采用相变致冷技术的激光反射镜结构

报导了一种采用相变致冷技术的激光反射镜新结构.这种结构的新特点在于,正支望远镜式虚共焦非稳腔凸镜的内部采用了螺旋状冷却沟道,填充用以保持反射镜温度恒定的固-液相变物质.当激光入射到反射镜表面时,反射镜温度上升,通过接触传热,相变物质的温度也开始上升.当相变物质的温度达到相变点时,相变物质开始熔化,温度保持不变,并继续从反射镜吸收热量,从而使镜面温度恒定于一个很小的范围;当出光结束后,反射镜温度降低,相变物质开始凝固,通过反射镜放出热量,以备下一个周期循环使用.整个过程不需要人为的干涉,也使反射镜省却了额外的辅助冷却设备.相变致冷反射镜结构简单,可以和晶体输出窗口制成一体,去掉了传统虚共焦非稳腔中用于输出耦合的45°刮刀镜,获得高光束质量的激光同轴输出.数值计算表明,当引入相变致冷方式冷却凸反射镜后表面时,反射镜的温度场等温线向轴向弯曲,说明反射镜中心冷却效果良好,而局部最高温度则由44°C降为33°C,从而大大降低了反射镜的热吸收变形.实验表明,采用相变致冷技术后,在激光连续照射10 s后,镜面总变形量铜镜由1.4 μm降为约0.27 μm,而硅镜则由1.1 μm降为0.4 μm,取得了良好的冷却效果.(PC6)