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(wú)法進(jìn)行有效的散熱，那么放電區(qū)內(nèi)的氣體溫度將會(huì)持續(xù)升高。
將導(dǎo)致放電區(qū)內(nèi)的分子熱運(yùn)動(dòng)隨著溫度的升高而加劇，引起上能級(jí)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(guò)外部輔助手段對(duì)激光器進(jìn)行散熱顯得尤為重要。
目前，已有相關(guān)的數(shù)據(jù)顯示，CO2激光器的激光氣體溫度在400~500K之間時(shí)，光電轉(zhuǎn)換效率較高。
1 激光器的常見散熱方式
在使用射頻激光器時(shí)，通常會(huì)采用的散熱方式分為兩種，風(fēng)冷散熱和水冷散熱。
風(fēng)冷散熱常用于低功率激光器上，其功率一般不超過(guò)100W。水冷散熱則覆蓋了CO2激光器所能達(dá)到的整個(gè)功率范圍。
/ 風(fēng) 冷 散 熱? - 水 冷 散 熱 /
以上兩種散熱方式有一個(gè)共同點(diǎn)，即均不直接對(duì)產(chǎn)生熱量的放電區(qū)進(jìn)行冷卻，而是通過(guò)傳導(dǎo)方式，將放電區(qū)產(chǎn)生的廢熱傳導(dǎo)到冷卻液或者散熱板上。
2 冷卻液溫度對(duì)激光器的影響
對(duì)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(lái)對(duì)激光器進(jìn)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(shè)冷卻液的溫度上升，那么它和放電區(qū)的溫差將會(huì)減小，散熱效果下降，最終影響激光功率。據(jù)部分實(shí)驗(yàn)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(wú)限降低嗎？答案顯然是否定的。對(duì)于部分CO2激光器而言，過(guò)低的冷卻溫度，則需要更長(zhǎng)的熱機(jī)時(shí)間，降低了工作效率。
而最普遍的影響是，冷卻液的溫度過(guò)低，導(dǎo)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。
3 冷卻液與穩(wěn)定的激光功率
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(duì)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)定的散熱效果的關(guān)鍵因素，就是恒定的溫差(Δt)。所以，在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)的過(guò)程中，我們通常會(huì)采用恒溫冷水機(jī)，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(lái)考慮，小特建議將射頻CO2激光器冷卻液的溫度設(shè)定為25±2℃。在炎熱的夏季，為了避免結(jié)露，也可以設(shè)置在28±2℃。
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/ 冷 水 機(jī)?溫 度 設(shè) 定 /
而在冬季，在條件允許的情況下，我們盡量保持冷水機(jī)的持續(xù)運(yùn)作。同時(shí)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(diǎn)。
必要時(shí)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(huì)造成損壞）
