高功率轴快流CO2激光器激励源热沉结构优化设计

来源：激光技术杂志2017年第4期北京时间：

作者：赵恒, 李波, 胡友友, 王炜, 王振

摘要：为了提高激励源的热稳定性，保证4kW轴快流CO2激光器的光束质量，采用计算流体动力学的方法，理论分析了激光器激励源热沉的散热机理，对热流密度为106W/m2、面积为16cm2的激励源热沉结构进行了优化设计。结果表明，经过优化之后的热沉其表面的最高温度低于340K，完全能够满足激光器正常工作时激励源核心功率MOSFET对散热指标的要求；同时经过数值模拟得到了带凹槽微通道热沉的优化结构尺寸，分别是微通道凹槽间距P=0.6mm，微通道凹槽倾角θ=45°，微通道凹槽交错距离s=0.1mm，同时当雷诺数Re=546.9时，热沉有最优的散热效果，激光输出功率的稳定度可以控制在±2%以内。此研究为设计具有高效散热能力的微通道热沉提供了理论指导。

关键词：激光器, 热沉, 数值模拟, 冷却效果