據研究表明，CO2射頻激光器的光電轉換效率約為10%~20%，其余的能量將轉換為廢熱。
如果CO2射頻激光器的放電區無法進行有效的散熱，那么放電區內的氣體溫度將會持續升高。
這將導致放電區內的分子熱運動隨著溫度的升高而加劇，引起上能級分子消耗，從而引發CO2分子譜線躍遷加寬，最終影響激光器輸出功率的穩定性或者使其輸出功率下降。
因此，通過外部輔助手段對激光器進行散熱顯得尤為重要。
目前，已有相關的數據顯示，CO2激光器的激光氣體溫度在400~500K之間時，光電轉換效率較高。
在使用射頻激光器時，通常會采用的散熱方式分為兩種，風冷散熱和水冷散熱。
風冷散熱常用于低功率激光器上，其功率一般不超過100W。水冷散熱則覆蓋了CO2激光器所能達到的整個功率范圍。
/ 風 冷 散 熱 - 水 冷 散 熱 /
以上兩種散熱方式有一個共同點，即均不直接對產生熱量的放電區進行冷卻，而是通過傳導方式，將放電區產生的廢熱傳導到冷卻液或者散熱板上。
對于水冷散熱，我們通常采用純凈水、蒸餾水或者去離子水作為冷卻液（冬天也可用防凍液）來對激光器進行散熱。
根據牛頓冷卻定律：
其中，Φ為散熱的熱量；A為散熱器的面積，η為傳熱系數，Δt為溫差。
可以得出，在CO2激光器的結構和材料確定后，影響散熱的主要因素就是溫差（這里的溫差是指冷卻液溫度與激光器放電區溫度的溫差）
以純凈水為例子，假設冷卻液的溫度上升，那么它和放電區的溫差將會減小，散熱效果下降，最終影響激光功率。據部分實驗數據表明，冷卻液（純凈水）溫度每升高約1℃，激光功率將降低約0.5%~1%。
因此，降低冷卻液的溫度，可以改善散熱，從而提升激光功率。
那么，冷卻液溫度可以無限降低嗎？答案顯然是否定的。對于部分CO2激光器而言，過低的冷卻溫度，則需要更長的熱機時間，降低了工作效率。
而最普遍的影響是，冷卻液的溫度過低，會導致激光器表面結露，影響激光器的使用，甚至縮短其使用壽命。
顯然，我們為了使CO2激光器獲得穩定的激光功率，就需要相對穩定的CO2激光氣體溫度。歸根結底，也就是穩定的散熱效果。
/ ZAMIA F8i 射頻激光器 功率曲線圖 /
從牛頓冷卻定律（Ф=Α*η*Δt）中可以看出，獲得穩定散熱效果的關鍵因素，就是恒定的溫差(Δt)。所以，在實際生產作業的過程中，我們通常會采用恒溫冷水機，它將有助于激光器獲得穩定的輸出功率。
綜合激光器功率以及穩定性這兩大因素來考慮，小特建議將CO2射頻激光器冷卻液的溫度設定為25±2℃。在炎熱的夏季，為了避免結露，也可以設置在28±2℃。
/ 冷 水 機 溫 度 設 定 /
而在冬季，在條件允許的情況下，我們盡量保持冷水機的持續運作。同時為了節能，建議將低溫和常溫水溫度調整至5 ~ 10℃，保證冷卻液處于循環狀態且溫度不低于冰點。
必要時也可以使用專業品牌的防凍液（不能用乙醇代替，否則也可能會造成損壞）
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
