半导体激光器非典型宏通道水冷散热系统设计

• 作者: 潘建宇 曹银花 闫岸如 关娇阳 孟娇 郭照师 李景 兰天 王智勇
• 来源期刊: 红外与激光工程
• 学科: 工学
• 关键词: 散热系统 半导体激光器 Fluent 流场分析 温度场分析
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 所属期刊栏目: 激光器与激光光学|Lasers & Laser optics
• 页码范围: 228-235
• 页数: 8页
• 分类号: TN248
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/IRLA20210037

摘要

针对大功率半导体激光器散热系统展开设计研究.首先,对水冷散热系统的流体通道中的冷却液进行了流体分析,结果表明在传统矩形流体通道结构中,冷却液在进液口处和弯度较小处容易产生湍流空洞.湍流空洞不仅会产生空泡腐蚀效应,还会导致靠近热源的上层冷却液填充不充分,降低系统的散热效率;其次,在传统流体通道结构的基础上,提出了一种非典型宏通道结构的优化模型.采用有限元分析软件Fluent分别对散热模型的分布和激光器模块器件的分布进行了数值模拟,流场结果表明优化模型中冷却液流动时没有湍流空洞产生,散热系统可靠性更高,冷却液在流体通道的上层填充效果更好,同时解决了传统模型中流体在局部流道中流速缓慢的问题,使散热系统具备更良好的散热性能.接着又通过温度场仿真结果得出,优化模型搭建的散热系统工作时激光器最高温度可降低2℃,且热源1上温度更均匀,热源3上温度降低1.25℃;最后,在激光器满功率输出情况下进行的散热实验对比,获得的实验数据与仿真结果基本一致.