Lazer çalışırken, elektrik enerjisi veya diğer enerji türleri ışık enerjisine dönüştürüldüğünde, büyük miktarda ısı kaçınılmaz olarak üretilecektir. Bu ısı zamanında ve etkili bir şekilde dağıtılamazsa lazerin sıcaklığının yükselmesine neden olur, bu da çıkış gücünü, ışın kalitesini, dalga boyu stabilitesini etkiler ve hatta lazer çipine ve dahili optik bileşenlere zarar verebilir. Bu nedenle verimli ve güvenilir ısı dağıtımı, istikrarlı lazer performansı sağlamak ve hizmet ömrünü uzatmak için temel teknolojilerden biridir. Lazer gücünün sürekli gelişmesi ve uygulama alanlarının genişlemesiyle birlikte ısı dağıtma teknolojisi de gelişmeye ve yeniliklere devam ediyor. Aşağıda birkaç ana lazer ısı dağıtma yöntemi ve bunların özellikleri tanıtılacaktır.
1960-1970
Lazer geliştirmenin ilk günlerinde çıkış gücü genellikle düşüktü (watt seviyesi ve altı). Bu aşama esas olarak doğal konveksiyon ve radyasyon ısı dağılımına dayanır ve yapı basit ve güvenilirdir. Sürekli dalga (CW) gaz lazerlerinin (CO₂ lazerler gibi) ve ilk katı{2}}hal lazerlerinin gücü onlarca watt'a yükseldikçe, basit basınçlı hava soğutma teknolojisi uygulanmaya başlandı. Lazer kasasına bir fan eklenmesi ve ısıyı uzaklaştırmak için basınçlı hava taşınımının kullanılması, ısı dağıtma teknolojisini pasiften aktife taşımanın ilk adımıdır.
1980-1990
Sirkülasyonlu su soğutma sistemi bu dönemde yüksek-güçlü lazerlerin standart konfigürasyonu haline geldi. Araştırma, soğuk plaka akış kanalı tasarımının optimize edilmesine, kireçlenmeyi ve korozyonu önlemek için su kalitesinin iyileştirilmesine (örneğin deiyonizasyon) ve verimli harici ısı eşanjörlerinin (örneğin soğutma kuleleri, kuru soğutucular) geliştirilmesine odaklanmaktadır. Bu aşamada, sıcaklığa son derece duyarlı yarı iletken pompa kaynakları ve düşük gürültü gerektiren bilimsel araştırma-sınıfı lazerler için de kompresör soğutmasına yönelik hassas sıcaklık kontrol sistemleri kullanılmaya başlandı.
2000'lerden günümüze
Araştırmanın öncüsü daha verimli faz değişimli soğutma teknolojisine doğru kayıyor:
Püskürtmeli soğutma: Soğutucuyu ısı kaynağının yüzeyine atomize ederek ve püskürterek, büyük miktarda ısıyı uzaklaştırmak için damlacık etkisi ve faz değişiminin gizli ısısını kullanarak laboratuvar, 1000W/cm²'den fazla bir ısı dağıtma kapasitesine ulaştı.
Mikrokanal kaynamalı soğutma: Soğutucuyu mikrokanalda kontrol edilebilir bir faz değişimine (kaynamaya) yönlendirin ve ısı dağılımı sınırını büyük ölçüde artırmak için gizli buharlaşma ısısını kullanın.
Özet
Özetlemek gerekirse, lazerler için basit doğal soğutmadan karmaşık ve karmaşık kompresörlü soğutmaya ve çeşitli yeni yüksek-verimli ısı dağıtma teknolojilerine kadar eksiksiz bir teknik sistem oluşturan çeşitli ısı dağıtma yöntemleri vardır. Pratik uygulamalarda lazerin güç seviyesi, yapısal formu, performans gereksinimleri, kullanım ortamı ve maliyet bütçesi gibi faktörlere dayalı olarak kapsamlı değerlendirme ve seçim yapılması gerekmektedir. Lazer teknolojisi daha yüksek güce, daha yüksek parlaklığa ve daha küçük boyuta doğru geliştikçe, daha verimli, daha kompakt ve daha güvenilir ısı dağıtma çözümlerinin geliştirilmesi, lazer teknolojisi alanında önemli bir araştırma konusu olmaya ve lazerlerin çeşitli endüstrilerde daha geniş bir şekilde uygulanmasını teşvik etmek için önemli bir garanti olmaya devam edecektir.
