【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体激光器，具体涉及一种高密度半导体激光器散热结构及其应用。
技术介绍
1、高功率半导体激光器是工业、医疗和基础研究等领域的理想激光源，而限制半导体激光器向高平均功率发展存在的一个最大问题便是散热。随着注入电流的增加，产生的热功耗随之增加，由热功耗而引起有源区的温度升高会影响激光器性能参数，严重时会使激光器彻底毁坏。因此，解决冷却散热问题成为了研制高功率半导体激光器的关键技术问题。
2、一般的半导体激光器单相冷却方式一方面换热能力有限，另一方面这种单相冷却方式往往是通过冷却工质与换热平面简单地接触以带走有源区传递过来的热量，在应对较高的热流密度时需要不断提高泵功以达到更强的换热能力。因此，如果热流密度过高，将消耗大量的泵功，这约束了实际过程中的应用，并进一步导致半导体激光器的工作性能也受到了限制。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一种而提供一种高密度半导体激光器散热结构及其应用。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术目的之一在于一种高密度半导体激光器散热结构，该结构包括：
4、底板，其包括底板主体，以及设于底板主体内的冷却工质进入通道和冷却工质出口通道，所述底板主体上表面交替设有与冷却工质进入通道相连通的第一出工质口、与冷却工质出口通道相连通的第一进工质口；优选地，冷却工质进入通道和冷却工质出口通道为异侧平行布置，设于冷却工质进入通道和冷却工质出口
5、多个设于底板上的微通道层，即微通道热沉，其包括微通道层体，以及设于微通道层体朝向底板一侧的微通道凹槽；所述微通道凹槽内交替设有微通道肋片和流体通道，所述微通道凹槽覆盖至少一个第一出工质口和至少一个第一进工质口；优选地，所述微通道凹槽数量与第一出工质口和第一进工质口一致，所述微通道凹槽覆盖相邻的第一出工质口和第一进工质口，以构成一个完整流道；
6、设于微通道层上的半导体激光器单元。
7、进一步地，所述底板和微通道层之间设有微通道底盖，所述微通道底盖上设有至少一个与第一出工质口相连通的第二进工质口、至少一个与第一进工质口相连通的第二出工质口。优选地，底板与多个微通道底盖焊接形成多个并联的冷却回路。第一出工质口与第二进工质口、第一进工质口与第二出工质口数量相等且一一对应。
8、进一步地，所述微通道肋片的横截面形状包括矩形、梯形或周期性变截面中的一种或多种。
9、进一步地，所述微通道肋片与微通道层底面之间存在间隙。
10、进一步地，所述流体通道沿横向分布于半导体激光器单元有源区的下方。
11、进一步地，所述流体通道为平形通道、渐缩通道、渐扩通道或设有微针肋的通道中的一种或多种。
12、进一步地，所述流体通道沿冷却工质流动方向设有微针肋，微针肋是一个沿通道方向排布的针状结构物。
13、进一步地，所述第二进工质口、第二出工质口的横截面的形状包括圆形、矩形或圆角矩形中的一种或多种。
14、进一步地，所述冷却工质进入通道的进口处设有冷却工质进口接头，所述冷却工质出口通道的出口处设有冷却工质出口接头。
15、进一步地，所述冷却工质进口接头、冷却工质出口接头为宝塔接头和/或螺纹接头。
16、进一步地，所述冷却工质为去离子水、冷却液或冷却气体中的一种，冷却液可以选用如hfe7000、7100等电子氟化液，所述冷却工质的工作状态可以是单相或两相。
17、进一步地，所述冷却工质包括冷却液或冷却气体中的一种，冷却液优选为水，冷却气体优选为控制，所述冷却工质的工作状态可以是单相或两相。
18、进一步地，所述底板的上半部分呈阶梯型，用以半导体激光器单元的纵向对齐；或所述底板的上表面设有多个阵列排布的凹槽，以实现半导体激光器单元在底板上纵向和横向的双向对齐。
19、本专利技术目的之二在于一种如上所述高密度半导体激光器散热结构在高功率半导体激光器领域中的应用。
20、与现有技术相比，本专利技术提供一种高密度半导体激光器散热结构，该结构通过半导体激光器单元结合微通道热沉，利用微通道内流体流动与传热的尺度效应，大大提高了整体结构的散热能力和热稳定性，解决了高功率半导体激光器的散热问题。这是因为微通道的比表面积大，流体的表面张力和粘性力作用显著增强，与常规尺度相比，微通道具有体积小、重量轻、传热效率高，在过程强化换热方面有很大优势。微通道热沉可以利用单相强制对流应对高额的热流密度，而如果采用流动沸腾换热方式，在较低的压降下就可以应对相当的热流密度。
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1.一种高密度半导体激光器散热结构，其特征在于，该结构包括：
2.根据权利要求1所述的一种高密度半导体激光器散热结构，其特征在于，所述底板(4)和微通道层(2)之间设有微通道底盖(3)，所述微通道底盖(3)上设有至少一个与第一出工质口(43)相连通的第二进工质口(31)、至少一个与第一进工质口(46)相连通的第二出工质口(32)。
3.根据权利要求2所述的一种高密度半导体激光器散热结构，其特征在于，所述第二进工质口(31)、第二出工质口(32)的横截面的形状包括圆形、矩形或圆角矩形中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种高密度半导体激光器散热结构，其特征在于，所述微通道肋片(22)的横截面形状包括矩形、梯形或周期性变截面中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种高密度半导体激光器散热结构，其特征在于，所述微通道肋片(22)与微通道层(2)底面之间存在间隙。
6.根据权利要求1所述的一种高密度半导体激光器散热结构，其特征在于，所述流体通道(23)沿横向分布于半导体激光器单元有源区的下方。
7.根据权利
8.根据权利要求1所述的一种高密度半导体激光器散热结构，其特征在于，所述流体通道(23)沿冷却工质流动方向设有微针肋。
9.根据权利要求1所述的一种高密度半导体激光器散热结构，其特征在于，所述冷却工质进入通道(42)的进口处设有冷却工质进口接头(41)，所述冷却工质出口通道(45)的出口处设有冷却工质出口接头(44)；
10.一种如权利要求1-9任一项所述高密度半导体激光器散热结构在高功率半导体激光器领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高密度半导体激光器散热结构，其特征在于，该结构包括：
2.根据权利要求1所述的一种高密度半导体激光器散热结构，其特征在于，所述底板(4)和微通道层(2)之间设有微通道底盖(3)，所述微通道底盖(3)上设有至少一个与第一出工质口(43)相连通的第二进工质口(31)、至少一个与第一进工质口(46)相连通的第二出工质口(32)。
3.根据权利要求2所述的一种高密度半导体激光器散热结构，其特征在于，所述第二进工质口(31)、第二出工质口(32)的横截面的形状包括圆形、矩形或圆角矩形中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种高密度半导体激光器散热结构，其特征在于，所述微通道肋片(22)的横截面形状包括矩形、梯形或周期性变截面中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种高密度半导体激光器散热结构，其特征在于，所述微通道肋片(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王有铜，潘振海，李海东，罗登辉，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：
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