[发明专利]用于冷却激光装置的冷却设备和包括冷却设备的激光系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于冷却激光装置的冷却设备和包括这样的冷却设备的激光系统。本发明还涉及制造冷却设备和包括这样的冷却设备的激光系统的方法。

背景技术

US6014312公开了由平卧地连接到彼此的几个冷却器层组成的、用作电气部件或电路的散热器的冷却器，冷却器层堆叠在彼此的顶部上，在冷却剂所流经的通道之间形成，且每个通道排放到用于供应冷却剂的至少一个第一收集空间内并排放到用于排出冷却剂的第二收集空间内，收集空间通过构造具有开口的冷却剂层的至少一个区域由冷却器层中的开口和冷却通道形成，该区域在开口之间。

US2005/0168950Al的半导体冷却设备包括至少上板、中板和下板，并具有冷却剂入口部分、出口部分和液流通道部分。上板和下板是通过将维持不小于0.05mm的厚度的铜镀在辅助板的一个表面上或两个表面上而构成的复合板，辅助板由具有不小于1000N/mm²的抗张强度、不小于100W/m·K的导热率和不大于6.0ppm/°C的热膨胀系数的材料制成。半导体冷却设备试图防止在半导体冷却设备中的变形的出现并在半导体芯片和半导体冷却设备热膨胀的情况下防止半导体芯片从半导体冷却设备分离。

如果多个冷却器必须组合到系统，则所述冷却器是昂贵的。如果在两个或多个冷却器上的电气部件需要彼此以高精度对齐，则高度努力是需要的。

发明内容

因此本发明的目的是提供用于冷却激光装置的改进的冷却设备，其实现包括至少两个冷却设备的激光系统的简化的可扩展性。另一目的是提供制造这样的冷却设备和激光系统的对应方法。

根据第一方面，提出了用于冷却激光装置的冷却设备。冷却设备适合于实现到另外冷却设备的可拆卸的互连。冷却设备包括用于激光装置的安装区域、包括布置成冷却安装区域的冷却通道的冷却体积、连接到冷却体积的冷却通道的冷却剂入口和冷却剂出口、连接到冷却剂入口的第一冷却剂供应通孔、连接到冷却剂出口的第二冷却剂供应通孔。冷却设备还包括实现到另外冷却设备的可拆卸的互连的至少一个耦合元件，使得当将冷却设备互连到另外冷却设备时，冷却设备的第一冷却剂供应通孔连接到另外冷却设备的第一冷却剂供应通孔以及冷却设备的第二冷却剂供应通孔连接到另外冷却设备的第二冷却剂供应通孔。冷却设备包括包含用于电气地驱动激光装置的驱动电子器件的至少部分的印刷电路板（PCB）或直接敷铜多层（DCB），印刷电路板（PCB）或直接敷铜多层（DCB）包括当在冷却设备和另外冷却设备之间的可拆卸的互连时用于实现冷却设备的印刷电路板（PCB）或直接敷铜多层（DCB）到另外冷却设备的另外印刷电路板（PCB）或直接敷铜多层（DCB）的电连接的电连接器。冷却设备布置成使得冷却剂可经由第一冷却剂供应通孔和第二冷却剂供应通孔被供应到冷却体积。

与冷却设备的耦合元件组合的第一和第二冷却剂供应通孔的布置实现包括具有安装在安装区域上的激光装置的两个、三个、四个或更多个冷却设备的激光系统的容易可扩展性。此外，不必提供由具有用于安装冷却器的高精密钻孔的抗腐蚀材料组成的复杂水分配板，其必须被单独地制造，因而引起高成本。冷却设备可实现在减小的成本下的不同尺寸的激光系统。

激光装置的电气供应可通过例如PCB来执行，PCB包括电连接到激光装置的驱动电子器件的至少部分。PCB可包括电连接器，使得一旦第一和第二冷却设备可拆卸地连接到彼此，第一冷却设备的第一PCB就电连接到第二冷却设备的第二PCB。替代地，可以有用于电气供应的通孔，实现激光装置的电连接。

可通过提供实现不透冷却剂的耦合的高精度冷却设备来实现冷却设备的第一和第二冷却剂供应通孔的不透冷却剂的耦合。替代地或此外，可使用垫圈如O形环等。

冷却设备可特别适合于包括高功率激光模块（如高功率垂直腔表面发射激光（VCSEL）模块）的激光装置。这样的VCSEL模块包括VCSEL的一个、两个、三个或更多个阵列。可在晶圆规模上制造并测试VCSEL，实现成本高效的激光模块。