优化碟片激光器冷却方案：提升高功率性能与降低成本

本文档深入探讨了高功率固体激光器的设计与研究，重点聚焦于碟片激光器增益晶体的冷却技术。随着碟片激光器在材料加工等领域展现出广阔的应用前景，提升其冷却效率对于实现更高的输出功率和光束质量至关重要。作者首先回顾了当前碟片激光器的研究背景，强调了其相对于传统棒状增益介质激光器的优势，如低热透镜效应、高亮度和电光转换效率等。 研究的主要目标是设计和优化碟片激光器的冷却系统，特别是寻找一种能有效替代现有直接或热沉水冲击冷却方案的技术。课题的挑战在于，随着泵浦功率的增加，需要更强的冷却能力来防止增益介质过热，同时还要控制温度均匀性，避免因热应力导致的损伤。 文章提及的国内外研究进展包括了高功率连续碟片激光器的发展，如2kW和8kW级别的产品，以及光纤耦合的高功率调Q碟片激光器。这些研究推动了冷却技术的需求升级，需要寻找新的解决方案，如采用金刚石导热技术，利用金刚石的极高导热性能，可以显著提高冷却效率，这一点在图1中有所展示，LED阵列金刚石被应用于实际冷却系统中。 作者计划将这些先进技术引入到激光器的冷却设计中，通过仿真模拟来验证改进方案的可行性和预期效果。最终的目标是开发出一个既能满足高功率需求，又能保证光束质量和降低成本的理想冷却方案。这种创新将有助于推动碟片激光器技术的进一步发展，扩大其在工业领域的应用范围。