手段之一，高功率固体激光器在工业加工、材料处理、航空航天、军事等领域具有十分重要的应用价值。在高功率固体激光器中，提高栗浦功率密度和改善栗浦均匀性对于提高激光器的输出功率和改善光束质量具有重要意义。如中国专利CN 204045923 U公开的一种半导体激光栗浦模块，该半导体激光栗浦模块包括激光器模块及激光器模块四周的水冷装置，该激光器模块包括柱形的石英管、同轴插装在石英管中的激光晶体棒及在石英管外围设置的二极管圆环阵列，通过在各个方向设置激光二极管该装模块的栗浦功率密度得以大幅增加。然而，该栗浦模块直接在二极圆环阵列外设置通水孔，通过通水孔内的水冷介质实现对聚光腔内的冷却，但是水的导热性能有限而导致聚光腔内的废热不能及时有效地散出，这造成了激光介质内的热效应比较严重，不利于获得高功率、高质量的光束输出。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种能够快速高效地将激光器聚光腔内的热量散发的激光器以解决现有技术中的激光器的散热能力差的问题;本实用新型的目的还在于提供上述激光器中使用的聚光腔。
[0004]为解决该技术问题，本实用新型的一种采用高效换热构型的激光器的聚光腔采用以下技术方案:
[0005]—种采用高效换热构型的激光器的聚光腔，包括圆柱形的半导体阵列光源及位于所述半导体阵列光源外侧的冷却模块，所述冷却模块包括液冷部件，所述冷却模块还包括通过中部的光源安装孔固定套装在所述半导体阵列光源外周面上的用于传导热量的热沉块、设置于热沉块与液冷部件之间的热管部件，所述热管部件包括靠近热沉块的热端、靠近液冷部件的冷端及处于热端和冷端之间的毛细结构。
[0006]所述热管部件为平板热管;所述平板热管的热端与热沉块之间设有可消除接触面间接触热阻的第一铟箔层，平板热管的冷端与导流壳体之间设有可消除接触面间接触热阻的第二铟箔层;第一铟箔层的两侧面分别与平板热管与热沉块的相应侧面接触，第二铟箔层的两侧面分别与平板热管与导流壳体的相应侧面接触。
[0007]所述液冷部件包括导流壳体，所述导流壳体具有用于容纳冷却液体介质的腔体，所述导流壳体的腔体具有背离半导体阵列光源所在侧的开口，通过该开口在腔体内固设有波纹板，所述液冷部件还包括焊接固定在所述导流壳体上的用于封堵所述开口的盖板。
[0008]所述波纹板的形状为锯齿形。
[0009]所述半导体阵列光源包括圆柱形的激光工作物质及阵列排布在激光工作物质外周面的二极管，所述热沉块有两块且两块热沉块上对应开设有与所述半导体阵列光源的外周面形状相吻合的凹槽，两块热沉块对应扣合时两个凹槽围成所述光源安装孔，所述激光工作物质的两端悬空伸出所述光源安装孔，并在光源安装孔的两端孔口处对激光工作物质进行焊接固定。
[0010]本实用新型的一种采用高效换热构型的激光器采用以下技术方案:
[0011]—种采用高效换热构型的激光器，包括聚光腔，聚光腔包括圆柱形的半导体阵列光源及位于所述半导体阵列光源外周面上的冷却模块，所述冷却模块包括液冷部件，所述冷却模块还包括通过中部的光源安装孔固定套装在所述半导体阵列光源外周面上的用于传导热量的热沉块、设置于热沉块与液冷部件之间的热管部件，所述热管部件包括靠近热沉块的热端、靠近液冷部件的冷端及处于热端和冷端之间的毛细结构。
[0012]所述热管部件为平板热管;所述平板热管的热端与热沉块之间设有可消除接触面间接触热阻的第一铟箔层，平板热管的冷端与导流壳体之间设有可消除接触面间接触热阻的第二铟箔层;第一铟箔层的两侧面分别与平板热管与热沉块的相应侧面接触，第二铟箔层的两侧面分别与平板热管与导流壳体的相应侧面接触。
[0013]所述液冷部件包括导流壳体，所述导流壳体具有用于容纳冷却液体介质的腔体，所述导流壳体的腔体具有背离半导体阵列光源所在侧的开口，通过该开口在腔体内固设有波纹板，所述液冷部件还包括焊接固定在所述导流壳体上的用于封堵所述开口的盖板。
[0014]所述波纹板的形状为锯齿形。
[0015]所述半导体阵列光源包括圆柱形的激光工作物质及阵列排布在激光工作物质外周面的二极管，所述热沉块有两块且两块热沉块上对应开设有与所述半导体阵列光源的外周面形状相吻合的凹槽，两块热沉块对应扣合时两个凹槽围成所述光源安装孔，所述激光工作物质的两端悬空伸出所述光源安装孔，并在光源安装孔的两端孔口处对激光工作物质进行焊接固定。
[0016]现有技术中的激光器直接在二极圆环阵列外设置通水孔，通过通水孔内的水冷介质实现对聚光腔内的冷却，但是水的导热性能有限而导致聚光腔内的废热不能及时有效地散出，这造成了激光介质内的热效应比较严重，不利于获得高功率、高质量的光束输出。
[0017]本实用新型的激光器设置在半导体环形阵列的外侧的冷却模块，冷却模块包括液冷部件、通过中部的光源安装孔固定套装在所述半导体阵列光源外周面上的用于传导热量的热沉块、设置于热沉块与液冷部件之间的热管部件，所述热管部件包括靠近热沉块的热端、靠近液冷部件的冷端及处于热端和冷端之间的毛细结构。导热性能优良的热沉块吸收半导体阵列光源在进行电光转换时产生的废热并通过可进行毛细作用进行高效散热的热管部件将热沉块上的热量传导至液冷部件以通过冷却液将传导至液冷部件的热量导出。由于热管部件的换热系数极高，故其能将热量高效地传导至液冷部件，极大地提高了固体激光器的对流换热的效率，有利于激光工作物质的稳定工作，利于获得高功率、高质量的光束输出。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型中激光器聚光腔的立体结构示意图；
[0019]图2为图1的侧面剖视图；
[0020]图3为图1的正面剖视图。
【具体实施方式】
[0021 ]采用高效换热构型的激光器的实施例:
[0022]采用高效换热构型的激光器包括聚光腔及将聚光腔中得到的光束传送至激光器壳体外部的平面输出镜，聚光腔的结构如图1?3所示，包括半导体阵列光源及冷却模块，半导体阵列光源包括圆柱状的激光工作物质I及环形阵列地排布在激光工作物质I外周面的半导体阵列2，在径向上激光工作物质I与半导体阵列2之间有一定间隙，轴向上半导体阵列2的长度小于激光工作物质I的长度并设置在激光工作物质I的中部，因此在轴向上激光工作物质I的两端具有对称的伸出半导体阵列2的外伸段。冷却模块包括固定在半导体阵列光源上下两侧的两个热沉块3、平板热管4及液冷部件5，液冷部件包括导流壳体6、盖板7及波纹板8。
[0023]半导体阵列2为原始光源，当对其通电时半导体实现电光转换而发射栗浦光，激光工作物质I由Nd:YAG制成，用于吸收半导体发射的栗浦光并实现光光转化。热沉块3包括上下对称的两块，热沉块由具有较高的导热系数的紫铜材料制成，包括长方体的基体及开设