碟片激光器冷卻系統的設計與實現

2474220 2017-11-03 | rar | 0.1 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

　　碟片激光器近期主要研究成果有：輸出功率2kW，光束質量為2mm？mrad 的連續單碟片激光器；輸出功率8kW，光束質量為8mm·mrad的連續碟片激光器；平均功率1kW的光纖耦合高功率調Q碟片激光器。當碟片激光器泵浦區面積增大時，需要能夠承載更大發熱功率的冷卻設備以將增益介質保持在較低的溫度，否則溫度過高會導致光光效率降低，并且還會導致增益介質導熱系數下降，從而進入惡性循環。另外，還要將增益介質各向溫差梯度控制在一定范圍內，否則會由于熱脹冷縮造成增益介質內應力過大進而損壞。

　　本文通過設計優化碟片激光器冷卻系統，進一步改善碟片激光器的工作狀態，實現更高的輸出功率及光束質量，并降低碟片激光器使用成本。尋求比現在碟片激光器常用的直接或熱沉水射流沖擊冷卻更好的冷卻方案，對其效果模擬仿真。

　　在筆者研究中，將借鑒各領域新技術改進碟片激光器的冷卻方案，以實現較好的冷卻效果。

　　金剛石導熱：即以金剛石作為導熱材料，其技術亮點在于金剛石極高的導熱率（高達2300w／m·K）。該技術現已經進入商用階段。

　　液相對流（介質：液態金屬或其他新型冷卻劑）：與水冷類似，但工質為液態金屬，循環系統為全封閉式，采用無機械結構的電磁泵。其有無噪音、無震動、無損耗、機械部件極少、壽命長等優點，常用于核反應堆等。

　　工作環境為室溫大氣環境，散熱功率130W。目前公開的液態金屬散熱器用工質主要有Hg、NaK、汞齊、鎵銦錫合金等。除此之外，液態金屬還可用于處理散熱器和發熱面的接觸問題，用于排除接觸面間隙中空氣以降低接觸面區域的附加熱阻。