碟片式激光烧蚀微推力器靶盘优化：提升利用效率的关键

碟片式激光烧蚀微推力器（μLPT）是一种利用激光技术实现微小推力的装置，它通过精密聚焦的激光脉冲在特定靶盘上引发高温高压反应，从而产生可控的推进力。这一领域的研究因其结构紧凑、工作效率高等优势，在空间微推进技术中占据重要地位。 优化μLPT靶盘利用率的关键在于多个方面的控制和改进。首先，激光参数起着决定性作用，包括脉宽（τ）、波长（λ）和能量（E）。脉宽影响热量的集中程度，波长影响光子与工质的相互作用效率，能量则直接影响产生的冲量。优化这些参数有助于提高能量转换率和推力输出。 工质的选择对μLPT性能至关重要。金属工质因其高比冲和低冲量耦合系数适合一些应用场景，而聚合物工质虽然比冲较低，但冲量耦合系数较高，适用于追求高冲量的情况。含能工质通过化学反应释放能量，能进一步提升性能。选择合适的工质并理解其特性是优化的重要环节。 靶结构设计是另一个关键要素。它包括基底材质、约束结构和涂覆工艺，这些都会影响激光的能量分布和工质的喷射效果。例如，反射式激光烧蚀（块体靶）利用激光的反射，产生反向冲量，这可能需要不同的策略来平衡推力和能量损失。 供给系统则是确保μLPT连续工作的核心组件。对于液态工质，压力式供给是最常见的方式，通过精确控制液体的流量来避免不必要的角动量和保持光学系统的清洁。然而，黏度控制是关键技术，黏度过大可能导致堵塞，过小则会导致喷射不稳定和污染。 针对固态工质，如薄膜或约束型靶，需要考虑激光与材料的交互方式，以及如何实现稳定的能量传输和冲击力输出。设计时需兼顾材料的热传导、反射和吸收特性，以最大化能量转化为推力的效果。 碟片式激光烧蚀微推力器的靶盘利用率优化涉及多学科知识的融合，包括光学、热力学、材料科学、流体力学等多个领域。通过精确控制激光参数、选择合适的工质、优化靶结构设计和供给系统，可以显著提高μLPT的性能和效率，为未来的空间技术发展提供更强大的推动力。