Solução térmica de laser semicondutor de alta potência
Os lasers semicondutores foram estudados pela primeira vez no exterior. A tecnologia mais antiga originou-se dos Estados Unidos e do Japão e foi usada principalmente nas forças armadas. Com o desenvolvimento iterativo da tecnologia, ela passou a ser aplicada ao mercado civil e aplicada em indústrias como optoeletrônica e comunicações. Com o desenvolvimento da indústria de defesa nacional e da indústria de manufatura optoeletrônica do meu país, a indústria começou a aumentar a demanda por lasers de alta potência, e as pessoas também começaram a realizar pesquisas sobre dispositivos laser semicondutores de alta potência. Durante a pesquisa, descobriu-se que a qualidade da luz dos lasers semicondutores tradicionais não conseguia mais atender às necessidades das pessoas. Para aumentar a potência de saída dos lasers semicondutores, as pessoas começaram a melhorar e analisar continuamente. Durante a pesquisa, constatou-se que metade da energia elétrica do laser semicondutor é convertida em energia térmica quando ele está em uso. Se o próprio laser semicondutor não dissipar bem o calor, isso afetará diretamente a vida útil e o uso do laser semicondutor. Portanto, o problema da dissipação de calor é urgentemente necessário para ser resolvido pelos pesquisadores agora. Um dos problemas.
Atualmente, os principais métodos de resfriamento de lasers estão divididos em métodos de resfriamento tradicionais e novos métodos de resfriamento. Tradicionalresfriamentoos métodos incluem: resfriamento de ar, refrigeração de semicondutores, convecção naturalresfriamento, etc., e novosresfriamentoos métodos incluem: flip chipresfriamentoe microcanalresfriamento.
O método de resfriamento do dissipador de calor por convecção natural consiste em usar alguns materiais com alta condutividade térmica para retirar o calor gerado e, em seguida, dissipar o calor por meio de convecção natural. Durante a pesquisa, o pessoal científico e técnico também descobriu que as aletas também podem ajudar a dissipar o calor , e pode maximizar a taxa de transferência de calor no sistema de dissipação de calor ao dissipar o calor. Quando a temperatura é a mesma, o passo da aleta diminuirá à medida que a altura da aleta aumentar. Ao usar o substrato para colocar o dissipador de calor verticalmente, a altura precisa ser aumentada adequadamente e o efeito de dissipação de calor é melhorado com o aumento da altura. Esse método de dissipação de calor reduzirá muitos custos quando usado. No trabalho real, o nitreto de cobre ou alumínio é frequentemente usado como dissipador de calor, mas o método do dissipador de calor não pode atender totalmente às necessidades de dissipação de calor dos lasers semicondutores de alta potência.
Método de resfriamento líquido de canal grande.Se quiser diminuir a temperatura do dissipador de calor, será necessário construir um canal no dissipador de calor. Se quiser obter o efeito de resfriamento, é necessário adicionar uma determinada fonte de água a este canal, para não atrasar o trabalho do laser. Em resposta a isso, os pesquisadores descobriram durante suas pesquisas que o efeito de dissipação de calor da estrutura do spoiler é melhor do que o da estrutura de cavidade tradicional, mas o aumento de pressão no canal também ocorrerá. A pesquisa descobriu que, embora grandes canais sejam amplamente utilizados, devido ao aumento contínuo na potência de saída do laser, grandes canais de resfriamento a água não podem mais atender aos requisitos térmicos de lasers semicondutores de alta potência.
O resfriamento por spray consiste em pulverizar o líquido de resfriamento na superfície de transferência de calor por meio de atomização com a ajuda de pressão para atingir o objetivo de resfriamento. As principais características do resfriamento por spray são o grande coeficiente de transferência de calor e o baixo fluxo do líquido refrigerante. Os pesquisadores descobriram que ao usar água como meio e usar bicos cônicos sólidos para experimentos, a superfície microestruturada pode aumentar o efeito de troca de calor. Durante o estudo, descobriu-se que o desempenho de resfriamento do resfriamento por spray está relacionado à vazão do spray. Além disso, os pesquisadores também descobriram um resfriador de mudança de fase em spray. Durante o experimento, a altura do bico no dispositivo de resfriamento por spray e o efeito de dissipação de calor também estão intimamente relacionados.
O problema do aumento da temperatura do chip tornou-se gradualmente o principal fator que impede a operação normal dos lasers semicondutores. Novos métodos de dissipação de calor estão constantemente aprofundando pesquisas. Para resolver a dissipação de calor de lasers semicondutores de alta potência, devemos compreender firmemente a disciplina da termodinâmica, a ciência dos materiais e cooperar totalmente com a indústria de manufatura.
