碟片激光器的設(shè)計與研究

　　文章介紹了當(dāng)今流行的冷卻／散熱技術(shù)，并研究了現(xiàn)在碟片激光器增益晶體常用的直接或熱 沉水沖擊冷卻的冷卻方案，進一步探討了激光器增益晶體如何才能更好地冷卻，從而為其承載更高功率密度的激光光斑打下基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上將目前流行的一些散熱／冷卻技術(shù)運用于此方案中，以對此方案進行大幅度改進，并對改進后的方案進行仿真模擬，預(yù)計其可行性以及效果。最終綜合以上分析得出了一個較為理想的方案并說明了此方案的優(yōu)勢。

　　碟片激光器近期主要研究成果有： 輸出功率2kW，光束質(zhì)量為2mm·mrad 的連續(xù)單碟片激光器；輸出功率8kW，光束質(zhì)量為8mm·mrad的連續(xù)碟片激光器；平均功率1kW的光纖耦合高功率調(diào)Q碟片激光器。當(dāng)?shù)す馄鞅闷謪^(qū)面積增大時，需要能夠承載更大發(fā)熱功率的冷卻設(shè)備以將增益介質(zhì)保持在較低的溫度，否則溫度過高會導(dǎo)致光光效率降低，并且還會導(dǎo)致增益介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)下降，從而進入惡性循環(huán)。另外，還要將增益介質(zhì)各向溫差梯度控制在一定范圍內(nèi)，否則會由于熱脹冷縮造成增益介質(zhì)內(nèi)應(yīng)力過大進而損壞。

　　在筆者研究中，將借鑒各領(lǐng)域新技術(shù)改進碟片激光器的冷卻方案，以實現(xiàn)較好的冷卻效果。

　　金剛石導(dǎo)熱：即以金剛石作為導(dǎo)熱材料，其技術(shù)亮點在于金剛石極高的導(dǎo)熱率（高達2300w／m·K）。該技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)進入商用階段（如圖1）。

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