Calcolo del carico termico e selezione del refrigeratore per sistemi laser DPSS a 532 nm

Il 532Laser verde nm¹ è ampiamente usato nella ricerca scientifica, trasformazione industriale, e applicazioni mediche a causa della sua alta luminosità e visibilità. La sua tecnologia principale si basa su stato solido pompaggio di diodi (Dps) Laser viola a picosecondi², che usano il raddoppio della frequenza per convertire la luce a infrarossi a 1064 nm in luce verde da 532 nm. Durante il funzionamento, I laser generano calore, e stimare accuratamente questa produzione di calore è essenziale per la progettazione di un sistema di raffreddamento efficace. Questo articolo esplora i principi di lavoro dei laser a 532 nm e calcola il loro generazione di calore³.

1. Principi di lavoro di laser a 532 nm

1.1 Struttura e operazione laser DPSS

Il laser da 532 nm in genere impiega Tecnologia DPSS⁴, che consiste nei seguenti passaggi:

1. Processo di pompaggio: Un diodo laser da 808 nm (Ld) funge da fonte della pompa, emozionante e nd:Yag (granato in alluminio ittrio drogato in neodimio) o nd:Yvo4 (ortovanadate di ittrio drogato in neodimio) cristallo.

2. 1064Generazione laser NM: La luce della pompa viene assorbita dal cristallo, causando ioni di neodimio (Nd³⁺) Per passare a uno stato energetico più elevato. Quando tornano allo stato fondamentale, Produce l'emissione stimolata 1064luce laser a infrarossi nm⁵.

3. Raddoppio della frequenza: Il laser da 1064 nm passa attraverso un cristallo ottico non lineare (come KTP, potassio titanil fosfato), in corso Seconda generazione armonica (Shg)⁶ per dimezzare la lunghezza d'onda e produrre 532NM Green Light⁷.

1.2 Caratteristiche dei laser a 532 nm

• Alta luminosità: 532NM Green Light⁷ è vicino al picco della sensibilità visiva umana (\~ 555nm), rendendolo altamente visibile.

• Ampie applicazioni: Utilizzato nell'eccitazione della fluorescenza, allineamento laser, display laser, trattamenti medici, e strumenti scientifici.

• Limitazioni di efficienza: A causa del processo di conversione non lineare, L'efficienza elettrica-ottica complessiva vanno in genere da 10% a 20%.

2. Calcolo della generazione di calore per laser a 532 nm

La produzione totale di calore di un laser risulta principalmente da perdite di efficienza⁸ In vari componenti di sistema. La formula fondamentale è:

Qtotal = pinput −p532

Dove:

• Pinput​ is the electrical input power (W)

• P532​ is the output power of the 532nm laser (W)

2.1 Principali fonti di calore

2.2 Esempio di calcolo della generazione di calore

Supponendo una potenza di ingresso di Pinput = 1W, con un'efficienza del diodo laser di 50% e a raddoppio della frequenza⁹ efficienza di 50%, I calcoli procedono come segue:

1. 808Potenza della pompa nm: P808 = 0,5imespinput = 0,5 W.

2. 1064NM Laser Power (Considerando perdite di difetti quantistici): P1064 = 0,759imesp808 = 0.3795W

3. 532Potenza di output NM (con 50% raddoppiando l'efficienza): P532 = 0,5imesp1064 = 0.18975W

4. Generazione totale di calore: Qtotal = 1W - 0,18975W = 0,81025W

3. Gestione termica per laser a 532 nm

3.1 Metodi di raffreddamento comuni

• Raffreddamento ad aria: Usa i ventilatori per aumentare il flusso d'aria e dissipare il calore in modo efficiente.

• Sistemi di raffreddamento ad acqua¹⁰: Adatto per laser ad alta potenza, Offrire una maggiore dissipazione del calore e mantenere temperature operative stabili.

• TECNICO (Raffreddamento termoelettrico)¹¹: Utilizza i moduli Peltier per un controllo preciso della temperatura, Spesso applicato in strumenti di precisione compatti.

3.2 Le soluzioni di raffreddamento di CoolingStyle

Come leader nel controllo della temperatura di precisione, CoolingStyle fornisce refrigeratori ad alte prestazioni ottimizzati per applicazioni laser da 532 nm:

• Chiller della serie Q580¹²: Controllo della temperatura ad alta precisione (±0,1°C), Ideale per applicazioni laser di laboratorio e industriale.

• Chiller della serie M160: Progettato per il raffreddamento laser ad alta potenza, Offrire una dissipazione di calore superiore.

Per soluzioni di raffreddamento personalizzate su misura per il tuo sistema laser specifico, Contatta il nostro team tecnico per garantire una gestione termica ottimale.

4. Conclusione

532Laser NM¹³ utilizzare Tecnologia DPSS⁴, Convertire la luce della pompa da 808 nm in 1064 nm e successivamente raddoppiando la frequenza per produrre luce verde. A causa di molteplici perdite di efficienza, La loro tipica efficienza di conversione elettrica-ottica è in circolazione 10% a 20%. La gestione del calore è cruciale, Poiché la maggior parte della potenza di ingresso viene convertita in calore anziché in uscita laser. Stile di raffreddamento¹⁴ Fornisce soluzioni di raffreddamento specializzate per garantire un funzionamento laser stabile ed efficiente mantenendo un controllo ottimale della temperatura.