本發明涉及激光器散熱與結構設計，具體涉及一種用于光纖激光器等高功率激光設備的風冷激光器，尤其涉及一種通過框架頂板開設貫穿開口使熱管與半導體激光泵浦源發熱區域直接導熱接觸，并結合接觸界面結構優化與風冷散熱組件實現高效散熱、輕量化及機械穩定性提升的風冷激光器。
背景技術：
1、光纖激光器由于具有光束質量好、轉換效率高、結構緊湊、維護成本相對較低等特點，已廣泛應用于激光切割、焊接、清洗、打標及精密加工等領域。高功率光纖激光器通常采用半導體激光器作為泵浦源，為增益光纖提供泵浦光。由于半導體激光泵浦源在工作過程中電光轉換效率難以達到百分之百，未轉化為激光輸出的能量將以熱量形式在泵浦源內部產生并集中于發熱區域，若該熱量不能及時有效地導出，將導致泵浦源結溫升高，進而引起輸出功率波動、效率下降、波長漂移、壽命縮短等問題，嚴重時還可能造成器件失效或激光器無法穩定出光。
2、現有高功率激光器散熱方式主要包括水冷與風冷。水冷散熱能力較強，但通常需要配置水冷機、管路、水泵及密封結構，系統體積和成本較高，且存在漏水風險、維護復雜等問題，不利于小型化、輕量化及便攜式應用。相較之下，風冷結構具有系統簡單、維護方便等優點，適用于對體積、重量和維護性要求較高的應用場景，因此風冷激光器具有較高的工程應用價值。
3、然而，現有風冷激光器在散熱結構設計上仍存在不足。常見方案通常通過在泵浦源下方設置導熱板、蓋板或安裝板等中間導熱結構，使泵浦源產生的熱量先傳遞至上述中間導熱結構，再進一步傳導至熱管、散熱翅片等散熱器件并由風扇對流帶走。該類“多層傳熱路徑”不可避免地引入多處接觸界面與中間層熱阻，導致熱傳導路徑變長、等效熱阻增大、導熱效率降低，難以在有限風冷條件下實現快速、高效的熱量導出，從而影響激光器長期運行的穩定性與效率。
4、此外，現有風冷激光器結構中，為滿足泵浦源安裝及散熱器件布置需求，框架、頂板（或蓋板）等承載結構往往采用較為厚重的實體板件或多層疊裝結構，導致整機重量較大，不利于輕量化設計。與此同時，上述板件在長期工作熱循環與裝配應力作用下可能發生翹曲或變形，造成泵浦源安裝平面及相關光學耦合位置發生偏移，從而影響出光穩定性，甚至出現無法出光等異常情況。并且，為追求散熱能力，部分現有方案傾向于采用“均勻鋪設、多根熱管”的方式布置熱管，雖在一定程度上擴大了散熱面積，但同時帶來材料用量增加、結構更復雜、重量上升以及布管效率不高等問題。
5、因此，如何在保持風冷系統結構簡化、便于維護的前提下，縮短泵浦源發熱區域至散熱器件之間的熱傳導路徑、降低中間層熱阻，提高風冷散熱效率，同時實現結構輕量化并增強機械穩定性，以提高激光器長時間工作的出光穩定性與可靠性，成為本領域亟需解決的技術問題。
技術實現思路
1、本發明旨在提供一種風冷激光器，通過框架頂板開設與泵浦源發熱區域對應的貫穿開口，使熱管與發熱區域直接導熱接觸并增大接觸面積，從而縮短傳熱路徑、降低熱阻、提高風冷散熱效率，同時實現結構輕量化并增強機械穩定性，以提升激光器長期運行的出光穩定性與可靠性。
2、為了實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：
3、一種風冷激光器，其中，包括：半導體激光泵浦源、框架結構、熱管組件以及風冷散熱組件；
4、所述框架結構包括用于安裝所述半導體激光泵浦源的框架頂板和底部基板，所述半導體激光泵浦源固定設置于所述框架頂板上，以使所述框架頂板同時作為所述半導體激光泵浦源的安裝定位結構；
5、所述框架頂板上設置有與所述半導體激光泵浦源的發熱區域相對應的貫穿開口，以在所述半導體激光泵浦源安裝于所述框架頂板時，使所述發熱區域在所述貫穿開口處形成導熱接觸界面；
6、所述熱管組件包括至少一根熱管，所述熱管設置于所述框架頂板的下方并在所述貫穿開口處與所述半導體激光泵浦源的發熱區域直接貼合，以將所述半導體激光泵浦源產生的熱量傳導至所述熱管；
7、所述風冷散熱組件包括與所述熱管熱連接的散熱翅片以及用于驅動氣流流經所述散熱翅片的散熱風扇；
8、其中，所述半導體激光泵浦源的底部設置有用于容納所述熱管的半圓槽，所述熱管在與所述半圓槽貼合的接觸段處具有圓形截面，以使所述熱管通過所述半圓槽與所述半導體激光泵浦源形成增大接觸面積的直接導熱接觸；所述貫穿開口使所述框架頂板在所述發熱區域處避讓而不參與所述發熱區域與所述熱管之間的導熱路徑。
9、可選地，所述貫穿開口為多個，且各貫穿開口與所述半導體激光泵浦源的各泵浦單元的發熱區域一一對應設置，以使各泵浦單元均在對應貫穿開口處與所述熱管形成直接導熱接觸。
10、可選地，針對每一所述泵浦單元，其底部對應設置至少一根所述熱管，所述熱管的接觸段通過對應的所述貫穿開口與所述泵浦單元的發熱區域直接貼合。
11、可選地，所述熱管沿所述框架頂板的長度方向布置，并包括與所述發熱區域對應的接觸段以及與所述散熱翅片熱連接的散熱段。
12、可選地，所述框架頂板與所述框架結構為一體成型構件的鋁合金構件，且所述框架頂板除所述貫穿開口外還設有減重鏤空孔。
13、可選地，所述半圓槽的槽半徑與所述熱管的外徑相匹配，以使所述熱管與所述半圓槽形成面接觸貼合。
14、可選地，所述散熱翅片為多片間隔排布的翅片組，所述翅片組沿氣流方向形成貫通風道，且所述散熱風扇安裝于所述翅片組的側面以驅動氣流穿過所述風道。
15、可選地，所述散熱風扇安裝于所述底部基板，使冷空氣自下而上進入所述風道并帶走所述熱管傳導的熱量，熱空氣自框架結構的前端或后端排出。
16、可選地，還包括光纖激光組件，所述光纖激光組件設置于所述半導體激光泵浦源的周圍并固定于所述框架頂板或所述底部基板上。
17、本發明相對現有技術，其主要的有益效果在于：
18、本發明在框架頂板上設置與半導體激光泵浦源發熱區域對應的貫穿開口，使熱管在該貫穿開口處與所述發熱區域直接貼合形成導熱接觸界面，避免熱量經由蓋板/安裝板等中間層再傳遞至熱管所引入的多界面熱阻，進而縮短泵浦源至熱管的熱傳導路徑、降低等效熱阻，提高泵浦源熱量導出效率，并通過散熱翅片與散熱風扇的強制對流將熱量快速排出，從而改善風冷條件下的散熱能力與運行穩定性。
19、本發明的半導體激光泵浦源底部設置半圓槽，熱管在接觸段處為圓形截面并與半圓槽貼合，形成更大的有效接觸面積，有利于降低界面接觸熱阻并減少局部熱熱點，提高熱量由泵浦源向熱管傳遞的穩定性與一致性。
20、本發明使框架頂板同時承擔泵浦源的安裝定位功能，并通過貫穿開口在泵浦源發熱區域處形成導熱接觸界面，實現安裝結構與導熱界面的一體化設計，減少結構層級與裝配界面數量，提升結構緊湊性與整體可靠性。
21、本發明由于泵浦源安裝定位結構與導熱界面均由框架頂板統一承載與約束，結構層級減少、受力與熱變形路徑更可控，有助于降低長期熱循環及裝配應力導致的局部翹曲或變形風險，從而提高泵浦源及相關光學耦合位置的穩定性，提升激光器長期運行的出光穩定性與可靠性。
22、本發明通過減少中間導熱結構、采用熱管直接耦合發熱區域并可配合框架結構鏤空減重設計，在滿足散熱需求的同時降低結構冗余與材料用量，有利于降低整機重量與裝配負載，提升設備的便攜性與工程適配性。