Рожков ОСОБЕННОСТИ ОХЛАЖДЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ В ЛАЗЕРНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЯХ Рекомендовано редсоветом МГТУ им. <...> Р631 Особенности охлаждения оптических компонентов в лазерных излучателях: Учеб. пособие. <...> 3 ВВЕДЕНИЕ Лазерным излучателям как преобразователям энергии накачки в когерентное излучение с довольно ограниченным КПД свойственны значительные тепловые нагрузки как на основной компонент лазера – активную среду, так и на мощные элементы оптической накачки – лампы-вспышки и дуговые лампы непрерывного горения. <...> 1 показаны относительные потери на последовательных этапах преобразования электрической энергии накопителя (батареи конденсаторов) в энергию когерентного излучения импульсного твердотельного лазерного излучателя с цилиндрическим отражателем 4, концентрирующим испускаемый лампой-вспышкой 2 свет в активном стержне 3 (аналогичная раскладка потерь энергии приведена и на рис. <...> При этом практически вся исходная энергия накачки выделяется примерно в равных количествах в лампе-вспышке и активном стержне и, соответственно, должна быть от них отведена для обеспечения нормального функционирования лазерного излучателя; при этом активная среда как наиболее «теплочувствительный» элемент лазера должна охлаждаться в первую очередь. <...> В газоразрядных лазерах энергия накачки, как правило, подается непосредственно в активную среду (через соответствующие газоразрядные процессы – тлеющий или дуговой разряды), которая, однако, может охлаждаться как на месте (конвективно), так и путем прокачки, что наиболее часто реализуется в газоразрядных лазерных излучателях повышенной мощности [5, 6]. <...> Как известно, изменение температуры оптических элементов оптического квантового генератора (ОКГ) вследствие их нагрева в 4 5 Рис. <...> Относительное распределение потерь энергии (слева) на примере твердотельного лазера с оптической накачкой (схема справа): 1 – блок питания; 2 – лампа; 3 – лазерный стержень; 4 – отражатель <...>
Особенности_охлаждения_оптических_компонентов_лазерных_излучателей.pdf
УДК 621.375.826(075.8)
ББК 32.86-5
Р631
Рецензенты: А.П. Тимашов, С.И. Хоменко
Рожков О.В.
Р631
Особенности охлаждения оптических компонентов в лазерных
излучателях: Учеб. пособие.– М.: Изд-во МГТУ им.
Н.Э. Баумана, 2007. – 52 с.: ил.
ISBN 978-5-7038-3001-7
Рассмотрены физико-технические основы лазерных систем охлаждения
и особенности их практической реализации.
Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих проектирование
лазерных приборов и систем.
УДК 621.375.826(075.8)
ББК 32.86-5
ISBN 978-5-7038-3001-7
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ................................................................................................ 3
Введение ...................................................................................................... 4
1. СПОСОБЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
ЛАЗЕРОВ И ИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ...................................................... 6
1.1.Коэффициент теплообмена ............................................................ 6
1.2. Газовое охлаждение ...................................................................... 7
1.3. Контактный способ охлаждения .................................................. 8
1.4. Специфические особенности охлаждения лазерных
компонентов ............................................................................................... 8
2. ОСНОВЫ РАСЧЕТА СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ
ЛАЗЕРНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ................................................................... 9
2.1. Теплоотдача при вынужденном движении жидкости в каналах
охлаждения .................................................................................................. 9
2.2. Экспериментальное определение коэффициента теплообмена .... 12
3. ОХЛАЖДАЮЩИЕ СРЕДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ЛАЗЕРНОЙ
ТЕХНИКЕ .................................................................................................... 14
3.1. Газовые среды, применяемые в лазерных системах
охлаждения ................................................................................................. 14
3.2. Жидкостные среды для охлаждения лазерных компонентов ....... 15
4. ЛАЗЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ........................................... 19
4.1. Классификация лазерных систем охлаждения ........................... 19
4.2. Особенности устройства жидкостных систем охлаждения
лазеров .......................................................................................................... 21
4.3. Особенности эксплуатации жидкостных систем охлаждения ...... 29
4.4. Газовые системы охлаждения ...................................................... 37
4.5. Контактное охлаждение лазерных компонентов ........................ 44
Список литературы ..................................................................................... 49
51
Стр.51