محلول حرارتی لیزر نیمه هادی بالا

لیزرهای نیمه هادی ابتدا از خارج از کشور مورد مطالعه قرار گرفتند. اولین فناوری از ایالات متحده و ژاپن سرچشمه گرفت و عمدتاً در ارتش مورد استفاده قرار گرفت. با توسعه مکرر فناوری، استفاده از آن در بازار غیرنظامی و در صنایعی مانند اپتوالکترونیک و ارتباطات آغاز شد. با توسعه صنعت دفاع ملی کشورم و صنعت ساخت الکترونیک نوری، این صنعت شروع به افزایش تقاضا برای لیزرهای پرقدرت کرده است و مردم نیز شروع به تحقیق در مورد دستگاه های لیزر نیمه هادی پرقدرت کرده اند. در طی این تحقیقات، مشخص شد که کیفیت نور لیزرهای نیمه هادی سنتی دیگر نمی تواند پاسخگوی نیازهای مردم باشد. به منظور افزایش توان خروجی لیزرهای نیمه هادی، مردم به طور مداوم شروع به بهبود و تجزیه و تحلیل کردند. در طی تحقیقات مشخص شد که نیمی از انرژی الکتریکی لیزر نیمه هادی هنگام استفاده به انرژی گرمایی تبدیل می شود. اگر خود لیزر نیمه هادی گرما را به خوبی دفع نکند، مستقیماً بر عمر و استفاده از لیزر نیمه هادی تأثیر می گذارد. بنابراین، مشکل اتلاف گرما نیاز فوری به حل شدن توسط محققان در حال حاضر است. یکی از مشکلات.

در حال حاضر روش های خنک کننده اصلی لیزرها به روش های خنک کننده سنتی و روش های خنک کننده جدید تقسیم می شوند. سنتیخنک کنندهروش ها عبارتند از: خنک کننده هوا، تبرید نیمه هادی، همرفت طبیعیخنک کنندهو غیره و جدیدخنک کنندهروش ها عبارتند از: تلنگر تراشهخنک کنندهو میکروکانالخنک کننده.

روش خنک‌سازی سینک حرارتی همرفتی طبیعی به این صورت است که از برخی مواد با رسانایی حرارتی بالا برای از بین بردن گرمای تولید شده و سپس دفع گرما از طریق همرفت طبیعی استفاده می‌شود. طی تحقیقات، پرسنل علمی و فنی همچنین دریافتند که پره‌ها می‌توانند به دفع گرما نیز کمک کنند. و می تواند سرعت انتقال حرارت را در سیستم اتلاف گرما در هنگام دفع گرما به حداکثر برساند. هنگامی که دما یکسان باشد، با افزایش ارتفاع باله، گام باله کاهش می یابد. هنگام استفاده از بستر برای قرار دادن هیت سینک به صورت عمودی، ارتفاع باید به طور مناسب افزایش یابد و اثر اتلاف گرما با افزایش ارتفاع بهبود می یابد. چنین روش اتلاف گرما در صورت استفاده هزینه های زیادی را کاهش می دهد. در کار واقعی، نیترید مس یا آلومینیوم اغلب به عنوان یک هیت سینک استفاده می شود، اما روش هیت سینک نمی تواند به طور کامل نیازهای اتلاف حرارت لیزرهای نیمه هادی پرقدرت را برآورده کند.

روش خنک کننده مایع کانال بزرگ.اگر می خواهید دمای هیت سینک را کاهش دهید، باید یک کانال در هیت سینک بسازید. اگر می خواهید به اثر خنک کننده دست یابید، باید منبع آب خاصی را به این کانال اضافه کنید تا کار لیزر به تاخیر نیفتد. در پاسخ به این موضوع، محققان در طول تحقیقات خود دریافتند که اثر اتلاف حرارت ساختار اسپویلر بهتر از ساختار حفره سنتی است، اما افزایش فشار در کانال نیز رخ خواهد داد. تحقیقات نشان داده است که اگرچه کانال های بزرگ به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند، به دلیل افزایش مداوم توان خروجی لیزر، کانال های بزرگ خنک کننده آب دیگر نمی توانند نیازهای حرارتی لیزرهای نیمه هادی پرقدرت را برآورده کنند.

خنک کننده اسپری عبارت است از اسپری مایع خنک کننده به سطح انتقال حرارت به وسیله اتمیزه کردن با کمک فشار برای رسیدن به هدف خنک سازی. ویژگی های اصلی خنک کننده اسپری ضریب انتقال حرارت زیاد و جریان کم خنک کننده است. محققان دریافته‌اند که هنگام استفاده از آب به عنوان واسطه و استفاده از نازل‌های مخروطی جامد برای آزمایش‌ها، سطح ریزساختار می‌تواند اثر تبادل حرارت را افزایش دهد. در طول مطالعه، مشخص شد که عملکرد خنک کننده خنک کننده اسپری با سرعت جریان اسپری مرتبط است. علاوه بر این، محققان همچنین یک خنک کننده تغییر فاز اسپری کشف کردند. در طول آزمایش، ارتفاع نازل در دستگاه خنک کننده اسپری و اثر اتلاف گرما نیز بسیار نزدیک به هم مرتبط هستند.

مشکل افزایش دمای تراشه به تدریج به عامل اصلی مانع از عملکرد عادی لیزرهای نیمه هادی تبدیل شده است. روش های جدید اتلاف گرما به طور مداوم در حال تعمیق تحقیقات هستند. برای حل اتلاف حرارت لیزرهای نیمه هادی پرقدرت، ما باید به طور محکم رشته ترمودینامیک، علم مواد را درک کنیم و به طور کامل با صنعت تولید همکاری کنیم.