Thermal characteristics of high power laser diodes and efficiency of passive heat dissipation for medical laser systems
DOI:
https://doi.org/10.31649/1681-7893-2025-50-2-300-310Keywords:
laser diode, heat dissipation, passive cooling, thermal drift, medical lasers, active coolingAbstract
The study investigates the thermal characteristics of high-power laser diodes and evaluates the effectiveness of passive heat dissipation in medical laser systems. Experimental measurements of optical power and diode temperature were conducted for various wavelengths (810, 940, 975, 1064, and 1470 nm) at different operating currents. The dependence of power thermal drift on current and wavelength was observed, as well as the effectiveness of design solutions with passive cooling and combined cooling (passive cooling with forced air convection).
References
Wu, T., Shen, J., Zou, J., Wu, P., & Liao, Y. (2024). Semiconductor Laser Packaging Technology: Thermal Management, Optical Performance Enhancement, and Reliability Studies. Journal of Optics and Photonics Research. https://doi.org/10.47852/bonviewJOPR42022985.
Xingsheng Liu, M.H. Hu, C.G. Caneau, R. Bhat, L.C. Hughes, and Chung-En Zah, "Thermal management strategies for high power semiconductor pump lasers," in Proc. 2004 IEEE Intersociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems (ITHERM '04), vol. 2, Las Vegas, NV, USA, 01–04 June 2004, pp. 421-426, doi: https://doi.org/10.1109/ITHERM.2004.1318324.
Komarova Olga, Kholin Volodymyr, et al. "Physical modeling of output cascades and terminal devices of laser medical equipment with a rectangular cross-section of the output optical beam", Proc. SPIE 13400, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High Energy Physics Experiments 2024, 134000D (16 December 2024); https://doi.org/10.1117/12.3054916
Liao Y., Li J., Mi G., Wang H., Wang Y., Deng J., and Han J., "An experimental study on the temperature characteristic of a 940 nm semiconductor laser diode," Opt. Photonics J., vol. 6, no. 8B, Aug. 2016, doi: https://doi.org/10.4236/opj.2016.68B013.
He Y., Jin X., Jin P., Su J., Li F., and Lu H., "Temperature control performance improvement of high-power laser diode with assistance of machine learning," Photonics, vol. 12, no. 3, p. 241, 2025, doi: https://doi.org/10.3390/photonics12030241.
Analog Devices, "HFAN 08.2.1: PWM Temperature Controller for Thermoelectric Modules Keeps Components within 0.1 °C," Analog.com Technical Article, Feb. 26, 2003. [Online]. Available: https://www.analog.com/en/resources/technical articles/hfan0821 pwm temperature controller for thermoelectric modules keeps components within 01degc.html.
Abed R.N., "The thermal management system of laser diode: A review," ARPN J. Eng. Appl. Sci., vol. 10, no. 12, Jul. 2015, ISSN 1819-6608.
RP Photonics Encyclopedia, “Laser Diodes,” RP Photonics, 2025. [Online]. Available: https://www.rp-photonics.com/laser_diodes.html.
Pospiech M. andLiu S., "Principles of AlGaAs Laser Diodes," University of Hannover, Germany, Oct. 22, 2019. [Online]. Available: https://www.laserdiodesource.com/laser-diode-technical-overview-two.
Newport Corporation. (n.d.). Controlling temperatures of laser diodes thermoelectrically (Application Note AN01). Newport Corporation.
Song, X., Wei, G., Wen, J., & Cai, D. (2009). Application of heat pipe in LD end pumped solid state lasers cooling system. Journal of Shanghai Jiaotong University, 43(3), 398–401.
Downloads
-
PDF (Українська)
Downloads: 0
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
