一种用于半导体激光二维阵列的长寿命微通道冷却热沉制造技术

本实用新型专利技术涉及半导体激光器制备封装技术，特别是指一种长寿命微通道冷却热沉，属于激光技术应用领域。本微通道冷却热沉，由五片微通道薄片叠加而成，每片微通道薄片上都刻蚀有用于冷却水流过的通道，每片微通道薄片的厚度为０．５～３毫米。本实用新型专利技术中的微通道热沉由于增大了壁厚，增强了微通道热沉的抗腐蚀性，具有冷却效果好、结构简单、寿命长的优点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体激光器制备封装技术，特别是指一种长寿命微通 道冷却热沉，属于激光技术应用领域。
技术介绍
半导体激光器具有电光转换效率高、体积小、重量轻、寿命长等优点， 使得它的应用变得越来越广泛。提高输出功率和光束质量一直是大功率半导 体激光器的主要研究课题。随着半导体激光器功率的不断提高，功率密度不 断增大，半导体激光器的寿命受到一定影响。目前的发展趋势是为了提高半 导体激光器的输出功率，不断提高发光单元在快轴上的占空比，即压縮激光耙条(bar)之间的间距。随着快轴占空比的提高，微通道热沉的厚度被进一 步压縮，这样就使得每片微通道薄片的厚度都很薄，壁厚大约在0.3mm左右， 由于去离子水的腐蚀性和水流压力的作用，长期工作的情况下，微通道的薄 壁很快会被腐蚀掉，微通道的寿命就成了半导体激光器寿命的瓶颈。
技术实现思路
本技术的目的在于克服了现有微通道冷却热沉的上述缺陷，提供了 一种新型的微通道冷却热沉，该微通道热沉具有抗腐蚀性强、寿命长等优点。为了实现上述目的，本技术采取了如下技术方案。本技术包括 耙条和用于冷却耙条的微通道热沉，微通道热沉由五片微通道薄片叠加而成， 每片微通道薄片上都刻蚀有用于冷却水流过的通道，每片微通道薄片的厚度 为0. 5毫米 3毫米，在耙条的前端设置有用于提高快轴方向占空比的光束整 形装置。本技术中，微通道的厚度增大之后，发光单元在快轴上的占空比会 减小，影响半导体激光器的发光质量。但由于本技术中每个微通道薄片 的厚度仅为0.5毫米 3毫米，所以对发光单元在快轴上的占空比的影响，可 以通过在激光堆栈前面加光束整形装置，将每个激光耙条(bar)的光斑进行 分割、旋转、重排，增大发光单元在快轴上的占空比，补偿由于增大微通道 厚度弓i起的光束质量减小的问题。本技术的有益效果是1) 本技术半导体激光器微通道热沉由于增大了壁厚，增强了微通道 热沉的抗腐蚀性，具有结构简单、寿命长的优点；2) 本微通道热沉由于增大了厚度，增强了微通道热沉的抗腐蚀性，使冷 却水的流量和流速可以进一步增大，制冷效果进一步增强；3) 微通道热沉厚度的增加对光束质量的影响，可以通过现有的光束整形 装置进行整形，所以不会影响光束的质量。附图说明图1五层无氧铜薄片组成微通道热沉示意图图2微通道厚度增大前后激光堆栈及对应光斑分布对比示意图图3阶梯镜折转光路示意图图4微通道厚度增大以后，光斑的近场分布以及经过整形系统之后的光斑分 布对比示意图图中1、最底层无氧铜薄片，2、第二层无氧铜薄片，3、第三层无氧铜 薄片，4、第四层无氧铜薄片，5最顶层无氧铜薄片，6、薄微通道对应的激光 堆栈二维阵列，7、薄微通道对应的激光堆栈二维阵列发出的激光近场光斑分 布，8、微通道增大厚度以后对应的激光堆栈二维阵列，9、微通道增大厚度 以后对应的激光堆栈二维阵列发出的激光低占空比近场光斑分布，10、由五 层无氧铜薄片组成的薄微通道热沉，11、增大厚度以后的微通道热沉，12、 激光bar， 13、低占空比光斑分布经过光束整形系统分割后的光斑示意图，14、 低占空比光斑分布经过光束整形系统分割、旋转、重排后得到的高占空比光 斑分布示意图，15、阶梯反射镜一，16、阶梯反射镜二。具体实施方式以下结合附图，对本技术作进一步说明本实施例中冷却热沉的结构与现有的冷却热沉结构相同，由五片微通道 薄片组成，如图1所示，五片微通道薄片分别为最底层无氧铜薄片1、第二层无氧铜薄片2、第三层无氧铜薄片3、第四层无氧铜薄片4和最顶层无氧铜薄 片5，每层微通道热沉薄片上都刻蚀有不同的用于冷却水流过的通道。本实施 例中，将每片微通道薄片的厚度由原来的0.3mm增大到每层0.7mm，如图2所示。由于增大了每层薄片的壁厚，所以增强了微通道热沉的抗腐蚀性，同 时也增强了冷却水的流量和流速，使制冷效果进一步增强。但由于微通道热 沉厚度的增加而使耙条之间的距离增大了，所以影响了光束质量。虽然增大 每层薄片的厚度以后，光束质量有所降低，但是可以通过现有的光束整形装 置对其进行整形，达到对光束质量的要求。如图2所示，7为薄微通道对应的激光堆栈二维阵列发出的激光近场光 斑分布，9为微通道增大厚度以后未经整形之前对应的激光堆栈二维阵列发出的激光低占空比近场光斑分布。从图2中可以看出，微通道增大厚度以后对 应的激光二维阵列发出的近场光斑9的占空比相比薄微通道热沉对应的激光 二维阵列发出的近场光斑7的占空比有所减小，占空比的减小对光束质量产 生了不利影响，为了弥补占空比的减小，本实施例在光路中加入光束整形装 置，将每个激光耙条(bar)发出的光斑通过阶梯反射镜一 15和阶梯反射镜二 16进行分割、旋转、重排，如图3所示，来提高光束的占空比。本实施例通过增大微通道热沉的厚度，和在后续光路中加入整形装置， 在不降低光束质量的前提下，增加了器件的寿命。权利要求1、一种用于半导体激光二维阵列的长寿命微通道冷却热沉，包括耙条和用于冷却耙条的微通道热沉，所述微通道热沉由五片微通道薄片叠加而成，每片微通道薄片上都刻蚀有用于冷却水流过的通道；其特征在于每片微通道薄片的厚度为0.5毫米～3毫米，在耙条的前端设置有用于提高快轴方向占空比的光束整形装置。专利摘要本技术涉及半导体激光器制备封装技术，特别是指一种长寿命微通道冷却热沉，属于激光技术应用领域。本微通道冷却热沉，由五片微通道薄片叠加而成，每片微通道薄片上都刻蚀有用于冷却水流过的通道，每片微通道薄片的厚度为0.5～3毫米。本技术中的微通道热沉由于增大了壁厚，增强了微通道热沉的抗腐蚀性，具有冷却效果好、结构简单、寿命长的优点。文档编号H01S5/024GK201374499SQ20092010513公开日2009年12月30日 申请日期2009年1月16日 优先权日2009年1月16日专利技术者刘友强, 舜 尧, 曹银花, 王智勇 申请人:北京工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体激光二维阵列的长寿命微通道冷却热沉，包括耙条和用于冷却耙条的微通道热沉，所述微通道热沉由五片微通道薄片叠加而成，每片微通道薄片上都刻蚀有用于冷却水流过的通道；其特征在于：每片微通道薄片的厚度为０．５毫米～３毫米，在耙条的前端设置有用于提高快轴方向占空比的光束整形装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王智勇，尧舜，刘友强，曹银花，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]