1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国科学院 工程热物理研究所, 北京 100190
3 重庆大学 工程热物理研究所, 重庆 400030
根据高功率二极管激光器的散热需求，设计了一种储能式相变冷却实验系统，并开展了喷雾相变冷却器和微通道相变冷却器的设计。采用多孔微结构的换热表面，用氨做制冷剂，实现了喷雾相变冷却器表面温度37 ℃时，散热功率密度达到了511 W/cm2。采用节流汽化原理，分别设计了背冷式相变微通道冷却器和薄片型的模块式相变微通道冷却器，背冷式相变微通道冷却器采用氨做制冷剂,散热功率密度达到了550 W/cm2，采用R124做制冷剂，散热功率密度约270 W/cm2。采用R124做制冷剂，实现了脉冲激光功率3 kW和连续激光功率100 W的相变冷却二极管激光器模块封装。
相变冷却 二极管激光器 微通道冷却器 喷雾相变 节流汽化 phase transition cooling diode laser microchannel cooler spray phase transition throttle evaporation 强激光与粒子束
2013, 25(11): 2799
1 重庆师范大学 重庆市高校光学工程重点实验室,重庆 400047
2 重庆师范大学 物理学与信息技术学院,重庆 400047
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130022
4 中国电子科技集团公司第44研究所,重庆 400060
5 蓝雨软件公司,上海 200033
多物理场耦合有限元方法被用来模拟光抽运垂直外腔面发射半导体激光器(OPS-VECSEL)内部的热分布情况,特别对OPS-VECSEL芯片帽层表面与金刚石散热片毛细键合(capillary bond)的情况做了计算。计算表明,在没有金刚石散热片的情况下,从窗口以下首个量子阱到末个量子阱的温差达到150 K;在有金刚石散热片的情况下,器件中各个量子阱的温差很小,其共振波长差只有几纳米;在芯片的分布式布拉格反射镜(DBR)一侧焊接有硅微通道冷却器的情况下,各量子阱间的温差进一步减小,器件性能得到最大改善。模拟计算也表明,在抽运功率不变的情况下,适当增加抽运光的半径,可显著降低器件的热效应,尤其热透镜效应。
激光器 多物理场有限元法 半导体激光器 金刚石片 硅微通道冷却器 热管理
