在合理设计的两相浸没式液冷系统中,冷却液沸腾产生的气泡不会对光模块的正常工作造成干扰;但如果系统设计存在缺陷,可能会带来局部散热不均的潜在问题,行业已有成熟方案规避相关风险:
一、正常设计下无干扰的核心原因
- 光模块封装的物理隔离 光模块的核心光路部件(光纤接口、激光器、光通道)采用气密封装或光路-液路隔离设计(如金属焊接腔体、透明聚合物密封壳),完全阻断气泡与光传输路径的接触,气泡仅在外部冷却液中运动,不会影响光信号的发射、接收与传输性能。
- 气泡特性与系统引导设计 两相液冷中产生的气泡会因密度差自然上浮,不会长时间附着在光模块的发热表面;专业的液冷机柜还会配备气泡缓升/引导结构,减缓气泡上升速度并引导其定向脱离,避免气泡直接冲击光模块封装壳体,同时确保冷却液均匀覆盖发热部件。
- 冷却液与气泡的电气绝缘性 两相液冷使用的绝缘冷却液(如氟化液)及其汽化产生的蒸汽气泡均为电绝缘介质,即使气泡与光模块的外部电气外壳接触,也不会引发短路、电气特性波动等问题,不会干扰光模块内部电路的正常工作。
二、设计不当可能的潜在影响
若液冷系统未针对气泡进行优化设计,可能出现两种次要问题:
- 气泡堆积导致局部过热:当气泡大量堆积在光模块发热面时,会暂时形成"气膜"阻碍散热,导致光模块局部温度升高,极端情况下可能引发光功率漂移或性能衰减;
- 瞬态流体特性波动:高速运动的气泡可能导致冷却液的电特性出现瞬态不连续,但光模块内部电路已做绝缘加固设计,一般不会影响正常运行。
三、行业成熟的气泡问题解决方案
为彻底规避气泡的潜在影响,行业从系统设计和光模块封装两方面进行优化:
- 系统层面:采用多级有序穿孔(HOP)微结构表面,引导气泡沿定向通道快速脱离发热面,避免气泡堆积;或在机柜内设置气泡收集腔,将上浮的气泡集中后通过冷凝系统液化回流。
- 光模块层面:采用低热阻封装材料(如铜基冷板、纳米导热涂层),增强散热冗余能力,即使短时间出现气泡遮挡,也能维持光模块的温度稳定性;同时通过严格的热仿真测试,确保光模块在气泡动态流动场景下的散热效率达标。