固体激光水冷设计要求

发布时间：2024-05-14

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固体激光器工作时会产生大量热量，如果不能及时散热，会严重影响设备的使用寿命和工作效果，甚至造成设备严重损坏。选择合适的激光水冷系统，可以大大提高激光设备的使用寿命，把激光设备的性能发挥到更佳。

冷却系统设计要点

系统散热功率

系统的散热功率需根据激光器的闪光灯泵浦功率,并综合考虑热交换效率和持续工作时间来进行选择。不能仅仅以供应商标定的制冷量作为参考依据，因为不同厂家定义制冷量的标准可能相差较大，应该以实际情测试况测定为准，避免实际散热功率不足。

冷却系统流量和压力

固体激光器腔芯内部有细小结构设计，必须保障一定的水流量才能及时带走产生的热量。同时腔芯中有密封圈结构，为了保障冷却系统的密封性，不可使用过大的水压力。因此冷却系统设计需在保障流量的同时，不超过最大工作压力。

水路设计材料选择

水路系统推荐使用不锈钢或者四氟乙烯，避免管路中含有铜制器件和其他易氧化腐蚀的器件。如果这些器件氧化后，形成铜锈 (碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3)、氧化铝(Al2O3)或氧化铁（Fe2O3）在水路中析出后容易污染光学聚光腔，造成激光器能量输出降低。

综上所述，对于医疗美容领域的闪光灯泵浦激光器，我们推荐使用水循环+热交换器的散热方式，如使用压缩机制冷，需额外注意露点温度的控制。如下图所示：

常见冷却系统问题

未定期更换蒸馏水和滤芯

定期检查冷却水水位并使其保持在适当的水平。定期更换冷却水和滤芯。

防止在冷却系统的水中藻类、细菌及微生物滋生很重要，水冷系统水路系统并非密封的，长期使用暴露在外界环境中，粉尘、细屑及细菌进入冷水中导致水变质，产生不溶解水的物质后附着在激光器水路内壁上，从而阻塞水路造成水流量下降，降低降温效果。所以定期更换冷却水显得非常必要。如下图所示管路中的蒸馏水的变质情况。水冷系统内部的水需要定时更换，推荐更换频率为3个月，滤芯根据使用情况3-6个月更换，并定期清洗激光器及水路系统，可以采用“加水——机器短时间运行——排水”的操作，反复进行2-3次。

长时间停机未排空蒸馏水

长时间不使用设备，比如春节停工或者激光器运输前必须排空冷水机内的冷却水，并且将压缩空气将设备内包括激光器、冷水机的残留水吹净，防止内部结冰或者漏水导致器件损坏。由于氙灯光谱中含有紫外光成分，具有一定的杀菌作用，如果长时间不试用设备，冷却水中的微生物和藻类会快速滋生，造成冷却水变质。

使用了除蒸馏水以外的其他冷却液

建议仅使用蒸馏水（不要使用去离子水，无需添加除藻剂）作为冷却液。使用去离子水会腐蚀冷水系统的内部元件，而除藻剂长期看也会影响内部元件的工作寿命，因此只建议使用蒸馏水。

冬季冷水机使用及存储不当

冬季室内外温差较大，收到激光器后要正立放置12小时以上再开机，如有冷水机随货，冷水机也需正立放置12小时以上再开启。当环境温度低于0℃并长期停用时，为了防止设备冻裂，我们需要进行排水操作。如果存储或者运输过程中气温低于0℃未进行排水操作，激光器内部的水凝结成冰时体积将变大，会引起管路堵塞、激光器内部的腔芯开裂，严重的还将导致激光器报废无法修复，造成巨大的损失。

防冻液具有一定的弱腐蚀性，不建议使用。如果必须在环境低于0℃使用激光器，建议使用1:1配比的乙二醇和蒸馏水作为冷却液，但不可长期使用，长期使用会导致激光器效率下降。冷却液使用完毕，必须用蒸馏水清洗管路，更换滤芯，并恢复蒸馏水作为冷却液。