全固态激光器散热结构设计及优化

摘要

激光器散热能力以及热稳定性,对于激光器的性能和寿命起到极其关键的作用。为了提高激光器的可靠性,降低环境温度变化对全固态激光器长期使用稳定性的影响,首先对全固态激光器的散热结构进行设计,并采用ANSYS热分析的方法得出了全固态激光器的温度场分布和热变形情况。其次根据激光器温度场分布以及热变形的特点,提出了一种优化散热结构,并对优化后结构的散热性进行了分析,最后通过实验对分析结果进行了验证。分析和实验结果表明,在相同条件下,TEC接触面温度由优化前的56.6℃减小为53.3℃,激光器散热能力显著提高。激光器光学器件安装面相对变形量由优化前的0.06mm减小为0.02mm,激光器热变形明显较小,结构热稳定性明显增强。优化后的结构很大程度上减小了环境温度变化对激光器稳定性的影响,提高了激光器的环境适应性,同时也验证了结构优化的合理性与有限元分析的正确性,为后期全固态激光器的设计以及具体应用提供了参考。