Quan el làser funciona, quan l'energia elèctrica o altres formes d'energia es converteixen en energia lluminosa, inevitablement es generarà una gran quantitat de calor. Si aquesta calor no es pot dissipar de manera oportuna i eficaç, farà que la temperatura del làser augmenti, cosa que afectarà la seva potència de sortida, la qualitat del feix, l'estabilitat de la longitud d'ona i fins i tot pot danyar el xip làser i els components òptics interns. Per tant, una dissipació de calor eficient i fiable és una de les tecnologies clau per garantir un rendiment estable del làser i allargar la seva vida útil. Amb la millora contínua de la potència del làser i l'expansió dels camps d'aplicació, la tecnologia de dissipació de calor continua desenvolupant-se i innovant. A continuació es presentaran diversos mètodes principals de dissipació de calor làser i les seves característiques.
1960-1970
En els primers dies del desenvolupament del làser, la potència de sortida era generalment baixa (nivell de watts i per sota). Aquesta etapa es basa principalment en la convecció natural i la dissipació de calor per radiació, i l'estructura és senzilla i fiable. A mesura que la potència dels làsers de gas d'ona contínua (com ara els làsers de CO₂) i els primers làsers d'estat sòlid-va augmentar a desenes de watts, es va començar a aplicar la tecnologia de refrigeració d'aire forçat simple. En afegir un ventilador a la carcassa del làser i utilitzar la convecció forçada d'aire per eliminar la calor, aquest és el primer pas per traslladar la tecnologia de dissipació de calor de passiva a activa.
1980-1990
El sistema de refrigeració d'aigua circulant es va convertir en la configuració estàndard dels làsers-de gran potència durant aquest període. La investigació se centra en l'optimització del disseny del canal de flux de placa freda, la millora de la qualitat de l'aigua (per exemple, la desionització) per evitar l'escala i la corrosió, i el desenvolupament d'intercanviadors de calor externs eficients (per exemple, torres de refrigeració, refrigeradors secs). En aquesta etapa, els sistemes de control de temperatura de precisió per a la refrigeració del compressor també s'han començat a utilitzar per a fonts de bombes de semiconductors extremadament sensibles a la temperatura i els làsers de grau-de recerca científica que requereixen baix soroll.
anys 2000 fins a l'actualitat
La frontera de la investigació passa a una tecnologia de refrigeració de canvi de fase més eficient:
Refrigeració per polvorització: atomitzant i polvoritzant el refrigerant a la superfície de la font de calor, utilitzant l'impacte de gotes i la calor latent de canvi de fase per eliminar una gran quantitat de calor, el laboratori ha aconseguit una capacitat de dissipació de calor de més de 1000 W/cm².
Refrigeració per ebullició del microcanal: guieu el refrigerant perquè experimenti un canvi de fase controlable (ebullició) al microcanal i utilitzeu la calor latent de vaporització per augmentar molt el límit de dissipació de calor.
Resum
En resum, hi ha diversos mètodes de dissipació de calor per als làsers, des del simple refredament natural fins a la complexa i sofisticada refrigeració del compressor i diverses noves tecnologies de dissipació de calor d'alta{0}}eficiència, que formen un sistema tècnic complet. En aplicacions pràctiques, cal fer una consideració i selecció exhaustives en funció de factors com ara el nivell de potència del làser, la forma estructural, els requisits de rendiment, l'entorn d'ús i el pressupost de costos. A mesura que la tecnologia làser es desenvolupa cap a una potència més gran, una brillantor més gran i una mida més petita, el desenvolupament de solucions de dissipació de calor més eficients, més compactes i més fiables continuarà sent un tema de recerca important en el camp de la tecnologia làser i una garantia clau per promoure una aplicació més àmplia de làsers en diverses indústries.
