一种水平阵列高功率半导体激光器的制作方法

allin2025-07-21  31


本发明涉及半导体激光器,具体涉及一种水平阵列高功率半导体激光器。


背景技术:

1、半导体激光器是利用半导体材料作为工作物质的激光器。平阵列型高功率半导体激光器是半导体激光器封装结构中的一种,具体结构为将单bar半导体激光器沿慢轴方向(即水平方向)均匀排布。这种水平阵列封装结构常用来作为固体激光器的泵浦源,在晶体棒周围均匀排布多个水平阵列结构的半导体激光器,分别从不同方向照射晶体棒,可以实现较高的转化效率。半导体激光器封装时的散热机构主要由激光芯片、焊接层、铜热沉组成。铜热沉上通常具有垂直的通孔,在铜热沉贴合在水冷板表面后,配合螺栓固定安装在水冷板上,热量的传递依次为激光芯片、焊接层、铜热沉、水冷板、水冷板内流通的水。平阵列的激光器由于出光功率大,产生的热量大,如果不做好散热技术,很容易发生芯片死亡,性能快速下降,为此我们提出一种散热效果得到提升的激光器。

2、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解,因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现思路

1、本发明的目的是设计一个对水冷板和铜热沉进行改进设计,提高激光芯片散热功能的激光器,以解决技术中的上述不足之处。

2、为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种水平阵列高功率半导体激光器,包括激光芯片、焊接在激光芯片底部的铜热沉,以及铜热沉底部设置的水冷板,水冷板顶部阵列开设有通水的容纳槽,所述铜热沉底部贯穿有水平设置的通槽,通槽内被切除的金属形成向下延伸的铜片,铜片与铜热沉一体化制成,铜片与铜热沉整体呈倒过来的凸字形,所述容纳槽内具有贯穿水冷板底面的贯穿槽,所述铜片与贯穿槽滑动连接并延伸至水冷板外,所述铜热沉与容纳槽滑动连接,铜热沉位于容纳槽内时,铜热沉、铜片和水冷板之间的间隙形成通水腔室;

3、通过铜热沉安装在容纳槽内,铜热沉作为一个零部件使水冷板完整,使铜热沉直接将热量传递给水冷板中的液体,而不需要经过水冷板进行中间传递。

4、优选的,所述铜片的数量设置为多个,所述贯穿槽的数量与铜片的数量相匹配。

5、优选的,所述铜片的形状设置为矩形,所述贯穿槽的形状与铜片的形状相匹配。

6、优选的,所述铜热沉底面与所述水冷板内腔表面接触后,铜热沉的顶面与水冷板顶面处于同一水平面。

7、优选的,所述铜片延伸出水冷板的长度为铜热沉厚度的1-2倍,伸出距离形成散热鳍片辅助散热。

8、优选的,所述水冷板内两个相邻的容纳槽之间开设有串联槽,串联槽内转动安装有连接柱,连接柱内贯穿有通水孔,连接柱两端固定安装有与水冷板转动连接的传动轴,传动轴两端分别贯穿水冷板顶面和底面,连接柱顶端的传动轴顶端固定连接有旋转柄,旋转柄底面与水冷板顶面贴合。

9、优选的,所述旋转柄的长度大于两个相邻所述铜热沉之间的距离,旋转柄的宽度小于两个相邻铜热沉之间的距离。

10、优选的,所述水冷板底部固定连接有与容纳槽连通的通水管,所述连接柱底部的传动轴底端固定连接有圆盘,圆盘上开设有直径与通水管配合的排水孔。

11、优选的,所述圆盘顶面与通水管底面贴合,所述通水管与所述排水孔重合时,旋转柄不与铜热沉接触,通水孔不再连通两个相邻的容纳槽。

12、在上述技术方案中,本发明提供的技术效果和优点:

13、本产品相对于现有技术中的激光芯片将热量传递给铜热沉,铜热沉将热量传递给水冷板,水冷板将热量传递给水而言,一是减少了水冷板中转传递热量的过程,直接将热量传递给水;二是铜片本身同时起到散热鳍片的作用,进一步辅助激光芯片散热,总的来说起到了更好的散热效果;

14、本产品由于铜热沉安装在水冷板上时,相当于形成了现有技术中的水冷板,整体产品整体的高度下降了一个铜热沉的厚度,减少了产品的体积;

15、本产品在拆卸时,会先将容纳槽两侧进行密封,防止水再继续进入影响拆卸,并且容纳槽内的水会从排水孔内先排出,然后再取下激光芯片和铜热沉,避免出现大量水泄露的问题,让本产品只有同一个直线的激光芯片先暂停工作,其他直线的激光芯片可以继续工作;

16、本产品铜热沉与容纳槽的滑动连接,铜片与贯穿槽滑动连接,而铜片和铜热沉受热时会发生体积变大,从而与水冷板本身产生挤压,进一步起到密封作用;

17、本产品在拆卸时,只需要将激光芯片两侧的旋转柄一个正转一个反转即可,操作简单,使用方便。



技术特征:

1.一种水平阵列高功率半导体激光器,包括激光芯片(1)、焊接在激光芯片(1)底部的铜热沉(2),以及铜热沉(2)底部设置的水冷板(3),水冷板(3)顶部阵列开设有通水的容纳槽(6),其特征在于:所述铜热沉(2)底部贯穿有水平设置的通槽(4),通槽(4)内被切除的金属形成向下延伸的铜片(5),铜片(5)与铜热沉(2)一体化制成,铜片(5)与铜热沉(2)整体呈倒过来的凸字形,所述容纳槽(6)内具有贯穿水冷板(3)底面的贯穿槽(16),所述铜片(5)与贯穿槽(16)滑动连接并延伸至水冷板(3)外,所述铜热沉(2)与容纳槽(6)滑动连接,铜热沉(2)位于容纳槽(6)内时,铜热沉(2)、铜片(5)和水冷板(3)之间的间隙形成通水腔室(7);

2.根据权利要求1所述的一种水平阵列高功率半导体激光器,其特征在于:所述铜片(5)的数量设置为多个,所述贯穿槽(16)的数量与铜片(5)的数量相匹配。

3.根据权利要求1所述的一种水平阵列高功率半导体激光器,其特征在于:所述铜片(5)的形状设置为矩形,所述贯穿槽(16)的形状与铜片(5)的形状相匹配。

4.根据权利要求1所述的一种水平阵列高功率半导体激光器,其特征在于:所述铜热沉(2)底面与所述水冷板(3)内腔表面接触后,铜热沉(2)的顶面与水冷板(3)顶面处于同一水平面。

5.根据权利要求1所述的一种水平阵列高功率半导体激光器,其特征在于:所述铜片(5)延伸出水冷板(3)的长度为铜热沉(2)厚度的1-2倍。

6.根据权利要求1所述的一种水平阵列高功率半导体激光器,其特征在于:所述水冷板(3)内两个相邻的容纳槽(6)之间开设有串联槽(8),串联槽(8)内转动安装有连接柱(9),连接柱(9)内贯穿有通水孔(10),连接柱(9)两端固定安装有与水冷板(3)转动连接的传动轴(11),传动轴(11)两端分别贯穿水冷板(3)顶面和底面,连接柱(9)顶端的传动轴(11)顶端固定连接有旋转柄(12),旋转柄(12)底面与水冷板(3)顶面贴合。

7.根据权利要求6所述的一种水平阵列高功率半导体激光器,其特征在于:所述旋转柄(12)的长度大于两个相邻所述铜热沉(2)之间的距离,旋转柄(12)的宽度小于两个相邻铜热沉(2)之间的距离。

8.根据权利要求6所述的一种水平阵列高功率半导体激光器,其特征在于:所述水冷板(3)底部固定连接有与容纳槽(6)连通的通水管(13),所述连接柱(9)底部的传动轴(11)底端固定连接有圆盘(14),圆盘(14)上开设有直径与通水管(13)配合的排水孔(15)。

9.根据权利要求8所述的一种水平阵列高功率半导体激光器,其特征在于:所述圆盘(14)顶面与通水管(13)底面贴合,所述通水管(13)与所述排水孔(15)重合时,旋转柄(12)不与铜热沉(2)接触,通水孔(10)不再连通两个相邻的容纳槽(6)。


技术总结
本发明涉及半导体激光器技术领域,具体涉及一种水平阵列高功率半导体激光器,包括激光芯片、焊接在激光芯片底部的铜热沉,以及铜热沉底部设置的水冷板,水冷板顶部阵列开设有通水的容纳槽,所述铜热沉底部贯穿有水平设置的通槽,通槽内被切除的金属形成向下延伸的铜片,铜片与铜热沉一体化制成,铜片与铜热沉整体呈倒过来的凸字形,所述容纳槽内具有贯穿水冷板底面的贯穿槽,所述铜片与贯穿槽滑动连接并延伸至水冷板外,所述铜热沉与容纳槽滑动连接,铜热沉位于容纳槽内时,铜热沉、铜片和水冷板之间的间隙形成通水腔室。

技术研发人员:李良波,王晖,孙向龙
受保护的技术使用者:常州灵动芯光科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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