Tepelné řešení pro vysoce výkonný polovodičový laser
Polovodičové lasery byly nejprve studovány ze zahraničí. Nejstarší technologie pocházela ze Spojených států a Japonska a používala se hlavně v armádě. S iterativním rozvojem technologií se začal uplatňovat na civilním trhu a uplatňovat v odvětvích, jako je optoelektronika a komunikace. S rozvojem národního obranného průmyslu a optoelektronického zpracovatelského průmyslu mé země začalo toto odvětví zvyšovat poptávku po vysoce výkonných laserech a lidé také začali provádět výzkum vysoce výkonných polovodičových laserových zařízení. Během výzkumu bylo zjištěno, že kvalita světla tradičních polovodičových laserů již nemůže splňovat potřeby lidí. Aby se zvýšil výstupní výkon polovodičových laserů, lidé se začali neustále zlepšovat a analyzovat. Během výzkumu bylo zjištěno, že polovina elektrické energie polovodičového laseru se při používání přeměňuje na tepelnou energii. Pokud samotný polovodičový laser špatně odvádí teplo, bude to mít přímý vliv na životnost a použití polovodičového laseru. Proto je naléhavě nutné, aby výzkumníci nyní řešili problém rozptylu tepla. Jeden z problémů.
V současnosti se hlavní způsoby chlazení laserů dělí na tradiční způsoby chlazení a nové způsoby chlazení. Tradičníchlazenímetody zahrnují: chlazení vzduchem, chlazení polovodičů, přirozenou konvekcichlazeníatd. a novéchlazenímetody zahrnují: flip chipchlazenía mikrokanálchlazení.
Metoda chlazení chladičem přirozenou konvekcí spočívá v použití některých materiálů s vysokou tepelnou vodivostí k odvedení generovaného tepla a následnému rozptýlení tepla přirozenou konvekcí. Během výzkumu vědecký a technický personál také zjistil, že žebra mohou také pomoci odvádět teplo. a může maximalizovat rychlost přenosu tepla v systému rozptylu tepla při rozptylování tepla. Když je teplota stejná, rozteč ploutví se bude s rostoucí výškou ploutví zmenšovat. Při použití substrátu k umístění chladiče svisle je třeba výšku vhodně zvýšit a zvýšením výšky se zlepší efekt rozptylu tepla. Takový způsob rozptylu tepla sníží při použití mnoho nákladů. Ve skutečné práci se jako chladič často používá nitrid mědi nebo hliníku, ale metoda chladiče nemůže plně uspokojit potřeby vysokovýkonných polovodičových laserů na odvod tepla.
Velkokanálová metoda chlazení kapalinou.Pokud chcete snížit teplotu chladiče, musíte v chladiči vybudovat kanál. Pokud chcete dosáhnout chladicího efektu, musíte do tohoto kanálu přidat určitý zdroj vody, abyste nezdržovali práci laseru. V reakci na to výzkumníci během svého výzkumu zjistili, že efekt rozptylu tepla u konstrukce spoileru je lepší než u tradiční struktury dutiny, ale dojde také ke zvýšení tlaku v kanálu. Výzkum zjistil, že ačkoli jsou široce používány velké kanály, kvůli neustálému zvyšování výstupního výkonu laseru velké kanály vodního chlazení již nemohou splňovat tepelné požadavky vysoce výkonných polovodičových laserů.
Sprejové chlazení je rozprašování chladicí kapaliny na teplosměnnou plochu pomocí atomizace za pomoci tlaku, aby se dosáhlo účelu chlazení. Hlavními charakteristikami sprejového chlazení jsou velký koeficient přenosu tepla a nízký průtok chladicí kapaliny. Vědci zjistili, že při použití vody jako média a použití pevných kuželových trysek pro experimenty může mikrostrukturovaný povrch zvýšit efekt výměny tepla. Během studie bylo zjištěno, že chladicí výkon sprejového chlazení souvisí s průtokem spreje. Kromě toho vědci objevili také chladič se změnou fáze spreje. Během experimentu spolu také velmi úzce souvisí výška trysky ve sprejovém chladicím zařízení a efekt rozptylu tepla.
Problém nárůstu teploty čipu se postupně stal primárním faktorem, který brání normálnímu provozu polovodičových laserů. Nové metody odvodu tepla neustále prohlubují výzkum. Abychom vyřešili odvod tepla vysoce výkonných polovodičových laserů, musíme pevně uchopit termodynamickou disciplínu, vědu o materiálech a plně spolupracovat s výrobním průmyslem.
