一种冷板装置及半导体激光器的制作方法

本发明涉及激光器，具体涉及一种冷板装置及半导体激光器。

背景技术：

1、半导体激光器又称激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器。它体积小、寿命长，并且可采用简单的注入电流的方式来泵浦，因此半导体激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面得到了广泛的应用。

2、半导体激光器的核心部件是泵浦源，为使半导体激光器能够正常工作，必须将半导体激光器的泵浦源的温度严格控制在某个范围，否则，泵浦源将不能正常工作，从而不能得到所需的激光。但是，半导体激光器的泵浦源在工作时会产生大量的热量，随着半导体激光器的运行，这些元件的温度将不断升高，如果不能有效地降低这些元件的温度，那么半导体激光器将无法工作。

3、现有半导体激光器的散热方案通常是将泵浦源安装在水冷板上，通水冷却。现有水冷板一般采用深孔钻，高温钎焊，机加工后搅拌摩擦焊等减材方式加工，上述方式会产生材料浪费，水道内热交换面积有限，散热效率不高，而且水道的布置受泵浦源本身的固定孔位限制较多。另一方面水冷板重量大，且需水冷机支持，还需要对通水管路进行维护，避免因漏水发生事故。因此导致整个系统较为复杂且不便携。

技术实现思路

1、（一）本发明所要解决的技术问题是：现有半导体激光器采用水冷板冷却，水道内热交换面积有限，散热效率不高，而且水道的布置受泵浦源本身的固定孔位限制，且水冷板散热其结构复杂、需要定期维护，重量大不便于携带。

2、（二）技术方案

3、为了解决上述技术问题，本发明一方面实施例提供了一种用于半导体激光器的冷板装置，所述冷板装置包括冷板本体、涡流管和散热模块；

4、所述冷板本体内形成冷却腔，所述冷却腔内设有多个所述散热模块，所述冷板本体顶部的外壁面用于设置所述半导体激光器；

5、所述冷板本体上设有分别与所述冷却腔连通的进气口和出气口；所述涡流管具有冷气出口和热气出口，所述冷气出口与所述冷板本体的进气口连通；

6、所述散热模块为多面体晶格状结构，所述散热模块内部形成与所述冷却腔连通的空腔。

7、根据本发明的一个实施例，所述散热模块具有多个相互呈角度的外壁面，每个外壁面上设有一个与所述空腔连通的通气口。

8、根据本发明的一个实施例，所述散热模块呈方锥状，且所述散热模块包括四个支杆和四边形的底部框架，四个所述支杆的一端相连以形成尖部，另一端分别与所述底部框架的四个边角相连。

9、根据本发明的一个实施例，多排所述散热模块沿第一方向相互平行且间隔设置，每排散热模块包括多个沿第二方向排布的所述散热模块；

10、每排散热模块在水平面上的投影包括两沿第二方向延伸的第一直线，所述进气口在水平面上的投影呈一条第二直线，所述第一直线与所述第二直线之间的夹角为锐角或钝角；

11、每排所述散热模块其中部分的所述散热模块的尖部朝上以形成第一散热模组，每排所述散热模块其中另一部分的所述散热模块的尖部朝下以形成第二散热模组；

12、所述第一散热模组的多个所述散热模块和所述第二散热模组的多个所述散热模块依次交替设置。

13、根据本发明的一个实施例，所述散热模块包括均呈矩形框状的第一架体和第二架体，所述第二架体位于所述第一架体内，且所述第一架体的每个边角分别与第二架体的每个边角通过连杆相连。

14、根据本发明的一个实施例，所述冷板装置还包括导流机构，所述导流机构内形成导流腔，所述导流机构上设有分别与所述导流腔连通的入气口和排气口；

15、所述冷气出口与所述入气口连通，所述排气口与所述冷板本体的进气口连通。

16、根据本发明的一个实施例，所述导流机构包括壳体和导流板；

17、所述壳体内形成所述导流腔，所述导流腔内间隔设有多个所述导流板，多个所述导流板之间以及导流板和所述壳体的侧壁之间形成导流通道。

18、根据本发明的一个实施例，所述壳体包括由入气口至排气口的方向依次连接的进气段、导流段和对接段；

19、所述对接段在水平面内的投影呈矩形状，所述对接段的一端为开口结构形成所述排气口；

20、所述进气段上设有所述入气口，所述入气口处连接有进气管；

21、所述导流段内设有多个所述导流板，多个所述导流板之间以及所述导流板和所述导流段对应的所述壳体的侧壁之间形成所述导流通道。

22、根据本发明的一个实施例，所述导流机构还包括与所述导流板一一对应的分流板，所述分流板的一端延伸至所述入气口，另一端延伸至所述导流板朝向所述进气段的一端。

23、根据本发明的一个实施例，所述进气口处设有多个竖直设置且相互间隔的进气格栅，所述进气格栅与所述进气口端部之间形成进气间隙。

24、根据本发明的一个实施例，所述冷板本体包括上盖板、底板和侧板；

25、所述上盖板的三个侧边分别通过一个侧板和所述底板的相对应的侧边连接，以形成一侧开口的扁平状箱体结构；所述冷板本体的开口端形成所述进气口。

26、根据本发明的一个实施例，所述散热模块的顶部与所述上盖板的内壁相接，所述散热模块的底部与所述底板的内壁相接；

27、且所述冷板本体与所述散热模块为一体成型结构。

28、本发明另一方面实施例还一种半导体激光器，包括泵浦源和上述任一实施例所述的冷板装置，所述泵浦源设于所述冷板本体顶端的外壁面上。

29、根据本发明的一个实施例，所述泵浦源设有多个，相邻两个泵浦源前后间隔设置，且相邻两个所述泵浦源左右错位设置。

30、根据本发明的一个实施例，所述冷却腔内位于泵浦源下侧对应设置的所述散热模块的排布密度为z1，所述冷却腔其它区域设置所述散热模块的排布密度为z2，z1:z2=1.2-1.8。

31、本发明的有益效果：本发明提供的冷板装置包括冷板本体、涡流管和散热模块，所述冷板本体内形成冷却腔，所述冷却腔内设有多个所述散热模块；本发明采用涡流管制冷的方式来给冷板制冷，冷气来替代冷水给泵浦源散热，涡流管结构简单，使用寿命长，免维护。涡流管制冷只需压缩空气，无需用电，也无需通水，无需配备水冷机，可以节约成本，同时也可免去对通水管道的维护措施，另外涡流管的冷气通过冷板后可直接排入空气中无需特殊处理。

32、另外，本申请中，在冷板本体内设置多个散热模块，所述散热模块，为多面体晶格状结构，所述散热模块内部形成与所述冷却腔连通的空腔，空腔与冷却腔连通，在保证冷板结构强度的同时，可以极大地增加散热面积，提高散热效率，而且可以减轻半导体激光器的重量。

技术特征：

1.一种用于半导体激光器的冷板装置，其特征在于，所述冷板装置包括冷板本体（1）、涡流管（5）和散热模块（15）；

2.根据权利要求1所述的冷板装置，其特征在于，所述散热模块（15）具有多个相互呈角度的外壁面，每个外壁面上设有一个与所述空腔连通的通气口（153）。

3.根据权利要求1所述的冷板装置，其特征在于，所述散热模块（15）呈方锥状，且所述散热模块（15）包括四个支杆（152）和四边形的底部框架（151），四个所述支杆（152）的一端相连以形成尖部，另一端分别与所述底部框架（151）的四个边角相连。

4.根据权利要求3所述的冷板装置，其特征在于，多排所述散热模块（15）沿第一方向相互平行且间隔设置，每排散热模块（15）包括多个沿第二方向排布的所述散热模块（15）；

5.根据权利要求1所述的冷板装置，其特征在于，所述散热模块（15）包括均呈矩形框状的第一架体（154）和第二架体（155），所述第二架体（155）位于所述第一架体（154）内，且所述第一架体（154）的每个边角分别与第二架体（155）的每个边角通过连杆（156）相连。

6.根据权利要求1所述的冷板装置，其特征在于，所述冷板装置还包括导流机构（2），所述导流机构（2）内形成导流腔，所述导流机构（2）上设有分别与所述导流腔连通的入气口（211）和排气口（231）；

7.根据权利要求6所述的冷板装置，其特征在于，所述导流机构（2）包括壳体和导流板（221）；

8.根据权利要求7所述的冷板装置，其特征在于，所述壳体包括由入气口（211）至排气口（231）的方向依次连接的进气段（21）、导流段（22）和对接段（23）；

9.根据权利要求8所述的冷板装置，其特征在于，所述导流机构（2）还包括与所述导流板（221）一一对应的分流板（213），所述分流板（213）的一端延伸至所述入气口（211），另一端延伸至所述导流板（221）朝向所述进气段（21）的一端。

10.根据权利要求1所述的冷板装置，其特征在于，所述进气口（132）处设有多个竖直设置且相互间隔的进气格栅（1322），所述进气格栅（1322）与所述进气口（132）端部之间形成进气间隙（1321）。

11.根据权利要求1所述的冷板装置，其特征在于，所述冷板本体（1）包括上盖板（12）、底板（14）和侧板（13）；

12.根据权利要求11所述的冷板装置，其特征在于，所述散热模块（15）的顶部与所述上盖板（12）的内壁相接，所述散热模块（15）的底部与所述底板（14）的内壁相接；

13.一种半导体激光器，其特征在于，包括泵浦源（3）和如权利要求1至12任一项所述的冷板装置，所述泵浦源（3）设于所述冷板本体（1）顶端的外壁面上。

14.根据权利要求13所述的半导体激光器，其特征在于，所述泵浦源（3）设有多个，相邻两个泵浦源（3）前后间隔设置，且相邻两个所述泵浦源（3）左右错位设置。

15.根据权利要求13所述的半导体激光器，其特征在于，所述冷却腔（11）内位于泵浦源（3）下侧对应设置的所述散热模块（15）的排布密度为z1，所述冷却腔（11）其它区域设置所述散热模块（15）的排布密度为z2，z1:z2=1.2-1.8。

技术总结本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种冷板装置及半导体激光器。本发明提供的冷板装置包括冷板本体、涡流管和散热模块，所述冷板本体内形成冷却腔，所述冷却腔内设有多个所述散热模块；本发明采用涡流管制冷的方式来给冷板制冷，冷气来替代冷水给泵浦源散热，涡流管结构简单，使用寿命长，免维护。涡流管制冷只需压缩空气，无需用电，也无需通水，无需配备水冷机，同时可免去对通水管道的维护措施，涡流管的冷气通过冷板后可直接排入空气中无需特殊处理。在冷板本体内设置多个散热模块，所述散热模块为多面体状晶格结构，在保证冷板结构强度的同时，可以极大地增加散热面积，提高散热效率，而且可以减轻半导体激光器的重量。技术研发人员：郭亚南,赵卫东,张艳春,朱永刚,付强受保护的技术使用者：度亘核芯光电技术（苏州）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25