[发明专利]一种带类凸台结构的岐管式微通道热沉

说明书

本发明的一种带类凸台结构的岐管式微通道热沉，包括微通道层、分液层、进液层，分液层设置S型岐管式分液流道，隔开进液和回液通道，分液层出口与微通道层的入口连接；冷却液通过进液层进入分液层后，通过岐管分流结构将冷却液送入微通道层内，冷却液由岐管进入各个微通道内，在微通道内完成流体与晶体的热交换，然后经过流程流体向上进入回液岐管，完成冷却任务。本发明利用类球凸结构解决岐管微通道热沉微通道进口冲击区域造成热沉散热表面低温，通过调节类球凸结构的结构尺寸，从而调整低温区域的温度，进而达到散热表面温度均匀的目的，同时在热沉分液层使得冷却到达各微通道的流量分配较为均匀，进一步提升热沉散热表面的温度均匀性。

技术领域

本发明涉及高热流密度散热，激光晶体散热技术领域，具体涉及一种带类凸台结构的岐管式微通道热沉。

背景技术

近年来，高频率，高能量，高输出功率激光器在国防(激光武器)﹑工业加工和科学研究领域发挥至关重要的作用，人们对激光器的输出功率和光束质量也提出了越来越高的要求。激光晶体是将外界提供的能量通过光学谐振腔转化为在空间和时间上相干的具有高度平行性和单色性的激光的晶体材料，晶体温度以及晶体温度均匀性都会严重影响出光的质量。

激光晶体的温度和热应力不同，导致各处的折射率也不相同，当泵浦光通过晶体时，其光线光程不断的发生变化，引起透镜效应，主要表现为：激光散角增大，方向性变差，输出性能降低，晶体的冷却方式是激光器设计的关键环节。

激光晶体对温度的敏感性使得其对散热热沉有着严格的要求，不仅要保证晶体温度不能超温，而且还要保证晶体表面的温度均匀性。

现有激光晶体散热方式多采用微通道与金刚石扩热板方式，解决激光晶体的高热流散热和温度均匀性问题，这种方式一方面传统微通道结构流动阻力较大，采用岐管式微通道结构热沉虽然可以有效降低流动阻力，但在微通道入口处由于入流的冲击作用，仍然会造成较大的温度不均匀性；另一方面采用金刚石作为扩热材料会大大增加热沉的成本。

发明内容

本发明提出的一种带类凸台结构的岐管式微通道热沉，可解决上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种带类凸台结构的岐管式微通道热沉，包括从下往上依次设置微通道层、分液层、进液层，所述分液层设置S型岐管式分液流道，隔开进液和回液通道，分液层出口与微通道层的入口连接，分液层出口尺寸小于S型分液流道结构尺寸；

冷却液通过进液层进入分液层后，通过岐管分流结构将冷却液送入微通道层内，冷却液由岐管进入各个微通道内，在微通道内完成流体与晶体的热交换，然后经过流程流体向上进入回液岐管，完成冷却任务。

进一步的，所述进液层包括进液口、回液口分别于外部冷源进、回液口连接，内部含有流道，将冷却液引流至分液层，同时回流液体经内部回液流道返回外部冷源，进液层出口与分液层进口连接，进液层回液口与分液层回液口连接。

进一步的，所述微通道层为带类凸台结构的微通道结构，凸台结构尺寸L可根据实际微通道入口流速调节。

进一步的，所述凸台结构为类球型凸台结构。

由上述技术方案可知，本发明微通道内部设置了类凸台结构，实现了岐管式微通道热沉较高的温度均匀性，通过分液层S型岐管式分液流道，隔开进液和回液通道，分液层出口微通道层的入口连接，分液层出口尺寸远小于S型岐管式分液流道结构尺寸，达到流量分布均匀的目的；带类凸台结构的微通道结构，凸台结构尺寸L可根据实际微通道入口流速调节。

本发明设计了一种特殊的岐管式微通道结构，利用类球凸结构减少岐管微通道热沉微通道进口冲击区域造成热沉散热表面低温，通过调节类球凸结构的结构尺寸，从而调整低温区域的温度，进而达到散热表面温度均匀的目的，同时设计一种流量分配结构，在热沉分液层使得冷却到达各微通道的流量分配较为均匀，进一步提升热沉散热表面的温度均匀性。