有一条定位槽21 (参阅图4)，用于焊接时定位半导体激光器列阵条叠层。其梯形表面相应于进水热沉10的螺孔位置17开有四个与螺孔17截面半径相同、但贯通于中间热沉20两侧的螺孔22 (参阅图4)。与进水热沉10的梳状导流齿水道15对应的部位开有相似的水道23，区别在于该段梳状导流齿水道23突出在热沉20的外部，所突出的长度等于进水热沉10中该段水道15沉进热沉10的沉孔19的长度，并且在突出水道23的四周开有用于放置小O圈的凹槽24(参阅图5)。所突出水道23的外径与小O圈(例如规格Φ7Χ2.0mm)的内径相当，为7.0mm-7.2mm ;所开凹槽24的深度稍小于小O圈的厚度，为1.5mm-1.7mm，宽度稍大于小O圈的外径，为2.2mm-2.6_。以确保在小O圈的形变范围内能被紧密压紧且热沉不漏水。
[0027]一出水热沉30 (同时参阅图6-8)，外形与上述进水热沉10类似，为表面镀金无氧铜或紫铜材质，为一截面为上半部分为梯形、下半部分为长方形的柱状结构，热沉厚度为14mm-16mm。其上下表面宽度与进水热沉10的下表面宽度相同，其较窄的上表面31用来焊接高密度封装的半导体激光器列阵条叠层器件。其一梯形截面相应于中间热沉20上的贯通螺孔22的位置开有四个相同截面半径的螺孔32，但并不贯通整个出水热沉30(同时参阅图6和图8)。相应于中间热沉20上的梳状导流齿水道23的位置开有同样的水道33，但该段梳状导流齿水道33沉在热沉内部沉孔34内。另一梯形截面相应于进水热沉10的入水孔13的位置同样开有带O圈密封凹槽35的水平螺纹出水孔36，凹槽35的内径、宽度和深度与进水热沉10上的凹槽12相同。出水孔36和梳状导流齿水道33之间通过一段垂直直通水道38连接(参阅图8)。在出水热沉30的两斜侧面对称的开有两矩形凹槽37，用于引出半导体激光器列阵条叠层正负极引线。
[0028]请再参阅图2、图5、图6和图9所示，本发明高功率密度半导体激光器列阵条叠层的热沉结构使用方法如下:
[0029]首先，将中间热沉20两侧面突出的梳状导流齿水道23两端套装两个小O圈，然后将带有小O圈的突出的水道23分别嵌入进水热沉10和出水热沉30相应水道沉孔凹槽19和34内，最后采用四根螺钉通过螺孔17、22和32将三段热沉拧固在一起成为一整体热沉40，四个螺钉同时还起到密封小O圈的作用。进水孔13和出水孔36 —方面可以通过大O圈与外部进、出水平面夹具密封衔接，另一方面进水内螺纹孔13和出水内螺纹孔36也可外接快插拔螺纹接口。
[0030]对于无需进行激光光束整形的半导体激光器列阵条，其叠层可平行地沿着11、21和31定位槽边直接焊接封装在上述组装好的整体热沉40上，而且本发明中的三段热沉还可扩展成多段更长的热沉结构，例如在出水热沉30的外侧再增加一个出水热沉，且在出水热沉30与所增加出水热沉相接触一侧增加一带凹槽的水道，而所增加的出水热沉在这一侧则增加凸出的水道，使得该凸出水道嵌入出水热沉30的沉孔凹槽内；对于需要进行激光光束整形的器件来说，可以预先在各段热沉上分别进行半导体激光器列阵条叠层的焊接封装和光束整形，之后再组装各个热沉器件块成为一整体器件。
[0031]所述的高功率半导体激光器列阵条叠层的热沉结构具有结构简单、加工容易、方便耐用等特点，即适用于直接半导体激光器高密度列阵条叠层封装，也适用于对列阵条输出激光进行光束整形的叠层器件封装。紧贴半导体激光器列阵条叠层的梳状导流齿增强了热沉对高功率密度半导体激光器叠层器件的散热能力；多段热沉的密封衔接可适用于更高功率输出的半导体激光器件封装。
[0032]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高功率密度半导体激光器热沉，其特征在于，包括: 进水热沉，其一侧面开有入水孔，入水孔四周开有用于放置第一密封O圈的凹槽；所述入水孔将水道引入所述进水热沉后，水道方向变为垂直向上的水道，并延伸至接近进水热沉上表面的位置，之后变为水平方向的第一梳状导流齿水道； 中间热沉，外形与进水热沉相同，在与所述进水热沉的第一梳状导流齿水道相应的部位开有贯通于中间热沉两侧面的第二梳状导流齿水道，第二梳状导流齿水道两端外侧开有用于放置第二密封O圈的凹槽； 至少一个出水热沉，外形与进水热沉相同，其一侧面在与所述进水热沉的第一梳状导流齿水道相应的部位开有沉在热沉内部的第三梳状导流齿水道，另一侧面在与所述进水热沉的入水孔相应的部位开有水平螺纹出水孔，所述出水孔四周开有用于放置第三密封O圈的凹槽；所述出水孔和梳状导流齿水道之间通过一段垂直直通水道连通；所述进水热沉、一个中间热沉和出水热沉通过四个螺钉和所述第二密封O圈固定组装成一整体热沉。
2.如权利要求1所述的高功率密度半导体激光器热沉，其特征在于，该半导体激光器热沉为表面镀金无氧铜或紫铜材质。
3.如权利要求1所述的高功率密度半导体激光器热沉，其特征在于，所述进水热沉、中间热沉和出水热沉为相互连接表面为上半部分为梯形、下半部分为长方形的柱状结构，其较窄的上表面用来焊接高密度封装的半导体激光器列阵条叠层，所述半导体激光器列阵条叠层的发光面可作为侧泵固体激光器晶体棒的泵浦源单元。
4.如权利要求1所述的高功率密度半导体激光器热沉，其特征在于，所述第一梳状导流齿水道、第二梳状导流齿水道和第三梳状导流齿水道的导流齿个数为4-8个，齿间间距0.5mm-1.0mm，齿端呈弧形分布。
5.如权利要求1所述的高功率密度半导体激光器热沉，其特征在于，所述进水热沉、中间热沉和出水热沉之间通过凹凸的所述第一梳状导流齿水道、第二梳状导流齿水道和第三梳状导流齿水道相衔接。
6.如权利要求5所述的高功率密度半导体激光器热沉，其特征在于，所述第一梳状导流齿水道、第三梳状导流齿水道分别与所述第二梳状导流齿水道衔接的一端凹陷在所述进水热沉和出水热沉中，而所述第二梳状导流齿水道的两端均凸出在所述中间热沉的外部。
7.如权利要求5所述的高功率密度半导体激光器热沉，其特征在于，所述出水热沉为多个，分别通过所述梳状导流齿水道相互衔接。
8.如权利要求1或5所述的高功率密度半导体激光器热沉，其特征在于，所述进水孔和出水孔内侧攻有螺纹，其通过所述第一密封O圈和第二密封O圈与外部进、出水平面夹具密封衔接，并通过所述进水孔和出水孔内侧的螺纹外接快插拔水管的螺纹接口。
9.如权利要求1或5所述的高功率密度半导体激光器热沉，其特征在于，在入水热沉和出水热沉的两斜侧面均对称的开有两矩形凹槽，作为引出半导体激光器列阵条叠层的正负极引线的限位槽。
【专利摘要】本发明公开了一种高功率密度半导体激光器热沉，包括：进水热沉，为一具有上窄下宽横截面的柱状结构，柱体厚度大于列阵条长度(标准10mm)，较窄的上表面用于焊接高密度封住的半导体激光器列阵条叠层。其一侧面开有入水孔，入水孔四周开有凹槽；所述入水孔将水道引入所述进水热沉后，水道方向变为垂直向上的水道，并延伸至接近进水热沉上表面的位置，之后变为水平方向的第一梳状导流齿水道；中间热沉，在与所述进入热沉的第一梳状导流齿水道相应的部位开有贯通于中间热沉两侧面的第二梳状导流齿水道，第二梳状导流齿水道两端外侧开有凹槽；出水热沉，另一侧面开有水平螺纹出水孔，所述出水孔和梳状导流齿水道之间通过一段垂直直通水道连通。
【IPC分类】H01S5-024
【公开号】CN104682189
【申请号】CN201510075853
【发明人】仲莉, 张俊杰, 罗泓, 井红旗, 祁琼, 刘素平, 马骁宇
【申请人】中国科学院半导体研究所
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月12日