Giải pháp nhiệt Laser bán dẫn công suất cao
Laser bán dẫn lần đầu tiên được nghiên cứu ở nước ngoài. Công nghệ sớm nhất có nguồn gốc từ Hoa Kỳ và Nhật Bản, và chủ yếu được sử dụng trong quân đội. Với sự phát triển lặp đi lặp lại của công nghệ, nó bắt đầu được áp dụng vào thị trường dân sự và ứng dụng trong các ngành công nghiệp như quang điện tử và truyền thông. Với sự phát triển của ngành công nghiệp quốc phòng và công nghiệp sản xuất quang điện tử của nước tôi, ngành này đã bắt đầu tăng nhu cầu về laser công suất cao và người ta cũng bắt đầu tiến hành nghiên cứu các thiết bị laser bán dẫn công suất cao. Trong quá trình nghiên cứu, người ta phát hiện ra rằng chất lượng ánh sáng của laser bán dẫn truyền thống không còn đáp ứng được nhu cầu của con người. Để tăng công suất đầu ra của laser bán dẫn, người ta bắt đầu không ngừng cải tiến và phân tích. Trong quá trình nghiên cứu, người ta phát hiện ra rằng một nửa năng lượng điện của laser bán dẫn được chuyển thành năng lượng nhiệt khi sử dụng. Nếu bản thân laser bán dẫn không tản nhiệt tốt sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ và công dụng của laser bán dẫn. Vì vậy, vấn đề tản nhiệt là rất cần được các nhà nghiên cứu giải quyết ngay từ bây giờ. Một trong những vấn đề.
Hiện nay, các phương pháp làm mát chính của laser được chia thành phương pháp làm mát truyền thống và phương pháp làm mát mới. Truyền thốnglàm mátphương pháp bao gồm: làm mát không khí, làm lạnh bán dẫn, đối lưu tự nhiênlàm mát, v.v., và mớilàm mátphương pháp bao gồm: chip lậtlàm mátvà vi kênhlàm mát.
Phương pháp làm mát tản nhiệt đối lưu tự nhiên là sử dụng một số vật liệu có tính dẫn nhiệt cao để lấy đi nhiệt sinh ra, sau đó tản nhiệt thông qua đối lưu tự nhiên. Trong quá trình nghiên cứu, các nhân viên khoa học kỹ thuật cũng nhận thấy rằng các cánh tản nhiệt cũng có thể giúp tản nhiệt , và có thể tối đa hóa tốc độ truyền nhiệt trong hệ thống tản nhiệt khi tản nhiệt. Khi nhiệt độ bằng nhau, độ cao của vây sẽ giảm khi chiều cao vây tăng. Khi sử dụng đế để đặt tản nhiệt theo chiều dọc, chiều cao cần được tăng lên một cách thích hợp và hiệu quả tản nhiệt được cải thiện bằng cách tăng chiều cao. Phương pháp tản nhiệt như vậy sẽ giảm được rất nhiều chi phí khi sử dụng. Trong công việc thực tế, đồng hoặc nhôm nitrit thường được sử dụng làm tản nhiệt, nhưng phương pháp tản nhiệt không thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu tản nhiệt của laser bán dẫn công suất cao.
Phương pháp làm mát bằng chất lỏng kênh lớn.Nếu muốn hạ nhiệt độ của tản nhiệt, bạn cần xây dựng một kênh trong tản nhiệt. Nếu muốn đạt được hiệu quả làm mát, bạn cần thêm một nguồn nước nhất định vào kênh này để không làm trì hoãn hoạt động của tia laser. Để giải quyết vấn đề này, trong quá trình nghiên cứu, các nhà nghiên cứu nhận thấy tác dụng tản nhiệt của cấu trúc cánh lướt gió tốt hơn so với cấu trúc khoang truyền thống, nhưng áp suất trong kênh cũng sẽ tăng lên. Nghiên cứu đã phát hiện ra rằng mặc dù các kênh lớn được sử dụng rộng rãi nhưng do công suất đầu ra của tia laser tăng liên tục, các kênh làm mát bằng nước lớn không còn có thể đáp ứng các yêu cầu về nhiệt của laser bán dẫn công suất cao.
Làm mát phun là phun chất lỏng làm mát lên bề mặt truyền nhiệt bằng phương pháp nguyên tử hóa với sự trợ giúp của áp suất để đạt được mục đích làm mát. Đặc điểm chính của làm mát phun là hệ số truyền nhiệt lớn và lưu lượng nước làm mát thấp. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng khi sử dụng nước làm môi trường và sử dụng vòi phun hình nón rắn cho các thí nghiệm, bề mặt có cấu trúc vi mô có thể làm tăng hiệu ứng trao đổi nhiệt. Trong quá trình nghiên cứu, người ta nhận thấy rằng hiệu suất làm mát của phương pháp làm mát phun có liên quan đến tốc độ dòng phun. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu còn phát hiện ra bộ làm mát thay đổi pha phun. Trong quá trình thử nghiệm, chiều cao vòi phun trong thiết bị làm mát phun và hiệu ứng tản nhiệt cũng có mối liên quan rất chặt chẽ với nhau.
Vấn đề tăng nhiệt độ chip đã dần trở thành yếu tố chính cản trở hoạt động bình thường của laser bán dẫn. Các phương pháp tản nhiệt mới không ngừng được nghiên cứu sâu hơn. Để giải quyết vấn đề tản nhiệt của laser bán dẫn công suất cao, chúng ta phải nắm chắc kỷ luật nhiệt động lực học, khoa học vật liệu và hợp tác toàn diện với ngành sản xuất.
