據(jù)研究表明，CO₂射頻激光器的光電轉(zhuǎn)換效率約為10％～20％，其余的能量將轉(zhuǎn)換為廢熱。

如果CO₂射頻激光器的放電區(qū)無法進行有效的散熱，那么放電區(qū)內(nèi)的氣體溫度將會持續(xù)升高。

這將導致放電區(qū)內(nèi)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(fā)CO₂分子譜線躍遷加寬，最終影響激光器輸出功率的穩(wěn)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(shù)據(jù)顯示，CO₂激光器的激光氣體溫度在400～500K之間時，光電轉(zhuǎn)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(chǎn)生熱量的放電區(qū)進行冷卻，而是通過傳導方式，將放電區(qū)產(chǎn)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(jù)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(shù)，Δt為溫差。

可以得出，在CO₂激光器的結(jié)構(gòu)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(qū)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(qū)的溫差將會減小，散熱效果下降，最終影響激光功率。據(jù)部分實驗數(shù)據(jù)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(jié)露，影響激光器的使用，甚至縮短其使用壽命。

顯然，我們?yōu)榱耸笴O₂激光器獲得穩(wěn)定的激光功率，就需要相對穩(wěn)定的CO₂激光氣體溫度。歸根結(jié)底，也就是穩(wěn)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(wěn)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(chǎn)作業(yè)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(wěn)定的輸出功率。

綜合激光器功率以及穩(wěn)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(jié)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(xù)運作。同時為了節(jié)能，建議將低溫和常溫水溫度調(diào)整至5 ～ 10℃，保證冷卻液處于循環(huán)狀態(tài)且溫度不低于冰點。

必要時也可以使用專業(yè)品牌的防凍液（不能用乙醇代替，否則也可能會造成損壞）

（文章轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除）