中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 半导体光电子技术研究室, 江苏 苏州215163
对采用5层叠焊的微通道无氧铜热沉冷却的巴条激光器进行了流体动力学(CFD)分析。建立了条宽10 mm、腔长1.5 mm巴条芯片的流固耦合共轭传热模型, 得到了不同流量水冷下激光器的热阻和压力损失曲线。分析了300 mL/min水流时, 激光器的温度分布和冷却水的流动性能。实验条件下, 测试了该微通道热沉封装的808 nm巴条激光器的热阻和压力损失。数值计算和实验测试所得的结果一致, 在300 mL/min水流下, 巴条热阻为0.38 ℃/W, 在温度不高于70 ℃时可满足连续模式下90 W的散热要求。
半导体激光器 计算流体动力学 微通道热沉 热阻 semiconductor laser CFD micro-channel cooler thermal resistance
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
因焦耳加热导致光导开关芯片温度升高并形成局部热点，影响了光导开关功率容量、重复频率和寿命的提高，因此需对光导开关进行主动冷却。设计了一种矩形微槽硅微通道散热器，其由散热器本体和盖板两部分组成，散热器本体上设有分流槽、矩形微槽阵列、汇流槽，盖板通过半导体刻蚀工艺形成通孔，两部分通过硅-硅键合工艺连接以形成闭合通道。以水为工质，实验测试了不同冷却工质流量、进口温度时微通道散热器的换热性能、温度均匀性和流体阻力，证明该微通道散热器在适中的冷却工质流量下具有较高的换热性能、较低的流体阻力和较好的温度均匀性，满足重复频率大功率光导开关的散热冷却需求。
光导开关 矩形微槽 硅微通道散热器 表面传热系数 压力降 photoconductive semiconductor switches rectangular micro-grooves silicon micro-channel cooler heat transfer coefficient pressure drop 强激光与粒子束
2011, 23(10): 2817
中国工程物理研究院 应用电子学研究所，绵阳 621900
为了研究Yb∶YAG薄片激光器的性能，采用16通抽运耦合、微通道冷却的方法，对薄片的优化厚度、热力学特性和激光性能等进行了理论分析，利用直径10mm、厚度为250μm、掺杂原子数分数为0.1的Yb∶YAG薄片进行了实验验证，抽运耦合系统实现了对薄片的16通抽运，在抽运功率为81.9W时，获得了平均功率为24.4W的激光输出，光光转换效率达到了29.8％。结果表明，多通抽运微通道冷却Yb∶YAG激光器可以获得较高的光光转换效率。
激光器 薄片参量优化 微通道冷却器 性能估算 lasers thin disk parameter optimization micro-channel cooler performance evaluation
1 重庆师范大学物理学与信息技术学院, 重庆 400047)
2 海泰光电技术有限公司, 山东 青岛 266100
抽运单元由3个硅微沟道冷却器封装的40 W连续激光二极管条构成。两个抽运单元组成一个抽运头,横向抽运安放在平行平面腔内直径3 mm,长60 mm的Nd:GdYVO4晶体。该激光器输出了45 W线偏振激光束,TEM01*模。10 W时输出基模,用扫描法测得基模光斑直径3.9 mm,光强分布接近高斯分布。
激光技术 激光二极管横向抽运 硅微沟道冷却器 陶瓷漫反射瓦 掺钕钒酸钆
中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川,绵阳,621900
对激光二极管中冷却和界面联接热阻两个关键环节进行了分析,设计了一种五层结构的模块式铜微通道冷却器,对于腔长0.9 mm、宽10 mm的线阵激光器二极管(DL)芯片热阻为0.39℃/W.对冷却器进行了面阵DL封装实验,在工作电流52 A,电压41.4 V时,封装的面阵DL输出功率1005 W,电光效率45%,中心波长807.3 nm,谱宽约2.2 nm.经快轴准直后整个面阵输出激光的发散角小于2°(快轴)×12°(慢轴).
微通道冷却器 激光二极管 封装 micro-channel cooler diode laser packaging
中国工程物理研究院,应用电子学研究所,四川,绵阳,621900
通过对铜微通道冷却器的散热分析,设计出5层结构的模块式铜微通道冷却器.采用常规的线切割工艺加工,散热通道宽大约200μm,深300μm,各层间用真空钎焊的方法组装.该冷却器对于腔长0.6mm、宽10mm的线阵激光二极管芯片热阻为0.58℃/W.通过面阵激光二极管封装实验证明,该冷却器可用于10%占空比工作的面阵激光二极管封装.
微通道冷却器 激光二极管 封装 Micro-channel cooler Laser diode Package
