Yüksek Güçlü Yarı İletken Lazer termal çözümü
Yarı iletken lazerler ilk olarak yurt dışından araştırıldı. En eski teknoloji Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya'da ortaya çıktı ve çoğunlukla orduda kullanıldı. Teknolojinin sürekli gelişmesiyle birlikte sivil pazarda da uygulanmaya başlandı ve optoelektronik ve iletişim gibi endüstrilerde de uygulanmaya başlandı. Ülkemde milli savunma sanayinin ve optoelektronik imalat sanayinin gelişmesiyle birlikte, sanayi yüksek güçlü lazerlere olan talebi artırmaya başladı ve insanlar da yüksek güçlü yarı iletken lazer cihazları üzerine araştırmalar yapmaya başladı. Araştırma sırasında geleneksel yarı iletken lazerlerin ışık kalitesinin artık insanların ihtiyaçlarını karşılayamadığı keşfedildi. Yarı iletken lazerlerin çıkış gücünü arttırmak için insanlar sürekli olarak gelişmeye ve analiz etmeye başladı. Araştırma sırasında yarı iletken lazerin elektrik enerjisinin yarısının kullanım sırasında ısı enerjisine dönüştüğü tespit edildi. Yarı iletken lazerin kendisi ısıyı iyi bir şekilde dağıtmıyorsa, bu durum yarı iletken lazerin ömrünü ve kullanımını doğrudan etkileyecektir. Bu nedenle ısı yayılımı probleminin artık araştırmacılar tarafından acilen çözülmesi gerekmektedir. Sorunlardan biri.
Günümüzde lazerlerin ana soğutma yöntemleri geleneksel soğutma yöntemleri ve yeni soğutma yöntemleri olarak ikiye ayrılmaktadır. Gelenekselsoğutmayöntemler şunları içerir: hava soğutma, yarı iletken soğutma, doğal konveksiyonsoğutmavb. ve yenisoğutmayöntemler şunları içerir: flip chipsoğutmave mikrokanalsoğutma.
Doğal konveksiyonlu soğutucu soğutma yöntemi, üretilen ısıyı uzaklaştırmak için yüksek ısı iletkenliğine sahip bazı malzemeler kullanmak ve daha sonra ısıyı doğal konveksiyon yoluyla dağıtmaktır. Araştırma sırasında bilimsel ve teknik personel ayrıca kanatçıkların ısıyı dağıtmaya da yardımcı olabileceğini buldu. ve ısıyı dağıtırken ısı dağıtım sistemindeki ısı transfer hızını maksimuma çıkarabilir. Sıcaklık aynı olduğunda kanat yüksekliği arttıkça kanat eğimi azalacaktır. Isı emiciyi dikey olarak yerleştirmek için alt tabakayı kullanırken, yüksekliğin uygun şekilde arttırılması gerekir ve yükseklik artırılarak ısı dağıtma etkisi iyileştirilir. Böyle bir ısı dağıtma yöntemi kullanıldığında birçok maliyeti azaltacaktır. Gerçek çalışmalarda, bakır veya alüminyum nitrür genellikle soğutucu olarak kullanılır, ancak soğutucu yöntemi, yüksek güçlü yarı iletken lazerlerin ısı dağıtma ihtiyaçlarını tam olarak karşılayamaz.
Büyük kanallı sıvı soğutma yöntemi.Isı emicinin sıcaklığını düşürmek istiyorsanız ısı emicinin içinde bir kanal oluşturmanız gerekir. Soğutma etkisi elde etmek istiyorsanız lazerin çalışmasını geciktirmemek için bu kanala belirli bir su kaynağı eklemeniz gerekir. Buna karşılık araştırmacılar, yaptıkları araştırmada spoiler yapısının ısı dağıtma etkisinin geleneksel boşluklu yapıya göre daha iyi olduğunu ancak kanalda basınç artışının da meydana geleceğini buldular. Araştırmalar, büyük kanalların yaygın olarak kullanılmasına rağmen, lazer çıkış gücündeki sürekli artış nedeniyle, büyük su soğutma kanallarının artık yüksek güçlü yarı iletken lazerlerin termal gereksinimlerini karşılayamadığını buldu.
Sprey soğutma, soğutma amacına ulaşmak için soğutma sıvısının basınç yardımıyla atomizasyon yoluyla ısı transfer yüzeyine püskürtülmesidir. Sprey soğutmanın temel özellikleri büyük ısı transfer katsayısı ve düşük soğutucu akışıdır. Araştırmacılar, ortam olarak su kullanıldığında ve deneyler için katı koni nozullar kullanıldığında, mikro yapılı yüzeyin ısı değişim etkisini artırabildiğini bulmuşlardır. Çalışma sırasında sprey soğutmanın soğutma performansının sprey akış hızıyla ilişkili olduğu tespit edildi. Ayrıca araştırmacılar ayrıca bir sprey faz değişim soğutucusu da keşfettiler. Deney sırasında sprey soğutma cihazındaki meme yüksekliği ile ısı dağıtma etkisi de çok yakından ilişkilidir.
Çip sıcaklığının yükselmesi sorunu yavaş yavaş yarı iletken lazerlerin normal çalışmasını engelleyen birincil faktör haline geldi. Yeni ısı dağıtma yöntemleri araştırmaları sürekli derinleştiriyor. Yüksek güçlü yarı iletken lazerlerin ısı dağılımını çözmek için termodinamik disiplinini ve malzeme bilimini sıkı bir şekilde kavramalı ve imalat endüstrisiyle tam işbirliği yapmalıyız.
