हाई पावर सेमीकंडक्टर लेजर थर्मल समाधान
सेमीकंडक्टर लेजर का अध्ययन सबसे पहले विदेश से किया गया था। सबसे प्रारंभिक तकनीक संयुक्त राज्य अमेरिका और जापान से उत्पन्न हुई थी, और इसका उपयोग मुख्य रूप से सेना में किया जाता था। प्रौद्योगिकी के पुनरावर्ती विकास के साथ, इसे नागरिक बाजार में लागू किया जाने लगा और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स और संचार जैसे उद्योगों में लागू किया गया। मेरे देश के राष्ट्रीय रक्षा उद्योग और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक विनिर्माण उद्योग के विकास के साथ, उद्योग ने उच्च-शक्ति लेजर की मांग बढ़ाना शुरू कर दिया है, और लोगों ने उच्च-शक्ति अर्धचालक लेजर उपकरणों पर शोध करना भी शुरू कर दिया है। शोध के दौरान यह पता चला कि पारंपरिक सेमीकंडक्टर लेजर की प्रकाश गुणवत्ता अब लोगों की जरूरतों को पूरा नहीं कर सकती है। सेमीकंडक्टर लेजर की आउटपुट पावर बढ़ाने के लिए लोगों ने लगातार सुधार और विश्लेषण करना शुरू किया। शोध के दौरान यह पाया गया कि सेमीकंडक्टर लेजर का उपयोग करने पर उसकी आधी विद्युत ऊर्जा ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। यदि सेमीकंडक्टर लेजर स्वयं गर्मी को अच्छी तरह से नष्ट नहीं करता है, तो यह सीधे सेमीकंडक्टर लेजर के जीवन और उपयोग को प्रभावित करेगा। इसलिए, गर्मी अपव्यय समस्या को अब शोधकर्ताओं द्वारा तत्काल हल करने की आवश्यकता है। समस्याओं में से एक.
वर्तमान में, लेज़रों की मुख्य शीतलन विधियों को पारंपरिक शीतलन विधियों और नई शीतलन विधियों में विभाजित किया गया है। परंपरागतठंडाविधियों में शामिल हैं: वायु शीतलन, अर्धचालक प्रशीतन, प्राकृतिक संवहनठंडा, आदि, और नयाठंडाविधियों में शामिल हैं: फ्लिप चिपठंडाऔर माइक्रोचैनलठंडा.
प्राकृतिक संवहन हीट सिंक शीतलन विधि में उत्पन्न गर्मी को दूर करने के लिए उच्च तापीय चालकता वाली कुछ सामग्रियों का उपयोग किया जाता है, और फिर प्राकृतिक संवहन के माध्यम से गर्मी को नष्ट कर दिया जाता है। अनुसंधान के दौरान, वैज्ञानिक और तकनीकी कर्मियों ने यह भी पाया कि पंख भी गर्मी को खत्म करने में मदद कर सकते हैं , और गर्मी को नष्ट करते समय गर्मी अपव्यय प्रणाली में गर्मी हस्तांतरण दर को अधिकतम कर सकता है। जब तापमान समान होगा, तो फिन की ऊंचाई बढ़ने के साथ फिन पिच कम हो जाएगी। हीट सिंक को लंबवत रखने के लिए सब्सट्रेट का उपयोग करते समय, ऊंचाई को उचित रूप से बढ़ाने की आवश्यकता होती है, और ऊंचाई बढ़ाने से गर्मी अपव्यय प्रभाव में सुधार होता है। इस तरह की गर्मी अपव्यय विधि का उपयोग करने पर बहुत सारी लागत कम हो जाएगी। वास्तविक कार्य में, तांबे या एल्यूमीनियम नाइट्राइड का उपयोग अक्सर हीट सिंक के रूप में किया जाता है, लेकिन हीट सिंक विधि उच्च-शक्ति अर्धचालक लेजर की गर्मी अपव्यय आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा नहीं कर सकती है।
बड़े चैनल तरल शीतलन विधि.यदि आप हीट सिंक का तापमान कम करना चाहते हैं, तो आपको हीट सिंक में एक चैनल बनाना होगा। यदि आप शीतलन प्रभाव प्राप्त करना चाहते हैं, तो आपको इस चैनल में एक निश्चित जल स्रोत जोड़ना होगा, ताकि लेजर के काम में देरी न हो। इसके जवाब में, शोधकर्ताओं ने अपने शोध के दौरान पाया कि स्पॉइलर संरचना का गर्मी अपव्यय प्रभाव पारंपरिक गुहा संरचना की तुलना में बेहतर है, लेकिन चैनल में दबाव में वृद्धि भी होगी। शोध में पाया गया है कि यद्यपि बड़े चैनलों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, लेजर आउटपुट पावर में निरंतर वृद्धि के कारण, पानी को ठंडा करने वाले बड़े चैनल अब उच्च-शक्ति अर्धचालक लेजर की थर्मल आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकते हैं।
स्प्रे कूलिंग, शीतलन के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए दबाव की मदद से परमाणुकरण के माध्यम से शीतलन तरल को गर्मी हस्तांतरण सतह पर स्प्रे करना है। स्प्रे कूलिंग की मुख्य विशेषताएं बड़ी गर्मी हस्तांतरण गुणांक और कम शीतलक प्रवाह हैं। शोधकर्ताओं ने पाया है कि जब पानी को माध्यम के रूप में उपयोग किया जाता है और प्रयोगों के लिए ठोस शंकु नोजल का उपयोग किया जाता है, तो सूक्ष्म संरचना वाली सतह ताप विनिमय प्रभाव को बढ़ा सकती है। अध्ययन के दौरान, यह पाया गया कि स्प्रे कूलिंग का शीतलन प्रदर्शन स्प्रे प्रवाह दर से संबंधित है। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने एक स्प्रे चरण परिवर्तन कूलर की भी खोज की। प्रयोग के दौरान, स्प्रे कूलिंग डिवाइस में नोजल की ऊंचाई और गर्मी अपव्यय प्रभाव भी बहुत निकट से संबंधित हैं।
चिप तापमान वृद्धि की समस्या धीरे-धीरे सेमीकंडक्टर लेजर के सामान्य संचालन में बाधा डालने वाला प्राथमिक कारक बन गई है। ताप अपव्यय की नई विधियों पर लगातार शोध गहराता जा रहा है। उच्च-शक्ति अर्धचालक लेजर के ताप अपव्यय को हल करने के लिए, हमें थर्मोडायनामिक्स अनुशासन, सामग्री विज्ञान को दृढ़ता से समझना चाहिए और विनिर्माण उद्योग के साथ पूरा सहयोग करना चाहिए।
