Kada laser radi, kada se električna energija ili drugi oblici energije pretvaraju u svjetlosnu energiju, neizbježno će se stvoriti velika količina topline. Ako se ova toplota ne može raspršiti na pravovremen i efikasan način, to će uzrokovati porast temperature lasera, što će uticati na njegovu izlaznu snagu, kvalitet zraka, stabilnost talasne dužine, pa čak i oštetiti laserski čip i unutrašnje optičke komponente. Stoga je efikasno i pouzdano odvođenje topline jedna od ključnih tehnologija za osiguranje stabilnih performansi lasera i produženje njegovog vijeka trajanja. Uz kontinuirano poboljšanje snage lasera i širenje polja primjene, tehnologija odvođenja topline nastavlja se razvijati i inovirati. U nastavku će biti predstavljeno nekoliko glavnih laserskih metoda odvođenja topline i njihove karakteristike.
1960-1970
U ranim danima razvoja lasera, izlazna snaga je generalno bila niska (nivo u vatima i ispod). Ova faza se uglavnom oslanja na prirodnu konvekciju i odvođenje topline zračenja, a struktura je jednostavna i pouzdana. Kako se snaga gasnih lasera s kontinuiranim talasom (CW) (kao što su CO₂ laseri) i ranih lasera-na čvrstom stanju povećala na desetine vati, počela je da se primjenjuje jednostavna tehnologija prisilnog hlađenja zraka. Dodavanjem ventilatora na kućište lasera i korištenjem prisilne konvekcije zraka za uklanjanje topline, ovo je prvi korak u pomicanju tehnologije odvođenja topline s pasivne na aktivnu.
1980-1990
Sistem za hlađenje cirkulirajućim vodom postao je standardna konfiguracija lasera{0}}velike snage tokom ovog perioda. Istraživanja se fokusiraju na optimizaciju dizajna kanala za protok hladne ploče, poboljšanje kvaliteta vode (npr. deionizacija) kako bi se spriječilo stvaranje kamenca i korozije i razvoj efikasnih vanjskih izmjenjivača topline (npr. rashladni tornjevi, suhi rashladnici). U ovoj fazi, precizni sistemi za kontrolu temperature za kompresorsko hlađenje su takođe počeli da se koriste za izvore poluvodičkih pumpi koji su izuzetno osjetljivi na temperaturu i lasere naučnoistraživačkog-klasa koji zahtijevaju nisku razinu buke.
2000-te do danas
Granica istraživanja se pomjera na efikasniju tehnologiju hlađenja s promjenom faze:
Hlađenje raspršivanjem: Raspršivanjem i prskanjem rashladne tečnosti na površinu izvora toplote, korišćenjem udara kapljica i latentne toplote promene faze za uklanjanje velike količine toplote, laboratorij je postigao kapacitet odvođenja toplote od više od 1000W/cm².
Mikrokanalno hlađenje ključanja: Vodite rashladnu tečnost da se podvrgne kontrolisanoj promeni faze (ključanja) u mikrokanalu i koristite latentnu toplotu isparavanja da biste uveliko povećali granicu rasipanje toplote.
Rezime
Ukratko, postoje različite metode disipacije topline za lasere, od jednostavnog prirodnog hlađenja do složenog i sofisticiranog hlađenja kompresora i raznih novih visokoefikasnih tehnologija odvođenja topline, tvoreći kompletan tehnički sistem. U praktičnim primenama, potrebno je sveobuhvatno razmatranje i odabir na osnovu faktora kao što su nivo snage lasera, strukturni oblik, zahtevi performansi, okruženje korišćenja i budžet troškova. Kako se laserska tehnologija razvija prema većoj snazi, većoj svjetlini i manjoj veličini, razvoj efikasnijih, kompaktnijih i pouzdanijih rješenja za rasipanje topline i dalje će biti važna tema istraživanja u području laserske tehnologije i ključna garancija za promicanje šire primjene lasera u različitim industrijama.
