แหล่งที่มาและวิธีแก้ปัญหาสำหรับผลกระทบจากความร้อนในเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูง

1. พื้นหลัง

ไฟเบอร์เลเซอร์เป็นเลเซอร์ที่ใช้ใยแก้วเจือธาตุหายากเป็นสื่อกลางในการขยาย ซึ่งมีอัตราส่วนพื้นที่ผิว/ปริมาตรมากกว่าเลเซอร์บล็อกแข็งแบบดั้งเดิมถึง 1,000 เท่า พร้อมประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่ดี สำหรับไฟเบอร์เลเซอร์ 100 วัตต์ การกระจายความร้อนตามธรรมชาติสามารถตอบสนองความต้องการในการกระจายความร้อนได้ อย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของไฟเบอร์เลเซอร์ กำลังขับของพวกมันเพิ่มขึ้นทุกปี แม้กระทั่งถึงขนาดกิโลวัตต์ เนื่องจากเหตุผลหลายประการ เช่น การสูญเสียควอนตัม ไฟเบอร์จะก่อให้เกิดผลกระทบด้านความร้อนอย่างรุนแรง การแพร่กระจายความร้อนของวัสดุเมทริกซ์ทำให้เกิดความเครียดและการเปลี่ยนแปลงดัชนีการหักเหของแสง ดัชนีการหักเหของแสงต่ำของชั้นโพลีเมอไรเซชันมีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายจากความร้อน ซึ่งอาจนำไปสู่การระเบิดของเส้นใยความร้อนได้ ด้วยการสะสมความร้อนอย่างต่อเนื่อง อุณหภูมิแกนเจือจะเพิ่มขึ้น จำนวนของอนุภาคในระดับพลังงานย่อยของเลเซอร์เพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่พลังงานเกณฑ์ที่เพิ่มขึ้นและประสิทธิภาพความลาดเอียงของเลเซอร์ลดลง ในขณะที่ประสิทธิภาพควอนตัมที่ลดลงจะทำให้ความยาวคลื่นเอาต์พุตเปลี่ยนแปลง . เพื่อเพิ่มกำลังเอาต์พุตของเลเซอร์ ไฟเบอร์เลเซอร์จะทนต่อการฉีดแสงของปั๊มพลังงานที่สูงขึ้นและความหนาแน่นของพลังงานของเอาต์พุตไฟสัญญาณ เพื่อแก้ปัญหาผลกระทบด้านความร้อนซึ่งเป็นความท้าทายอย่างยิ่งที่ระบบไฟเบอร์เลเซอร์กำลังสูงต้องเผชิญ

2. แหล่งที่มาของผลกระทบจากความร้อนในไฟเบอร์เลเซอร์

2.1 ผลการสูญเสียควอนตัม

ผลการสูญเสียควอนตัมเป็นแหล่งความร้อนหลักในพื้นที่แกนไฟเบอร์ยังเป็นแหล่งที่มาของความร้อนโดยธรรมชาติ เนื่องจากความแตกต่างโดยธรรมชาติระหว่างความยาวคลื่นของปั๊มและความยาวคลื่นของสัญญาณ ระบบไฟเบอร์เลเซอร์ทั้งหมดจึงมีการสูญเสียควอนตัมเป็นเปอร์เซ็นต์ที่แน่นอน ยกตัวอย่างความยาวคลื่นเอาต์พุตเลเซอร์ 1080 นาโนเมตร สัดส่วนของการสูญเสียควอนตัมที่ความยาวคลื่นปั๊ม 915 นาโนเมตรอยู่ที่ประมาณ 15.3 เปอร์เซ็นต์

2.2 การสูญเสียหลายครั้ง

การเคลือบไฟเบอร์เหนืออุณหภูมิวิกฤตที่ 80 องศาจะทำให้วัสดุเสียสภาพหรือเกิดรอยถลอกที่ผิว และปรากฏการณ์อื่นๆ ในการใช้งานไฟเบอร์เลเซอร์แบบต่อเนื่องกำลังสูง การเคลือบไฟเบอร์มักจะเกินขีดจำกัดของภาระความร้อนที่สามารถรับได้ ส่งผลให้เกิดการรั่วไหลของแสงที่หุ้ม และท้ายที่สุดอาจทำให้เลเซอร์ไหม้โดยรวม

จุดหลอมเหลวของเส้นใยมีผลต่อความร้อนที่รุนแรงมากขึ้น ส่วนใหญ่มาจากสองด้าน: 1) วัสดุเส้นใยและการดูดซับแสงของวัสดุเคลือบผิวใหม่จะสร้างความร้อนในช่วงความยาวสั้น ชั้นเคลือบใหม่ที่โปร่งใสเกือบสมบูรณ์ในการดูดซับแสง มีน้อยมาก แต่พื้นผิวของมันจะก่อให้เกิดช่องว่างขนาดเล็ก อากาศเป็นตัวนำความร้อนที่ไม่ดี การมีช่องว่างทำให้ความต้านทานความร้อนมีขนาดใหญ่ขึ้น ดังนั้นจึงง่ายต่อการเกิดการสะสมความร้อนที่จุดหลอมเหลว ดังนั้น จุดหลอมเหลว มีแนวโน้มที่จะสะสมความร้อน ส่งผลให้อุณหภูมิสูงขึ้นอย่างมาก 2) พารามิเตอร์ฟิวชันไม่เหมาะสมหรือพารามิเตอร์โครงสร้างใยแก้วนำแสงสองส่วนไม่ตรงกัน ซึ่งจะนำไปสู่การสูญเสียฟิวชัน การปรากฏตัวของความต้านทานความร้อนทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นที่จุดฟิวชัน การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิทำให้ใยแก้วนำแสงเสียหายจากความร้อน และในขณะเดียวกันก็มีผลกระทบมากขึ้นต่อรูรับแสงเชิงตัวเลขของใยแก้วนำแสง และการเปลี่ยนแปลงของรูรับแสงเชิงตัวเลขจะส่งผลต่อการนำทางของแสงอย่างมาก

2.3 ผลกระทบจากรังสีที่เกิดขึ้นเอง

ในโครงสร้าง MOPA เมื่อสัญญาณไฟอ่อน การฉีดแสงปั๊มจำนวนมากอาจนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของการแผ่รังสีไฟเบอร์ที่เกิดขึ้นเอง (ASE) แสงรังสีที่เกิดขึ้นเองแบบสุ่มจำนวนมากรั่วไหลจากแกนกลางไปยังกระจกหุ้มรวมทั้งการเคลือบไฟเบอร์ ทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและทำให้สารเคลือบอินทรีย์ไหม้ได้ นอกจากนี้ การสร้าง ASE ยังเพิ่มการสูญเสียควอนตัม ซึ่งนำไปสู่ความร้อนที่เพิ่มขึ้นในบริเวณแกนกลางของไฟเบอร์

2.4 กระตุ้นการกระเจิงของรามาน

ด้วยการเกิดขึ้นของไฟเบอร์เลเซอร์กำลังสูงพิเศษ ความหนาแน่นของพลังงานเลเซอร์ในบริเวณแกนกลางจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น และเอฟเฟกต์การกระเจิงของรามาน (SRS) ที่ถูกกระตุ้นจะค่อยๆ กลายเป็นปัจจัยจำกัดหลักสำหรับการปรับปรุงกำลัง ในระหว่างการทำงานที่ใช้พลังงานสูง เมื่อพลังงานแสงของสัญญาณเลเซอร์ถึงเกณฑ์ของ SRS สัญญาณเลเซอร์จะกระตุ้นและปั๊มแสงรามันด้วยความถี่ที่ต่ำกว่า ส่งผลให้กระบวนการขยายแสงรามัน ในเวลาเดียวกันพร้อมกับการสูญเสียควอนตัม SRS จะทำให้ปัญหาความร้อนรุนแรงขึ้นในบริเวณแกนกลางของไฟเบอร์

3. การแก้ปัญหาผลกระทบทางความร้อน

ผลกระทบด้านความร้อนของไฟเบอร์เลเซอร์มีผลกระทบต่อไฟเบอร์และคุณลักษณะเอาต์พุตแบบไม่มีนัยสำคัญ ดังนั้นจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการลดผลกระทบด้านลบของผลกระทบด้านความร้อน การปราบปรามผลกระทบทางความร้อนเน้นในสามด้านต่อไปนี้เป็นหลัก:

1) การเลือกพารามิเตอร์เส้นใยที่เหมาะสมตามแบบจำลองทฤษฎีอุณหภูมิของเส้นใย

2) การเลือกโครงสร้างการสูบน้ำและโหมดการสูบน้ำที่เหมาะสมเอื้อต่อการกระจายอุณหภูมิที่สม่ำเสมอและลดผลกระทบจากความร้อน

3) การเลือกรูปแบบการกระจายความร้อนจากภายนอกที่มีประสิทธิภาพสามารถลดผลกระทบด้านลบของผลกระทบจากความร้อนได้อย่างมาก

3.1 การปรับพารามิเตอร์ไฟเบอร์ให้เหมาะสม

ปัจจัยหลักที่มีผลต่อการกระจายอุณหภูมิของใยแก้วนำแสง ได้แก่ ค่าการนำความร้อนของแกนกลางและส่วนหุ้มด้านในและด้านนอก ขนาดแนวรัศมี ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสง และความยาวของใยแก้วนำแสง การเลือกพารามิเตอร์ไฟเบอร์อย่างสมเหตุสมผลสามารถควบคุมการกระจายความร้อนของไฟเบอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้แน่ใจว่าไฟเบอร์ทำงานปกติและเสถียร

ขนาดแกนที่ใหญ่ขึ้นสามารถลดอุณหภูมิแกนได้ แต่ขนาดใหญ่เกินไปจะส่งผลต่อคุณภาพของลำแสง ชั้นเคลือบเป็นสื่อนำความร้อนของไฟเบอร์ชั้นนอกสุด ความหนาของมันมีอิทธิพลอย่างมากต่ออุณหภูมิในการทำงานของไฟเบอร์ ในทางทฤษฎี ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวด้านในและด้านนอกของชั้นเคลือบและความหนามีความสัมพันธ์กันในเชิงบวก ยิ่งชั้นเคลือบบางลง ความต้านทานต่อการนำความร้อนยิ่งน้อยลง ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวด้านในและด้านนอกของทั้งหมดก็จะยิ่งน้อยลง ชั้นเคลือบยิ่งมีกำลังไฟสูงที่ระบบสามารถทนได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอิทธิพลของการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนบนพื้นผิวของใยแก้วนำแสง และชั้นเคลือบมีบทบาทในการปกป้องใยแก้วนำแสง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกความหนาของชั้นเคลือบอย่างสมเหตุสมผล

เมื่อเส้นใยเย็นตัวในอากาศ ความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานการนำความร้อน Rcond ความต้านทานการพาความร้อน Rconv และความต้านทานความร้อนรวม Rtot และความหนาของชั้นเคลือบแสดงในรูปที่ 2(a) ความหนาของชั้นเคลือบมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับ Rcond และสัมพันธ์เชิงลบกับ Rconv ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกความหนาของชั้นเคลือบอย่างสมเหตุสมผลเพื่อให้แน่ใจว่ามีความต้านทานความร้อนโดยรวมต่ำ ความสัมพันธ์ระหว่างความยาวเส้นใยกับค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับและอุณหภูมิแสดงในรูปที่ 2(b) โดยการลดค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับของเส้นใย การลดการดูดซึมของพลังงานสูบน้ำสามารถลดลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ การลดการดูดซึมพลังงานของปั๊มหมายถึงการลดความร้อน การทับถมซึ่งช่วยลดอุณหภูมิของเส้นใย แต่เพื่อให้ได้ผลลัพธ์เดียวกันจำเป็นต้องเพิ่มความยาวของเส้นใย Wang et al. ศึกษากำลังสูบน้ำรวม 1000 W, กำลังสูบน้ำแบบปลายคู่ 500 W, ใช้ 0.25 dpi เพื่อให้ได้เอาต์พุตเดียวกัน วังและคณะ แสดงให้เห็นว่ากำลังสูบน้ำทั้งหมดคือ 1,000 W และกำลังสูบน้ำแบบ dual-end คือ 500 W กำลังขับ 630 W ด้วยไฟเบอร์ยาว 60 ม. พร้อมค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับ 0.25 dB และ 725 W พร้อมไฟเบอร์ยาว 1.0 dB 20 ม. แต่อุณหภูมิสูงสุดของเส้นใยชนิดหลังสูงกว่าเส้นใยชนิดเดิมประมาณ 200 องศา อุณหภูมิสูงสุดของเส้นใยหลังสูงกว่าอุณหภูมิของเส้นใยเดิม เนื่องจากการสูบน้ำของกำลังการสูบน้ำนั้นแข็งแกร่งที่สุด แม้ว่าการลดค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับของเส้นใยจะสามารถลดการดูดซึมของกำลังการสูบน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ภายใต้สมมติฐานของการคำนึงถึงประสิทธิภาพของการสูบน้ำการดูดกลืน เลเซอร์หากต่ำอย่างสมบูรณ์ - การเจือด้วยเส้นใยที่มีการดูดซึมต่ำ ความจำเป็นในการเพิ่มความยาวของเส้นใย ซึ่งจะนำไปสู่การเกิดขึ้นของปัญหาอื่นๆ เช่น ผลกระทบที่ไม่เชิงเส้น ตลอดจนประสิทธิภาพการส่งออกที่ลดลง เป็นต้น

3.2 การเลือกวิธีการสูบน้ำ

การกระจายแสดงในรูปที่ 3 รูปที่ 3 (e) แสดงค่าสัมประสิทธิ์ความไม่สม่ำเสมอของส่วนตรงกลางของค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับเส้นใยที่สูงกว่าทั้งสองด้าน เพื่อให้แน่ใจว่าการกระจายของอุณหภูมิจะสม่ำเสมอโดยทั่วไป กำลังขับคือ เช่นเดียวกับในรูปที่ 3 (d) เมื่อเส้นใยที่ต้องการสั้นลงมากกว่า 20 เมตร รูปที่ 3 (f) จะมีการสูบจ่ายพลังงานออกเป็น 7 ส่วน การกระจายของอุณหภูมิจะสม่ำเสมอมากขึ้น และสามารถควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมที่สุด วิธีการปั๊มมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับไฟเบอร์เลเซอร์ พ.ศ. 2554 มหาวิทยาลัย Jena สร้างไฟเบอร์เลเซอร์แบบปั๊มด้านข้างขนาดกิโลวัตต์โดยใช้ไฟเบอร์แบบปั๊มด้านข้างแบบกระจาย พ.ศ. 2557 SPI เปิดตัวผลิตภัณฑ์ไฟเบอร์เลเซอร์แบบปั๊มด้านข้างขนาดกิโลวัตต์ ในปี พ.ศ. 2558 จีนรายงานว่ามหาวิทยาลัยเทคโนโลยีกลาโหมแห่งชาติและสถาบันวิจัยที่ยี่สิบสาม ของ China Electronics Technology Group ได้ร่วมกันพัฒนาไฟเบอร์ปั๊มหุ้มด้านข้างแบบกระจาย และสร้างไฟเบอร์เลเซอร์แบบประกบด้านข้างแบบกระจายพร้อมไฟเบอร์ปั๊มหุ้มหุ้ม หุ้มไฟเบอร์ปั๊ม และสร้างไฟเบอร์เลเซอร์ที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นอย่างสมบูรณ์ เพื่อให้ได้กำลังขับในระดับกิโลวัตต์ การใช้การสูบน้ำหลายส่วนแบบไม่สม่ำเสมอหรือโครงสร้างการสูบน้ำแบบกระจายด้านข้างสามารถรับประกันได้ว่าอุณหภูมิของไฟเบอร์จะสม่ำเสมอ ลดผลกระทบจากความร้อน และทำให้ความยาวของไฟเบอร์สั้นลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม การดึงไฟเบอร์แบบสูบจ่ายด้านข้างแบบกระจาย การลดการสูญเสียฟิวชันคัปปลิ้งของแต่ละส่วนของไฟเบอร์ และการปรับปรุงประสิทธิภาพเป็นกุญแจสำคัญในเทคโนโลยีนี้ ด้วยความก้าวหน้าและการพัฒนาของเทคโนโลยีที่สำคัญ เช่น การออกแบบไฟเบอร์ การดึงและการประกบฟิวชัน วิธีการสูบน้ำมากขึ้นจะถูกนำมาใช้ในการพัฒนาไฟเบอร์เลเซอร์กำลังสูง ซึ่งสามารถใช้ร่วมกับเทคโนโลยีการกระจายความร้อนภายนอกที่มีประสิทธิภาพเพื่อยับยั้งการสร้างเส้นใยได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลกระทบจากความร้อนในไฟเบอร์และได้ผลลัพธ์ที่เสถียรของเลเซอร์กำลังสูง

3.3 การออกแบบการกระจายความร้อน

การนำความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสีความร้อนเป็นสามวิธีหลักในการถ่ายเทความร้อน เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์ของการแผ่รังสีความร้อนมีขนาดเล็ก อิทธิพลของรังสีจึงถูกมองข้ามโดยทั่วไป การนำความร้อนและการพาความร้อนเป็นวิธีการกระจายความร้อนที่โดดเด่น สำหรับเลเซอร์ไฟเบอร์ขนาดเล็กมักจะพิจารณาเฉพาะการกระจายความร้อนแบบพาความร้อนตามธรรมชาติของเส้นใย การแผ่รังสีความร้อนมีผลกระทบน้อยกว่าสามารถพิจารณาได้อย่างเหมาะสม

การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนส่วนใหญ่ประกอบด้วยการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนตามธรรมชาติและการถ่ายเทความร้อนแบบบังคับ ปัจจัยกำหนดการกระจายความร้อนแบบพาความร้อนคือขนาดของค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์การพาความร้อน h เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของของไหล อัตราการไหล และพื้นที่การพาความร้อน ดังแสดงในตารางที่ 1 ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนแบบบังคับจะสูงกว่าค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนตามธรรมชาติ ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนแบบพาน้ำจะสูงกว่าค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนแบบพาอากาศหลายเท่า ยิ่งค่าสัมประสิทธิ์การพาความร้อนถ่ายเทมากเท่าไหร่ ไฟเบอร์ก็จะยิ่งกระจายความร้อนได้ดีขึ้นเท่านั้น การกระจายความร้อนด้วยการพาอากาศตามธรรมชาติโดยทั่วไปจะใช้ในเลเซอร์ไฟเบอร์พลังงานต่ำ

เมื่อไฟเบอร์เลเซอร์ส่งออกพลังงานหลายร้อยวัตต์หรือกิโลวัตต์ เป็นการยากที่จะปฏิบัติตามข้อกำหนดการกระจายความร้อนโดยการระบายความร้อนด้วยการพาความร้อนบริสุทธิ์ และจำเป็นต้องเลือกวิธีการนำความร้อนเฉพาะเพื่อนำความร้อนจากไฟเบอร์ไปยังฮีตซิงก์เฉพาะ จากนั้นดำเนินการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพหรือการพาความร้อนผ่านแผ่นระบายความร้อน รูปร่างหน้าสัมผัสหรือพื้นผิวการประมวลผลของใยแก้วนำแสงและตัวระบายความร้อนไม่พอดีดังแสดงในรูปที่ 4 และมีช่องว่างที่หน้าสัมผัสซึ่งจะขัดขวางการนำความร้อน ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการนำความร้อนระหว่างใยแก้วนำแสงและตัวระบายความร้อนคือความต้านทานความร้อน ซึ่งเป็นการวัดระดับการนำความร้อนระหว่างอินเทอร์เฟซการแลกเปลี่ยนความร้อน

แบบจำลองทางทฤษฎีของการต้านทานความร้อนระหว่างใยแก้วนำแสงและฮีตซิงก์สามารถทำให้ง่ายขึ้นได้ดังนี้

โดยที่ Ts คืออุณหภูมิพื้นผิวของไฟเบอร์, T∞ คืออุณหภูมิฮีตซิงก์, q″ คือฟลักซ์ความร้อน (W/m2) ซึ่งเป็นอัตราส่วนของโหลดความร้อน q′ (W/m) ต่อปริมณฑล Rcontact คือความต้านทานการสัมผัสความร้อน Rcond คือความต้านทานความร้อนของชั้นช่องว่าง L คือความหนาของชั้นช่องว่าง k คือค่าการนำความร้อนของวัสดุเติมในช่องว่าง และ A คือพื้นที่ผิวของฟลักซ์ความร้อนที่ผ่าน . เมื่อใช้แบบจำลองข้างต้น จะเห็นได้ว่าการรับประกันความต้านทานความร้อนที่น้อยลงจะสามารถลดอุณหภูมิของใยแก้วนำแสงได้ เนื่องจากอากาศที่หน้าสัมผัสทั้งสองมีค่าการนำความร้อนต่ำมาก (kair=0.026 W/mK) ความต้านทานความร้อนจึงลดลงได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการเติมวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน (TIM) ที่มีค่าการนำความร้อนสูง ในขณะที่ความหนาของชั้นช่องว่าง L มีขนาดเล็กที่สุด

นอกจากการลดความหนาของช่องว่างและเพิ่มการนำความร้อนแล้ว ยังสามารถลดอุณหภูมิพื้นผิวของเส้นใยได้ด้วยการควบคุมรูปร่างของแผ่นระบายความร้อน โครงสร้างแผ่นระบายความร้อนรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า รูปตัว V และรูปตัว U ทั่วไปแสดงในรูปที่ 5 ความต้านทานความร้อนของโครงสร้างร่องที่แตกต่างกันสามแบบสำหรับจุดหลอมเหลวของเส้นใยเคลือบผิวได้รับการประเมิน และด้วยพารามิเตอร์อื่นๆ ที่สอดคล้องกัน รูปตัว U ร่องที่มีเส้นรอบวงสั้นที่สุดมีความต้านทานความร้อนน้อยที่สุดและให้ความเย็นได้ดีกว่า ในขณะที่ร่องรูปตัววีที่มีเส้นรอบวงยาวที่สุดมีความต้านทานความร้อนมากที่สุดและให้ความเย็นได้แย่กว่า และความแตกต่างนั้นไม่ชัดเจนในการใช้งานจริง และประเภท U และโครงสร้างแบบ V ถูกนำมาใช้บ่อยขึ้น และผลการกระจายความร้อนก็เหนือกว่าฮีตซิงก์ระนาบล้วนอย่างเห็นได้ชัด

เมื่อไฟเบอร์เลเซอร์ทำงานที่พลังงานต่ำ สามารถระบายความร้อนด้วยอากาศด้วยโมดูลระบายความร้อนเซมิคอนดักเตอร์ (TEC) และฮีตซิงก์ และเมื่อไฟเบอร์เลเซอร์ทำงานด้วยพลังงานที่สูงกว่า จะสามารถระบายความร้อนด้วยน้ำเพื่อให้การทำงานมีเสถียรภาพ อุณหภูมิ Li et al. ใช้ TEC กับการระบายความร้อนภายนอกของ EYDFL และใช้โครงสร้างปั๊มปลายคู่เพื่อใช้ TEC กับซิงก์ระบายความร้อนอลูมิเนียมส่วนปลายสำหรับเส้นใยขนาด 10.2 ซม. แรกภายใต้การทำงานที่ใช้พลังงานสูง และร่องรูปตัว U จะแสดงในรูป . 12(ก). ร่องรูปตัว U แสดงในรูปที่ 12(a) เส้นโค้งสีน้ำเงินในรูปที่ 6(b) แสดงถึงการกระจายตัวของอุณหภูมิของเส้นใยเมื่อสัมผัสกับแผ่นระบายความร้อน และเส้นโค้งสีแดงคือการกระจายอุณหภูมิตามทฤษฎีของเส้นใย และการใช้ TEC และแผ่นระบายความร้อนช่วยลดอุณหภูมิได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไฟเบอร์

สำหรับไฟเบอร์เลเซอร์กำลังสูง งานวิจัยจำนวนมากได้นำการรักษาแบบกระจายความร้อนแบบกำหนดเป้าหมายมาใช้เพื่อให้ได้กำลังเอาต์พุตสูงกว่าระดับกิโลวัตต์โดยไม่มีผลกระทบแบบไม่เชิงเส้นและปรากฏการณ์ความเสียหายจากความร้อน และเทคโนโลยีการจัดการความร้อนที่ดีช่วยให้การทำงานของไฟเบอร์เลเซอร์มีความเสถียร ในการศึกษานี้ การกระจายความร้อนของไฟเบอร์ส่วนใหญ่ดำเนินการโดยการพันขดลวดระนาบและขดลวดทรงกระบอก โดยใช้ซิงก์ระบายความร้อนโลหะที่มีร่องแบบตัวยูหรือตัววี และช่องว่างสัมผัสระหว่างไฟเบอร์และร่องจะเต็มไปด้วยซิลิโคนที่นำความร้อน จาระบี (โดยทั่วไปมีค่าการนำความร้อนมากกว่า 2 W/mK) เพื่อระบายความร้อนออกโดยวิธีระบายความร้อนด้วยน้ำ และโครงสร้างจะแสดงในรูปที่ 7

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการจัดการความร้อนด้วยไฟเบอร์เลเซอร์กำลังสูง การปั๊มเซมิคอนดักเตอร์ การประกบไฟเบอร์และการหุ้มกรองแสง และเทคโนโลยีหลักอื่นๆ ผลกระทบด้านความร้อนซึ่งเป็นหนึ่งในปัญหาคอขวดในการปรับปรุงพลังงานจะได้รับการควบคุมอย่างดี และพลังของไฟเบอร์เลเซอร์ จะปรับปรุงต่อไป ในขณะเดียวกัน เทคโนโลยีการจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพยังสามารถส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีการบรรจุภัณฑ์แบบบูรณาการไฟเบอร์เลเซอร์ เพื่อให้ไฟเบอร์เลเซอร์กำลังสูงสามารถนำไปใช้กับสภาพแวดล้อมที่หลากหลายยิ่งขึ้น