SU1755236A1 - Охлаждаемое лазерное зеркало - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к лазерной технике . Целью изобретени   вл етс  увеличение стабильности зеркала и увеличение ресурса работы за счет снижени  термодеформаций отражающего сло  при интенсивных поглощенных тепловых потоках пор дка 0,5-1 Вт/см2. Использование: в мощных лазерных установках. Сущность изобретени : зеркало содержит корпус, отражающий металлический слой из компактного материала, соединенный посредством диффузионной сварки с пористым промежуточным слоем из того же вещества, что и отражающий слой, который диффузионно сварен с пористой подложкой, имеющей большую объемную пористость, чем промежуточный слой. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к лазерной технике , к силовой оптике мощных лазерных установок.

Известны многочисленные конструкции охлаждаемых лазерных зеркал, содержащие корпус, отражающий металлический слой, подложку, в которой выполнены каналы дл  подвода и отвода хладагента.

Недостатком таких конструкций  вл етс  наличие ограничени  по снимаемому тепловому потоку, часто не удовлетвор ющее разработчиков мощных лазеров. Увеличить коэффициент теплоотдачи можно либо увеличива  скорость течени  хладагента, либо уменьша  сечение канала. И то и другое увеличивает перепад давлени  хладагента, что нежелательно вследствие возможных деформаций зеркала. Дл  решени  задачи необходимо резкое увеличение поверхности , с которой осуществл етс  теплосъем.

Это достигаетс  применением в качестве подложки зеркала пористых структур.

Известны конструкции зеркал, содержащие корпус, отражающий слой, подложку , систему подвода-отвода хладагента, в котором подложка выполнена из пористого материала. Основной трудностью, при создании таких зеркал  вл етс  обеспечение интенсивного и равномерного по площади зеркала теплоотвода от отражающего сло , выполненного из компактного материала, в пористую подложку. Этот теплоотвод осуществл етс  в основном за счет теплопроводности , поэтому тепловое сопротивление зоны контакта должно быть минимально возможным. Недостатком известных конструкций охлаждаемых зеркал  вл етс  отсутствие в них конструктивно-технологических решений, гарантирующих выполнение указанной задачи.

(Л СП

го

Сл)

сь

Целью изобретени   вл етс  увеличе- ние стабильности формы зеркала и увеличение ресурса работы за счет снижени  термодеформаций отражающего сло  при интенсивных поглощенных тепловых потоках (пор дка 0,5 -1 кВт/см ).

Дл  достижени  казанной цели в известной конструкции охлаждаемого зеркала, содержащей корпус, отражающий металлический слой, пористую подложку и систему подвода-отвода хладагента, пориста  подложки выполнена из материала МР (метал- лорезина), а между ней и отражающим слоем (из компактного металла) установлен промежуточный слой из того же вещества, что и отражающий слой, причем толщина промежуточного сло  д и диаметр d проволочной спирали материала МР св заны со- d (4-лг)

отношением 6

8

, а объемна 

пористость промежуточного сло  меньше чем у nopncYou подложки. Отражающий слой, промежуточный слой и пориста  подложка соединены между собой посредством диффузионной сварки в вакууме.

Выбор материала МР дл  пористой подложки обеспечивает благодар  механическим свойствам МР (легкость получени  упругопластичных деформаций) при приложении небольшого давлени  хороший контакт с промежуточным слоем при сохранении необходимой дл  охлаждени  зеркала объемной пористости. Кроме того, материал МР технологичен, не требует дл  своего создани  специализированных производств и тем самым облегчает изготовление охлаждаемых зеркал.а

После проведени  операции прессовани  на поверхности материала МР имеютс  неоднородности, которые определ ютс  диаметром проволочной спирали d, из которой выполнена МР. Поэтому пр мое соединение МР с компактным отражающим слоем дает точечные контакты, суммарна  площадь которых недостаточна дл  эффективного отвода тепла в пористую подложку. Установка между подложкой и компактным материалом промежуточного сло  резко увеличивает площадь контактов. Объем пористого сло  расчитан так, чтобы при соединении с подложкой этот слой заполн л неровности ее поверхности, дополн   ее до плоскости. Поэтому толщина этого сло  5 св зана с диаметром проволочной спирали d указанным соотношением, которое получаетс  исход  из геометрии контакта поверхности МР в виде плотно уложенных спиралей диаметра d с плоским отражающим слоем. Увеличение д от расчетного

значени  приводит к дополнительному (и нежелательному) перепаду температур по толщине зеркала, а уменьшение снижает площадь контактов, что также ведет к росту температуры на поверхности зеркала.

Поверхность контакта подложки с отражающим слоем увеличиваетс  при наличии промежуточного сло  в силу его меньшей, чем у подложки объемной пористости.

0 Отражающий слой, промежуточный слой и подложка соединены между собой посредством диффузионной сварки в вакууме . После операции сварки промежуточный слой и подложка иеют существенно боль5 шую, чем в начальном состо нии прочность и теплопроводность, что необходимо дл  функционировани  зеркала.

На чертеже приведена конструкци  предлагаемого охлаждаемого зеркала.

0 Охлаждаемое лазерное зеркало содержит корпус 1, отражающий металлический слой 2 из компактного материала, соединенный посредством диффузионной сварки с пористым промежуточным слоем 3 из того

5 же вещества, что и отражающий слой 2Г который в свою очередь диффузионно приварен к пористой подложке 4, имеющей большую объемную пористость, чем промежуточный слой 3. В корпусе 1 размещена

0 система 5 подвода и- отвода хладагента к пористой подложке 4.

При подаче охлаждающей жидкости во входной коллектор охлаждаемого зеркала она через каналы системы подвода хлада5 гента, расположенные равномерно по площади зеркала, поступает в пористую подложку 4 и промежуточный слой 3, в которые с другой стороны подводитс  за счет теплопроводности тепловой поток от отра0 жающего сло  2.

Теплосьем осуществл етс  на развитой поверхности пористой структуры. Нагретый хладагент выводитс  из зеркала через пористую подложку 4 и каналы системы 5 отвода

5 хладагента.

Испытани  модели предлагаемого охлаждаемого зеркала в лазерном луче показали , что оно остаетс  работоспособным (термодеформации зеркальной поверхно0 сти остаютс  в пределах нормы) при тепловых потоках в 2-3 раза выше, чем дл  зеркал известных конструкций.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Охлаждаемое лазерное зеркало, содер5 жэщее корпус, отражающий металлический слой, пористую подложку, систему подвода и отвода хладагента, отличающеес  тем, что, с целью улучшени  стабильности формы зеркала и увеличени  ресурса его работы за счет снижени  термодеформаций

   отражающего сло  при интенсивных тепловых потоках, подложка выполнена из метал- лорезины, а между отражающим слоем и подложкой расположен промежуточный пористый слой из того же вещества, что и от- ражающий слой, и обьемной пористостью меньшей, чем у материала подложки, причем толщина промежуточного сло  ( 6) и диаметр (d) проволочной спирали металло- резины св заны соотношением

   . d (А-л)/ О .