1.引  言 

高功率半導(dǎo)體激光器 ( H P L D)的應(yīng)用 日趨廣泛。在工業(yè)加工領(lǐng)域，高功率半導(dǎo)體激光器一方面可以作為固體激光器的泵浦光源，另一方面也可以直接應(yīng)用于材料加工。在一些應(yīng)用中，半導(dǎo)體激光器作為系統(tǒng)的一部分需要安裝在移動(dòng)平臺(tái)或者機(jī)械臂上 ，這就要求激光器的體積和重量盡可能減小。半導(dǎo)體激光器在軍事方面也有很多應(yīng)用，如激光雷達(dá)、目標(biāo)照明、目標(biāo)指示以及車載和機(jī)載高能激光武器等。在很多應(yīng)用 中，半導(dǎo)體激光器并不需要連續(xù)性工作，這時(shí)可以根據(jù)激光器工作的時(shí)間和強(qiáng)度。適當(dāng)降低冷卻系統(tǒng)的冗余度，減少體積和重量。在高功率半導(dǎo)體激光器中。激光二極管b a r 條需要安裝 在可疊 加 的微 通道型 或沖擊 型熱 交換器( H E X)上，通過(guò)冷卻水散熱。H P L D 3 2 作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量廢熱．HE X中的冷卻水必須以很高的速度流動(dòng)才能保證足夠高的散熱系數(shù)。供給H P L D 的冷卻水通常要達(dá)到每秒幾升到幾十升的流量。要達(dá)到這樣高的流速 ，冷卻系統(tǒng)需要使用大型水泵、大型熱交換器、大口徑的管路以及大量的冷卻水． 這些都會(huì)加大激光器系統(tǒng)的體積和重量。蒸發(fā)冷卻( 2 相) 的方法可以減少冷卻水流量， 但蒸發(fā)冷卻方式與標(biāo)準(zhǔn)的商用高功率半導(dǎo)體激光器的熱交換器并不兼容。  

本文介紹了一種新型的冷卻水循環(huán)回路，可以使供給HP L D的冷卻水流量縮減到原來(lái)的2 0 ％，但仍能夠使激光二極管b a r 條的H E X保持原有的散熱效率，從而減小了激光器系統(tǒng)的體積和重量。  

2.傳統(tǒng)高功率半導(dǎo)體激光器冷卻系統(tǒng)的缺點(diǎn) 

H P L D I作時(shí)激光二極管b a r 條會(huì)產(chǎn)生大量廢熱，  這些廢熱必須以很高的熱通量 ( 3 0 0 ～ 1   0 0 0   W／ e r a   ) 去除才能保證H P L D 安全運(yùn)行。H P L D的散熱必須采用有源的微通道型或沖擊冷卻型H E X。H E X中冷卻水的流速約為2 ～ 3   ， 如此高的流速導(dǎo)致每個(gè)b a r 條冷卻水的消耗量高達(dá)7 x 1 0  m 3 ／ s ， 壓力差在1 4 0 ～ 2 0 0   k P a 之間。  但實(shí)際上H E X中冷卻水的利用率是很低的，在熱交換中冷卻水的溫度只上升2   3℃。低能量攜帶能力也導(dǎo)致了冷卻器中H E X的龐大。  

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