大功率激光器温度控制系统设计

2018-03-21李曼，庞博，金雁

无线电工程 2018年4期

李曼，庞博，金雁

(北京航空制造工程研究所，北京 100024)

0 引言

传统的大功率固体激光器具有输出能量大、峰值功率高的特点，被广泛应用于工业、国防军事领域[1]。大功率固体激光器的泵浦源由泵浦灯、晶体和激光腔组成[2]，由于泵浦灯发射的光谱只有一小部分被晶体棒所吸收并转换成激光能量[3]，大部分注入电功率转换成热能，聚集在激光腔内，大量的热导致激光晶体产生热透镜[4]，使激光光束质量变差，影响激光器的性能，过大的热应力导致激光晶体炸裂[5]。发热导致晶体产生的热应力、热透镜效应，统称为激光晶体的热效应[6]。激光器的峰值功率越高，热效应越严重[7]。因此，如何消除多余废热，解决冷却问题是研制大功率固体激光器的关键技术之一[8]。

对于峰值功率较高的大功率固体激光器，通常采用的冷却方式有：循环风冷散热、循环液冷散热和制冷循环系统[9]。制冷循环系统能对冷却液温度控制和调节，可将有限空间内大热量及时散失掉[10]，其优点是噪音小、冷却效果好，此冷却方式在大功率固体激光器中得到了广泛应用[11]。本文为制冷循环系统冷却液提供一套高效的温度控制系统。冷却液采用去离子水和乙二醇的混合液，具有高导热率、温度分布均匀、高稳定性等特点[12]。冷却液在压力的作用下分别流经泵浦灯和激光晶体的侧面，可有效消散热量，提高光束质量和激光器性能[13]。