Thermische Hochleistungs-Halbleiterlaserlösung
Halbleiterlaser wurden erstmals im Ausland untersucht. Die früheste Technologie stammt aus den USA und Japan und wurde hauptsächlich im Militär eingesetzt. Mit der iterativen Entwicklung der Technologie begann ihre Anwendung auf dem zivilen Markt und in Branchen wie Optoelektronik und Kommunikation. Mit der Entwicklung der nationalen Verteidigungsindustrie und der optoelektronischen Fertigungsindustrie meines Landes hat die Industrie begonnen, die Nachfrage nach Hochleistungslasern zu erhöhen, und die Menschen haben auch begonnen, an Hochleistungs-Halbleiterlasergeräten zu forschen. Bei der Forschung wurde festgestellt, dass die Lichtqualität herkömmlicher Halbleiterlaser den Bedürfnissen der Menschen nicht mehr gerecht werden konnte. Um die Ausgangsleistung von Halbleiterlasern zu steigern, begann man, sie kontinuierlich zu verbessern und zu analysieren. Bei der Untersuchung wurde festgestellt, dass die Hälfte der elektrischen Energie des Halbleiterlasers im Betrieb in Wärmeenergie umgewandelt wird. Wenn der Halbleiterlaser selbst die Wärme nicht gut ableitet, wirkt sich dies direkt auf die Lebensdauer und Nutzung des Halbleiterlasers aus. Daher muss das Problem der Wärmeableitung jetzt dringend von Forschern gelöst werden. Eines der Probleme.
Derzeit werden die wichtigsten Kühlmethoden von Lasern in traditionelle Kühlmethoden und neue Kühlmethoden unterteilt. TraditionellKühlungZu den Methoden gehören: Luftkühlung, Halbleiterkühlung, natürliche KonvektionKühlungusw. und neuKühlungZu den Methoden gehören: Flip-ChipKühlungund MikrokanalKühlung.
Die Kühlmethode für Kühlkörper mit natürlicher Konvektion besteht darin, einige Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu verwenden, um die erzeugte Wärme abzuleiten und sie dann durch natürliche Konvektion abzuleiten. Während der Forschung stellten die wissenschaftlichen und technischen Mitarbeiter außerdem fest, dass die Rippen auch zur Wärmeableitung beitragen können und kann die Wärmeübertragungsrate im Wärmeableitungssystem bei der Wärmeableitung maximieren. Bei gleicher Temperatur nimmt die Rippensteigung mit zunehmender Rippenhöhe ab. Wenn das Substrat zur vertikalen Platzierung des Kühlkörpers verwendet wird, muss die Höhe entsprechend erhöht werden, und der Wärmeableitungseffekt wird durch Erhöhung der Höhe verbessert. Durch den Einsatz einer solchen Wärmeableitungsmethode werden die Kosten erheblich gesenkt. In der Praxis werden häufig Kupfer- oder Aluminiumnitrid als Kühlkörper verwendet, aber die Kühlkörpermethode kann den Wärmeableitungsbedarf von Hochleistungs-Halbleiterlasern nicht vollständig decken.
Flüssigkeitskühlungsmethode mit großem Kanal.Wenn Sie die Temperatur des Kühlkörpers senken möchten, müssen Sie einen Kanal in den Kühlkörper einbauen. Wenn Sie den Kühleffekt erzielen möchten, müssen Sie diesem Kanal eine bestimmte Wasserquelle hinzufügen, um die Arbeit des Lasers nicht zu verzögern. Als Reaktion darauf stellten die Forscher bei ihrer Untersuchung fest, dass der Wärmeableitungseffekt der Spoilerstruktur besser ist als der der herkömmlichen Hohlraumstruktur, es kommt jedoch auch zu einem Druckanstieg im Kanal. Untersuchungen haben ergeben, dass große Kanäle zwar häufig verwendet werden, große Wasserkühlungskanäle jedoch aufgrund der kontinuierlichen Steigerung der Laserausgangsleistung die thermischen Anforderungen von Hochleistungs-Halbleiterlasern nicht mehr erfüllen können.
Bei der Sprühkühlung wird die Kühlflüssigkeit durch Zerstäubung mit Hilfe von Druck auf die Wärmeübertragungsfläche gesprüht, um den Zweck der Kühlung zu erreichen. Die Hauptmerkmale der Sprühkühlung sind ein großer Wärmeübergangskoeffizient und ein geringer Kühlmitteldurchfluss. Forscher haben herausgefunden, dass bei der Verwendung von Wasser als Medium und der Verwendung von Vollkegeldüsen für Experimente die mikrostrukturierte Oberfläche den Wärmeaustauscheffekt erhöhen kann. Während der Studie wurde festgestellt, dass die Kühlleistung der Sprühkühlung mit der Sprühdurchflussrate zusammenhängt. Darüber hinaus entdeckten die Forscher auch einen Sprühphasenwechselkühler. Auch die Düsenhöhe im Sprühkühlgerät und der Wärmeableitungseffekt hängen im Versuch sehr eng zusammen.
Das Problem des Anstiegs der Chiptemperatur ist nach und nach zum Hauptfaktor geworden, der den normalen Betrieb von Halbleiterlasern behindert. Neue Methoden zur Wärmeableitung vertiefen die Forschung ständig. Um die Wärmeableitung von Hochleistungs-Halbleiterlasern zu lösen, müssen wir die Disziplin Thermodynamik und Materialwissenschaften fest beherrschen und umfassend mit der Fertigungsindustrie zusammenarbeiten.
