阅读说明：本技术 一种高功率半导体激光器的纳米流体双向冷却装置 (Nano-fluid bidirectional cooling device of high-power semiconductor laser ) 是由 杨亮 姜中元 于 2018-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高功率半导体激光器的纳米流体双向冷却装置。纳米流体是一种新型的冷却介质,是以一定的方式和比例在液体中添加纳米级金属或非金属氧化物粒子,形成具有高导热系数、均匀稳定的新型传热冷却介质。多个LD均匀固定在纳米流体双向冷却装置上,内侧冷却通道中纳米流体沿顺时针方向进行冷却,外侧冷却通道中纳米流体沿逆时针方向进行冷却。相比于传统的风冷和水冷,采用具有高导热系数的纳米流体双向冷却装置,可以使多个LD实现均匀有效的冷却,获得高功率半导体激光的稳定输出。(The invention discloses a nanofluid bidirectional cooling device of a high-power semiconductor laser. The nanometer fluid is a novel cooling medium, and nanometer metal or nonmetal oxide particles are added into liquid in a certain mode and proportion to form a uniform and stable novel heat transfer cooling medium with high heat conductivity coefficient. The plurality of LDs are uniformly fixed on the nanofluid bidirectional cooling device, the nanofluid in the inner side cooling channel is cooled along the clockwise direction, and the nanofluid in the outer side cooling channel is cooled along the anticlockwise direction. Compared with the traditional air cooling and water cooling, the nano-fluid bidirectional cooling device with high heat conductivity coefficient is adopted, so that the multiple LDs can be uniformly and effectively cooled, and the stable output of high-power semiconductor laser is obtained.)

一种高功率半导体激光器的纳米流体双向冷却装置

技术领域

本发明专利涉及一种激光器的冷却装置，尤其是一种高功率半导体激光器的纳米流体双向冷却装置。

背景技术

高功率半导体激光器由于体积小、重量轻、成本低、寿命长等显著优点，广泛应用于激光打孔、焊接、切割等激光加工中，以及激光显示、医疗等领域。由于单个半导体激光器(LD)单管的输出功率比较低，要获得高功率激光输出，就必须采用多个LD单管进行合束才能实现。多个LD排布在小面积内会产生较大的热量，对整个激光光源的寿命以及长期稳定工作都产生较大的影响，因此多个LD散热的研究至关重要。LD的散热方式有很多种，比如风冷散热，微通道液体制冷等。风冷散热适用于热量较小的情况。微通道液体制冷虽然散热效果较好，但微通道液体制冷加工精度高、难度大、制造成本高。

发明内容

针对目前多个LD散热中不能很好散热，从而影响高功率半导体激光器稳定性和寿命的问题，本发明提出了一种高功率半导体激光器的纳米流体双向冷却装置。相比于传统的风冷和水冷，采用具有高导热系数的纳米流体双向冷却装置，可以使多个LD实现均匀有效的冷却，获得高功率半导体激光的稳定输出。

本发明提出一种高功率半导体激光器的纳米流体双向冷却装置，包括冷却装置(1)、N个LD单管(2)、纳米流体内侧冷却通道的入口(3)、纳米流体内侧冷却通道的出口(4)、纳米流体外侧冷却通道的入口(5)、纳米流体外侧冷却通道的出口(6)。

所述纳米流体是以一定的方式和比例在液体中添加纳米级金属或非金属氧化物粒子，形成具有高导热系数、均匀稳定的新型传热冷却介质；具有高导热系数的纳米流体，可以是金属纳米粒子Cu、Al，但不限于这些粒子，非金属纳米粒子可以是CuO、Al₂O₃，但不限于这些粒子，粒子以一定的方式和比例添加在去离子水但不限于这种液体中。

所述冷却装置(1)是用散热材料较好的硬铝、紫铜或者黄铜做成的装置。

所述N个LD单管(2)是由N≥1个LD单管组成，以7个LD单管为例，以中间单管为中心，其它LD单管以相同的距离和角度均匀排列。LD单管可以是红外LD单管，可以是可见光LD单管，也可以是紫外LD单管。

所述纳米流体从纳米流体内侧冷却通道的入口(3)流入，从纳米流体内侧冷却通道的出口(4)流出，沿顺时针方向进行很好地冷却。

所述纳米流体从纳米流体外侧冷却通道的入口(5)流入，从纳米流体外侧冷却通道的出口(6)流出，沿逆时针方向进行有效地冷却。

本发明所提供一种高功率半导体激光器的纳米流体双向冷却装置的主要优点和积极效果如下：采用具有高导热系数的纳米流体双向冷却装置，避免了多个LD冷却时冷却液单一流向导致的LD散热不均匀，使多个LD实现均匀有效的冷却，实现很好的散热效果，确保高功率半导体激光器的长寿命、稳定运转。

附图说明

图1本发明的结构立体图；

图2是图1的剖面图；

图3是图1的侧面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

请参阅图1、图2和图3所示，本发明提供一种高功率半导体激光器的纳米流体双向冷却装置，包括：

-纳米流体是以一定的方式和比例在液体中添加纳米级金属或非金属氧化物粒子，形成具有高导热系数、均匀稳定的新型传热冷却介质；具有高导热系数的纳米流体，可以是金属纳米粒子Cu、Al，但不限于这些粒子，非金属纳米粒子可以是CuO、Al₂O₃，但不限于这些粒子，粒子以一定的方式和比例添加在去离子水但不限于这种液体中。

-冷却装置(1)是用散热材料较好的硬铝、紫铜或者黄铜做成的装置。

-N个LD单管(2)是由N≥1个LD单管组成，以7个LD单管为例，以中间单管为中心，其它LD单管以相同的距离和角度均匀排列。LD单管可以是红外LD单管，可以是可见光LD单管，也可以是紫外LD单管。

-纳米流体从纳米流体内侧冷却通道的入口(3)流入，从纳米流体内侧冷却通道的出口(4)流出，沿顺时针方向进行很好地冷却。

-纳米流体从纳米流体外侧冷却通道的入口(5)流入，从纳米流体外侧冷却通道的出口(6)流出，沿逆时针方向进行有效地冷却。

采用具有高导热系数的纳米流体双向冷却装置，避免了多个LD冷却时冷却液单一流向导致的LD散热不均匀，使多个LD实现均匀有效的冷却，实现很好的散热效果，确保高功率半导体激光器的长寿命、稳定运转。

以上所述的具体实施例，对于本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不局限于本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。