حساب الحمل الحراري واختيار المبرد لأنظمة الليزر DPSS 532NM

ال 532نانومتر ليزر أخضر¹ يستخدم على نطاق واسع في البحث العلمي, المعالجة الصناعية, والتطبيقات الطبية بسبب ارتفاع السطوع والرؤية. تعتمد تقنيتها الأساسية على الحالة الصلبة المضغوطة الصمام الثنائي (DPSS) ماذا نفعل², الذي يستخدم مضاعفة التردد لتحويل ضوء الأشعة تحت الحمراء 1064nm إلى ضوء أخضر 532 نانومتر. أثناء العملية, الليزر يولد الحرارة, يعد تقدير ناتج الحرارة هذا أمرًا ضروريًا لتصميم نظام تبريد فعال. يستكشف هذا المقال مبادئ العمل من الليزر 532nm ويحسب توليد الحرارة³.

1. مبادئ عمل ليزر 532nm

1.1 هيكل وعملية الليزر DPSS

يستخدم الليزر 532nm عادة تقنية DPSS⁴, الذي يتكون من الخطوات التالية:

1. عملية ضخ: صمام ليزر 808nm ليزر (LD) بمثابة مصدر المضخة, مثيرة ND:ياج (نيوديميوم مخدر يتتريوم الألومنيوم العقيق) أو ND:YVO4 (neodymium yttrium orthovanadate) كريستال.

2. 1064جيل الليزر نانومتر: يتم امتصاص ضوء المضخة بواسطة البلورة, تسبب أيونات النيوديميوم (ND⁺) للانتقال إلى حالة طاقة أعلى. عندما يعودون إلى الحالة الأرضية, ينتج الانبعاثات المحفزة 1064ضوء الليزر بالأشعة تحت الحمراء⁵.

3. تردد مضاعفة: يمر الليزر 1064nm عبر بلورة بصرية غير خطي (مثل KTP, الفوسفات البوتاسيوم تيتانيل), الخضوع جيل التوافقي الثاني (SHG)⁶ لنصف الطول الموجي والإنتاج 532نانومتر الضوء الأخضر⁷.

1.2 خصائص الليزر 532nm

• السطوع العالي: 532نانومتر الضوء الأخضر⁷ بالقرب من ذروة الحساسية البصرية البشرية (\~555nm), مما يجعلها واضحة للغاية.

• تطبيقات واسعة: تستخدم في الإثارة مضان, محاذاة الليزر, يعرض الليزر, العلاجات الطبية, والأدوات العلمية.

• قيود الكفاءة: بسبب عملية التحويل غير الخطية, عادة ما تتراوح الكفاءة الكهربائية إلى البصرية 10% إلى 20%.

2. حساب توليد الحرارة لأشعة الليزر 532nm

ينتج إجمالي ناتج الحرارة للليزر في المقام الأول من خسائر الكفاءة⁸ في مكونات النظام المختلفة. الصيغة الأساسية:

qtotal = pidempt −P532

أين:

• Pinput هو طاقة الإدخال الكهربائية (دبليو)

• P532 هي الطاقة الناتجة لليزر 532 نانومتر (دبليو)

2.1 المصادر الرئيسية للحرارة

2.2 مثال حساب توليد الحرارة

على افتراض قوة إدخال البكنة = 1W, مع كفاءة الصمام الثنائي بالليزر 50% و تردد مضاعفة⁹ كفاءة 50%, تستمر الحسابات على النحو التالي:

1. 808طاقة المضخة نانومتر: P808 = 0.5IPESPINPUT = 0.5W

2. 1064NM ليزر قوة (النظر في خسائر عيب الكم): P1064​=0.759imesP808​=0.3795W

3. 532طاقة الإخراج نانومتر (مع 50% مضاعفة الكفاءة): P532 = 0.5IMESP1064 = 0.18975W

4. إجمالي توليد الحرارة: qtotal = 1W - 0.18975W = 0.81025W

3. الإدارة الحرارية لأشعة الليزر 532nm

3.1 طرق التبريد الشائعة

• تبريد الهواء: يستخدم المشجعين لزيادة تدفق الهواء وتبديد الحرارة بكفاءة.

• أنظمة تبريد المياه¹⁰: مناسبة لليزر عالي الطاقة, تقديم تبديد حراري معزز والحفاظ على درجات حرارة تشغيل مستقرة.

• المجلس التنفيذي الانتقالي (التبريد الحراري)¹¹: يستخدم وحدات Peltier للتحكم الدقيق في درجة الحرارة, غالبًا ما يتم تطبيقه في أدوات دقيقة مضغوطة.

3.2 حلول التبريد في CollingStyle

كقائد في التحكم في درجة الحرارة الدقيقة, يوفر ColdingStyle مبردات عالية الأداء محسنة لتطبيقات الليزر 532nm:

• Q580 سلسلة المبردات¹²: التحكم في درجة الحرارة عالية الدقة (±0.1 درجة مئوية), مثالي لتطبيقات الليزر المختبرية والصناعية.

• M160 سلسلة المبردات: مصمم للتبريد بالليزر عالي الطاقة, تقديم تبديد حراري فائق.

لحلول التبريد المخصصة المصممة خصيصًا لنظام الليزر المحدد الخاص بك, اتصل بفريقنا الفني لضمان الإدارة الحرارية المثلى.

4. خاتمة

532الليزر نانومتر¹³ يستخدم تقنية DPSS⁴, تحويل ضوء المضخة 808nm إلى 1064nm ثم يضاعف التردد لإنتاج الضوء الأخضر. بسبب خسائر الكفاءة المتعددة, كفاءة التحويل الكهربائية إلى البصرية النموذجية موجودة 10% إلى 20%. إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية, نظرًا لأن معظم طاقة الإدخال يتم تحويلها إلى حرارة بدلاً من إخراج الليزر. أسلوب التبريد¹⁴ يوفر حلول تبريد متخصصة لضمان تشغيل ليزر مستقر وفعال من خلال الحفاظ على التحكم الأمثل في درجة الحرارة.