Όταν το λέιζερ λειτουργεί, όταν η ηλεκτρική ενέργεια ή άλλες μορφές ενέργειας μετατρέπονται σε φωτεινή ενέργεια, αναπόφευκτα θα παραχθεί μεγάλη ποσότητα θερμότητας. Εάν αυτή η θερμότητα δεν μπορεί να διαλυθεί έγκαιρα και αποτελεσματικά, θα προκαλέσει αύξηση της θερμοκρασίας του λέιζερ, η οποία θα επηρεάσει την ισχύ εξόδου, την ποιότητα της δέσμης, τη σταθερότητα του μήκους κύματος και μπορεί ακόμη και να βλάψει το τσιπ λέιζερ και τα εσωτερικά οπτικά εξαρτήματα. Επομένως, η αποτελεσματική και αξιόπιστη απαγωγή θερμότητας είναι μία από τις βασικές τεχνολογίες για τη διασφάλιση σταθερής απόδοσης λέιζερ και την παράταση της διάρκειας ζωής του. Με τη συνεχή βελτίωση της ισχύος λέιζερ και την επέκταση των πεδίων εφαρμογής, η τεχνολογία απαγωγής θερμότητας συνεχίζει να αναπτύσσεται και να καινοτομεί. Στη συνέχεια θα εισαχθούν διάφορες κύριες μέθοδοι απαγωγής θερμότητας λέιζερ και τα χαρακτηριστικά τους.
1960-1970
Στις πρώτες μέρες της ανάπτυξης λέιζερ, η ισχύς εξόδου ήταν γενικά χαμηλή (στάθμη watt και κάτω). Αυτό το στάδιο βασίζεται κυρίως στη φυσική μεταφορά και τη διάχυση θερμότητας ακτινοβολίας και η δομή είναι απλή και αξιόπιστη. Καθώς η ισχύς των λέιζερ αερίου συνεχούς κύματος (CW) (όπως τα λέιζερ CO₂) και των πρώιμων λέιζερ στερεάς- κατάστασης αυξήθηκε σε δεκάδες watt, άρχισε να εφαρμόζεται η απλή τεχνολογία εξαναγκασμένης ψύξης αέρα. Με την προσθήκη ενός ανεμιστήρα στο περίβλημα του λέιζερ και τη χρήση εξαναγκασμένης μεταφοράς αέρα για την απομάκρυνση της θερμότητας, αυτό είναι το πρώτο βήμα για τη μετακίνηση της τεχνολογίας απαγωγής θερμότητας από την παθητική στην ενεργητική.
1980-1990
Το κυκλοφορούν σύστημα ψύξης νερού έγινε η τυπική διαμόρφωση των λέιζερ-υψηλής ισχύος κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Η έρευνα επικεντρώνεται στη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού του καναλιού ροής ψυχρής πλάκας, στη βελτίωση της ποιότητας του νερού (π.χ. απιονισμός) για την αποφυγή απολέπισης και διάβρωσης και στην ανάπτυξη αποτελεσματικών εξωτερικών εναλλάκτες θερμότητας (π.χ. πύργοι ψύξης, ξηροί ψύκτες). Σε αυτό το στάδιο, συστήματα ελέγχου θερμοκρασίας ακριβείας για την ψύξη του συμπιεστή έχουν επίσης αρχίσει να χρησιμοποιούνται για πηγές αντλιών ημιαγωγών που είναι εξαιρετικά ευαίσθητες στη θερμοκρασία και στα λέιζερ επιστημονικής έρευνας-που απαιτούν χαμηλό θόρυβο.
Δεκαετία 2000 έως σήμερα
Τα όρια της έρευνας μετατοπίζονται σε πιο αποτελεσματική τεχνολογία ψύξης αλλαγής φάσης:
Ψύξη με ψεκασμό: Με ψεκασμό και ψεκασμό του ψυκτικού στην επιφάνεια της πηγής θερμότητας, χρησιμοποιώντας κρούση σταγονιδίων και λανθάνουσα θερμότητα αλλαγής φάσης για την αφαίρεση μεγάλης ποσότητας θερμότητας, το εργαστήριο πέτυχε ικανότητα απαγωγής θερμότητας μεγαλύτερη από 1000W/cm².
Ψύξη βρασμού με μικροκάναλο: Οδηγήστε το ψυκτικό ώστε να υποστεί μια ελεγχόμενη αλλαγή φάσης (βρασμός) στο μικροκανάλι και χρησιμοποιήστε τη λανθάνουσα θερμότητα της εξάτμισης για να αυξήσετε σημαντικά το όριο απαγωγής θερμότητας.
Περίληψη
Συνοψίζοντας, υπάρχουν διάφορες μέθοδοι απαγωγής θερμότητας για λέιζερ, από απλή φυσική ψύξη έως πολύπλοκη και εξελιγμένη ψύξη με συμπιεστή και διάφορες νέες τεχνολογίες απαγωγής θερμότητας υψηλής{0}απόδοσης, που σχηματίζουν ένα πλήρες τεχνικό σύστημα. Σε πρακτικές εφαρμογές, πρέπει να γίνει ολοκληρωμένη εξέταση και επιλογή με βάση παράγοντες όπως το επίπεδο ισχύος του λέιζερ, η δομική μορφή, οι απαιτήσεις απόδοσης, το περιβάλλον χρήσης και ο προϋπολογισμός κόστους. Καθώς η τεχνολογία λέιζερ εξελίσσεται προς υψηλότερη ισχύ, μεγαλύτερη φωτεινότητα και μικρότερο μέγεθος, η ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών, πιο συμπαγών και πιο αξιόπιστων λύσεων απαγωγής θερμότητας θα συνεχίσει να αποτελεί σημαντικό ερευνητικό θέμα στον τομέα της τεχνολογίας λέιζερ και βασική εγγύηση για την προώθηση ευρύτερης εφαρμογής λέιζερ σε διάφορες βιομηχανίες.
