عندما يعمل الليزر، عندما يتم تحويل الطاقة الكهربائية أو أشكال الطاقة الأخرى إلى طاقة ضوئية، سيتم توليد كمية كبيرة من الحرارة حتماً. إذا لم يكن من الممكن تبديد هذه الحرارة في الوقت المناسب وبطريقة فعالة، فسوف تتسبب في ارتفاع درجة حرارة الليزر، مما سيؤثر على طاقة الخرج، وجودة الشعاع، واستقرار الطول الموجي، وقد يؤدي أيضًا إلى تلف شريحة الليزر والمكونات البصرية الداخلية. لذلك، يعد تبديد الحرارة الفعال والموثوق أحد التقنيات الرئيسية لضمان أداء الليزر المستقر وإطالة عمر الخدمة. مع التحسين المستمر لقوة الليزر وتوسيع مجالات التطبيق، تستمر تكنولوجيا تبديد الحرارة في التطور والابتكار. وفيما يلي سوف نقدم العديد من الطرق الرئيسية لتبديد الحرارة بالليزر وخصائصها.
1960-1970
في الأيام الأولى لتطوير الليزر، كانت طاقة الخرج منخفضة عمومًا (مستوى الواط وأقل). تعتمد هذه المرحلة بشكل أساسي على الحمل الحراري الطبيعي وتبديد الحرارة الإشعاعي، والهيكل بسيط وموثوق. مع زيادة قوة أشعة الليزر الغازية ذات الموجة المستمرة (مثل ليزر ثاني أكسيد الكربون) وأشعة الليزر ذات الحالة الصلبة- المبكرة إلى عشرات الواط، بدأ تطبيق تقنية تبريد الهواء القسري البسيطة. من خلال إضافة مروحة إلى غلاف الليزر واستخدام الحمل الحراري القسري للهواء لإزالة الحرارة، تعد هذه هي الخطوة الأولى في نقل تقنية تبديد الحرارة من السلبية إلى النشطة.
1980-1990
أصبح نظام تبريد المياه المتداول هو التكوين القياسي لأجهزة الليزر عالية الطاقة-خلال هذه الفترة. تركز الأبحاث على تحسين تصميم قناة تدفق اللوحة الباردة، وتحسين جودة المياه (على سبيل المثال، إزالة الأيونات) لمنع التحجيم والتآكل، وتطوير مبادلات حرارية خارجية فعالة (على سبيل المثال، أبراج التبريد، والمبردات الجافة). في هذه المرحلة، بدأ أيضًا استخدام أنظمة التحكم الدقيقة في درجة الحرارة لتبريد الضاغط لمصادر مضخات أشباه الموصلات الحساسة للغاية لدرجة الحرارة وأشعة الليزر من فئة الأبحاث العلمية- التي تتطلب ضوضاء منخفضة.
2000s حتى الوقت الحاضر
تتحول حدود البحث إلى تقنية تبريد أكثر كفاءة بتغير الطور:
التبريد بالرش: من خلال تفتيت سائل التبريد ورشه على سطح مصدر الحرارة، باستخدام تأثير القطرات والحرارة الكامنة لتغير الطور لإزالة كمية كبيرة من الحرارة، حقق المختبر قدرة تبديد حرارة تزيد عن 1000 وات/سم².
تبريد الغليان بالقناة الدقيقة: قم بتوجيه سائل التبريد للخضوع لتغيير طور يمكن التحكم فيه (الغليان) في القناة الدقيقة، واستخدم حرارة التبخر الكامنة لزيادة حد تبديد الحرارة بشكل كبير.
ملخص
خلاصة القول، هناك طرق مختلفة لتبديد الحرارة بالليزر، بدءًا من التبريد الطبيعي البسيط وحتى التبريد بالضاغط المعقد والمتطور والعديد من تقنيات تبديد الحرارة الجديدة-ذات الكفاءة العالية، مما يشكل نظامًا تقنيًا كاملاً. في التطبيقات العملية، يجب إجراء دراسة واختيار شاملين استنادًا إلى عوامل مثل مستوى طاقة الليزر، والشكل الهيكلي، ومتطلبات الأداء، وبيئة الاستخدام، وميزانية التكلفة. مع تطور تكنولوجيا الليزر نحو طاقة أعلى وسطوع أعلى وحجم أصغر، سيظل تطوير حلول تبديد الحرارة الأكثر كفاءة والأكثر إحكاما والأكثر موثوقية موضوع بحث مهم في مجال تكنولوجيا الليزر وضمانة رئيسية لتعزيز تطبيق الليزر على نطاق أوسع في مختلف الصناعات.
