4-17  20%占空比2.5 kW二维叠阵二极管激光器

武德勇  高松信  吕文强  魏  彬  唐  淳

采用Cu-WCu复合结构研制了一种五层结构的模块式微通道冷却器,并用所研制的冷却器封装出了20%占空比工作，峰值功率2.5 kW的二维叠阵DL。制作的冷却器为五层结构，由上盖片、上散热片、分水片、下散热片和下盖片扩散焊成。散热片和分水片采用具有高热导率的无氧铜制作，上、下盖片采用硬度高，热导率也较高的WCu合金制作。这种结构不仅避免了无氧铜较软，面形和棱边质量难控制的缺点，还可提高冷却器的强度，使冷却器可以做得较薄，提高二维叠阵DL的堆叠密度，冷却器为30 mm´11.4 mm ´1.2 mm(厚)。通过实验测量得到对于腔长0.9 mm´10 mm的DL，冷却器的热阻为0.43℃/W。

高功率二维叠阵DL需要由多个单元模块DL堆叠组成，设计的单元模块DL由微通道冷却器（作正电极）、DL芯片、绝缘片、上电极片（作负电极）、密封垫圈几部分组成（见图1）。为了便于DL快轴准直透镜安装，还在冷却器前端设计了特有的阻胶槽结构。设计的峰值功率2.5 kW，20%占空比工作的叠阵DL由25个峰值功率100 W的单元模块DL堆叠组成，各个模块间的电为串联结构，冷却水为并联结构。测试了所封装的2.5 kW叠阵DL性能，在冷却水温25℃，冷却水流量6 L/min，工作电流100 A，脉冲宽度200 ms，重复频率200~1000 Hz时，激光输出峰值功率为2430~2580 W，电光效率为40%~42%，出光面功率密度约为650 W/cm²，激光波长为805.5~808.2 nm，谱宽约2.6 nm，激光阈值电流约19 A。该叠阵性能满足DPL研究需要。