Cálculo de carga térmica y selección de enfriadores para sistemas láser DPSS de 532 nm

El 532láser verde nm¹ se usa ampliamente en la investigación científica, procesamiento industrial, y aplicaciones médicas debido a su alto brillo y visibilidad. Su tecnología central se basa en estado sólido con bombas de diodo (DPSS) Qué hacemos², que utilizan duplicación de frecuencia para convertir la luz infrarroja de 1064 nm en luz verde de 532 nm. Durante la operación, Los láseres generan calor, y estimar con precisión esta salida de calor es esencial para diseñar un sistema de enfriamiento efectivo. Este artículo explora los principios de trabajo de los láseres de 532 nm y calcula sus generación de calor³.

1. Principios de trabajo de láseres de 532 nm

1.1 Estructura y operación del láser DPSS

El láser de 532 nm generalmente emplea Tecnología DPSS⁴, que consiste en los siguientes pasos:

1. Proceso de bombeo: Un diodo láser de 808 nm (LD) sirve como fuente de bomba, emocionante y nd:Yag (granate de aluminio de itrio dopado con neodimio) o ND:Yvo4 (ortovanadato de itrio dopado con neodimio) cristal.

2. 1064generación láser nm: La luz de la bomba es absorbida por el cristal, causando iones de neodimio (Nd³⁺) Para hacer la transición a un estado de mayor energía. Cuando regresan al estado fundamental, La emisión estimulada produce 1064Luz láser infrarroja NM⁵.

3. Duplicación de frecuencia: El láser de 1064 nm pasa a través de un cristal óptico no lineal (como KTP, potasio titanilo fosfato), sometido a Segunda generación armónica (SHG)⁶ para reducir a la mitad la longitud de onda y producir 532NM Luz verde⁷.

1.2 Características de los láseres de 532 nm

• Alto brillo: 532NM Luz verde⁷ está cerca del pico de la sensibilidad visual humana (\~ 555 nm), haciéndolo muy visible.

• Aplicaciones amplias: Utilizado en excitación de fluorescencia, alineación con láser, pantallas láser, tratamientos médicos, e instrumentos científicos.

• Limitaciones de eficiencia: Debido al proceso de conversión no lineal, La eficiencia general de electricidad a óptica generalmente varía de 10% para 20%.

2. Cálculo de generación de calor para láseres de 532 nm

La salida de calor total de un láser resulta principalmente de pérdidas de eficiencia⁸ En varios componentes del sistema. La fórmula fundamental es:

Qtotal = pinput −p532

Dónde:

• Pinput​ is the electrical input power (Y han lanzado con éxito modelos de compresores en miniatura que se pueden utilizar en una variedad de campos.)

• P532​ is the output power of the 532nm laser (Y han lanzado con éxito modelos de compresores en miniatura que se pueden utilizar en una variedad de campos.)

2.1 Grandes fuentes de calor

2.2 Cálculo de ejemplo de generación de calor

Suponiendo una potencia de entrada de Pinput = 1W, con una eficiencia de diodo láser de 50% y un duplicación de frecuencia⁹ eficiencia de 50%, Los cálculos proceden de la siguiente manera:

1. 808potencia de la bomba nm: P808 = 0.5imespinput = 0.5W

2. 1064NM Power láser (considerando pérdidas de defectos cuánticos): P1064 = 0.759imesp808 = 0.3795W

3. 532potencia de salida nm (con 50% Duplicación de la eficiencia): P532 = 0.5imesp1064 = 0.18975W

4. Generación total de calor: Qtotal = 1W - 0.18975W = 0.81025W

3. Gestión térmica para láseres de 532 nm

3.1 Métodos de enfriamiento comunes

• Aire acondicionado: Usa ventiladores para aumentar el flujo de aire y disipar el calor de manera eficiente.

• Sistemas de refrigeración por agua¹⁰: Adecuado para láseres de alta potencia, Ofrecer una disipación de calor mejorada y mantenimiento de temperaturas de funcionamiento estables.

• TEC (Enfriamiento termoeléctrico)¹¹: Utiliza módulos Peltier para un control de temperatura preciso, a menudo aplicado en instrumentos de precisión compactos.

3.2 Soluciones de enfriamiento de Coolingstyle

Como líder en control de temperatura de precisión, Coolingstyle proporciona enfriadores de alto rendimiento optimizados para aplicaciones láser de 532 nm:

• Enfriadores de la serie Q580¹²: Control de temperatura de alta precisión (±0,1 °C), Ideal para aplicaciones de láser de laboratorio e industrial.

• Enfriadores de la serie M160: Diseñado para enfriamiento con láser de alta potencia, ofreciendo disipación de calor superior.

Para soluciones de enfriamiento personalizadas adaptadas a su sistema láser específico, Póngase en contacto con nuestro equipo técnico para garantizar una gestión térmica óptima.

4. Conclusión

532láser nm¹³ utilizar Tecnología DPSS⁴, Convertir luz de la bomba de 808 nm a 1064 nm y posteriormente duplicar la frecuencia para producir luz verde. Debido a múltiples pérdidas de eficiencia, Su típica eficiencia de conversión eléctrica a óptica está cerca 10% para 20%. La gestión del calor es crucial, Como la mayor parte de la potencia de entrada se convierte en calor en lugar de salida láser. Estilo de enfriamiento¹⁴ Proporciona soluciones de enfriamiento especializadas para garantizar una operación láser estable y eficiente mediante el mantenimiento de un control de temperatura óptimo.