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 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 100080
针对二极管激光器叠阵的高效散热冷却开展了研究, 设计了基于R134a制冷剂的相变冷却系统和以节流式微通道相变冷却方式工作的冷却器, 完成了脉冲功率3 kW叠阵的封装, 并分析了制冷剂在热沉进出口的温度对叠阵出光波长的影响。实验测试结果表明:在20%的高占空比下, 电流197 A时叠阵的输出功率达到3 030 W, 插座效率为39%, 光谱宽度小于3.8 nm, 冷却器内R134a的气化率约为50%。制冷剂R134a的流量为0.60 L/min, 仅为水系统的1/5, 大幅减小了冷却液流量和热管理系统的体积。
相变冷却 微通道 热沉 二极管激光器 叠阵 phase transition cooling microchannel heat sink diode laser stacks
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
设计了一种基于相变冷却方式工作的大功率二极管激光器，该激光器的散热器是基于节流式喷射微槽道相变冷却的原理，使冷却液在微槽中的气化率达到了70%，大幅度提高了冷却效果，减小了冷却液流量，在同样制冷功率条件下，冷却液流量仅为水冷方式的1/10。利用相变冷却器进行了背冷式半导体激光器叠阵封装工艺的研究，采用复合热沉与AuSn硬焊料结合的新型封装工艺，完成了准连续3 kW叠阵的封装。实验测试表明，单元叠阵的输出功率达到3.01 kW，占空比10%，封装间距为1.3 mm，光谱宽度小于3.5 nm。最大功率输出时所需R134a冷却液的流量仅为110 mL/min。
相变冷却 二极管激光器 封装 冷却器 phase-change cooling diode laser packaging cooler
中国科学院,上海光学精密机械研究所,上海,201800
固体热容激光器连续运转一段时间后,需要进行冷却,以进行下一次运转,因此冷却速度直接影响着热容激光器运转的效率和实用性.从热传导方程出发,以沉积热为内热源模型,利用有限元分析方法对激光二极管阵列从4个方向对称泵浦的板条Nd:GGG激光介质的温度场和和热应力场进行了数值模拟.并对冷却阶段分别采用过冷气体、水循环、喷雾、相变冷却方式时的介质温度和应力随时间变化过程进行了模拟.结果表明在相同条件下采用相变冷却方式能在较短时间内将介质冷却到初始温度.
热容激光器 热效应 有限元分析 快速冷却技术 相变冷却 强激光与粒子束
2006, 18(12): 1937
