Охлаждаемое лазерное зеркало
Изобретение относится к лазерной технике . Целью изобретения является увеличение стабильности зеркала и увеличение ресурса работы за счет снижения термодеформаций отражающего слоя при интенсивных поглощенных тепловых потоках порядка 0,5-1 Вт/см2. Использование: в мощных лазерных установках. Сущность изобретения: 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.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (505 6 02 В 5/08
ГОСУДАРСТВЕН1Ый КОМИТЕТ
IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
;я= 1
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4905397/10 (22) 26.11.90 (46) 15.08.92. Бюл. Ь 30 (71) Научно-исследовательский институт тепловых процессов (72) А.В.Бекренев, А.H. Голиков, В.Н. Гореликов, А,И.Полторакин и Л.Б.Челознов (56) Патент США f4 3932029, кл. 350-310, опублик. 1976.
Квантовая электроника, 1919, т. 6, М 12
Патент Великобритании ЬЬ 2181267, . кл. 6 02 В 5/08, 1981.
Проницаемые пористые материалы.
Справочник/Под ред. С.В.Белова. M.: Метуллургия, 1987, с. 266-273, Изобретение относится 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 для подвода и отвода хладагента.
Недостатком таких конструкций является наличие ограничения по снимаемому тепловому потоку, часто не удовлетворяющее разработчиков мощных лазеров. Увеличить коэффициент теплоотдачи можно либо увеличивая скорость течения хлэдагента, либо уменьшая сечение канала. И то и другое увеличивает перепад давления хладагента, что нежелательно вследствие . возможных деформаций зеркала. Для решения задачи необходимо резкое увеличение поверхности, с которой осуществляется теплосьем.
5U, 1755236 А1
2 (54) ОХЛАЖДАЕМОЕ ЛАЗЕРНОЕ ЗЕРКАЛО (57) Изобретение относится к лазерной технике. Целью изобретения является увеличение стабильности зеркала и увеличение ресурса работы за счет снижения термодеформаций отражающего слоя при интенсивных поглощенных тепловых потоках порядка 0,5-1 Вт/см, Использование: в мощных лазерных установках. Сущность изобретения: 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 обьемную пористость, чем промежуточный слой 1 ил, Это достигается 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 является обеспечение интенсивного и равномерного по площади зеркала теплоотвода от отражающего слоя, выполненного из компактного материала, в пористую подложку. Этот теплоотвод осуществляется в основном за счет теплопроводности, поэтому тепловое сопротивление зоны контакта должно быть минимально возможным. Недостатком известных конструкций охлаждаемых зеркал является отсутствие в них конструктивно-технологических решений, гарантирующих выполнение указанной задачи.
1755236
Целью изобретения является увеличе- значения приводит в дит к дополнительному (и иие стабильности формы зеркала и увеличе- нежелательному) пер ому перепаду температур по, а уменьшение снижает ние ресурса работы за счет снижения толщине зеркала, а уме термодеформаций отражающего слоя при площадь контактов что та в. что также ведет к росту интенсивных поглощенных тепловых пото- 5 температуры на пове хности ках(по я ка -1 т (р д 0,5 - кВт/см ), Поверхность контакта подложки с отрадля достижения укаэанной цели в изве- жающим слоем увеличив величивается при наличии стной конструкции охлаждаемого зеркала, промежуточного слоя слоя в силу его меньшей, содержащей корпус, отражающий металли- чем у подложки объемно ъемнои пористости. ий слой, промежуточный ческий слой, пористую подложку и систему 10 .Отражающий слой к соединены между собой подвода-отвода хладагента, пористая под- слой и подложка соедине у ионнои сварки в взкууложй выполнена из материала MP (метал- посредствойдйффузионн лорезина), а между ней и отражающим ме, После операциисварк и и варки промежуточный к имеют существенно больслоем (из компактного металла) установлен слой и подложка имеют с б ном состоянии прочность промежуточный слой из того же вещества, 15 шую, чем в начальномсост я, что нео ходимо для что и отражающий слой, причем толщина и теплопроводность чт б промежуточного слоя д и диаметр d прово- функционировайия зеркала. лочной спирали материала МР связаны со- На чертеже приведена
f1 p 88+8H8 K0HCTpfKQ отношением д - а обьемн я предлагаемого охлаждаемого зеркала.
8 20 Охлаждаемое лазерное зеркало содерпористость промежуточного слоя меньше жит корпус 1, отражающий металлический чем у пористой подложки. Отражающий слой 2 из компактного материала, соединенслой, промежуточный слой и пористая под- ный посредством диффузион узионнои сварки с ложка соединены междусобой посредством пористым промежуточным слоем 3 из того диффузионной сварки в вакууме. 25 же вещества, что и отражающий слой 2, ко-.
Выбор материала MP для пористой под- торый в свою очередь диффуэионно приваложки обеспечивает благодаря механиче- рен к пористой подложке 4, имеющей ским свойствам MP (легкость получения большую объемную пористость, чем проме.упругопластичных деформаций) при прило- жуточный слой 3. В корпусе 1 размещена жении небольшого давления хороший кон- 30 система 5 подвода и- отвода хладагента к такт с промежуточным слоем при пористой подложке 4. сохранении необходимой для охлаждения При подаче охлаЖдающей жидкости во аемого зеркала зеркала объемной пористости. Кроме того, входной коллектор охлаждаемого материал МР технологичен, не требует для она через каналы системы подвода хладасвоего создания специализированйых про- 35 гента, расположенные равномерно по плоуп ет в пористую изводств и тем самым облегчает изготовле- щади зеркала, поступает в ниеохлаждаемыхэеркал, s подложку4ипромежуточныйслойЗ,ВКоТоПосле проведения операции прессова- рые с другой стороны подводится эа счет ния на поверхности материала МР имеются теплопроводности тепловой поток от отранеоднородности, которые определяются 40 жающего слоя 2. диаметром проволочной спирали d, иэ кото- Теплосъем"осуществляется на развитой рой выполнена MP. Поэтому прямое соеди- поверхности пористой структуры. Нагретый нение МР с компактным отражающим хладагентвыводитсяиззеркалачереэпорислоем дает точечные контакты, суммарная стую подложку 4 и каналы системы 5 отвода площадь: которых недостаточна для эффек- 45 хладагента.. тивного отвода тепла в пористую пбдложку. Испытания модели предлагаемого охУстановка между подложкой и компактным лаждаемого зеркала в лазерном луче покаматериалом промежуточного слоя резко зали, что оно остается работоспособным увеличивает площадь контактов. Объем по- (термодеформации зеркальной поверхнористого-слоя расчитан так, чтобы при соеди- 50 сти остаются в пределах нормы) при е и с подложкои этот слой заполнял вых потоках в 2-3 раза выше, чем для зеркал неровности ее йоверхности, дополняя ее до известных конструкций. плоскости, Поэтому толщина этого слоя д Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я . связана с диаметром проволочной спирали Охлаждаемое лазерное зеркало, содерdуказанным соотношением,,которое пол- 55 жащее корпус, отражающий металлический учается исходя из геометрии контакта по- слой, пористую подложку, систему подвода верхности MP в виде плотно уложенных и отвода хладагента, о т л и ч а ю щ e e c я спиралей диаметра б с плоским отражаю- тем, что, с целью улучшения стабильности щим слоем. Увеличение д от расчетного формы зеркала и увеличения ресурса его работы за счет снижения термодеформаций
1755236
Составитель 8.Гореликов
Техред M. Моргентал Корректор С.Пекарь
Редактор Н.Горват
Заказ 2892 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
5 отражающего слоя при интенсивных тепловых потоках, подложка выполнена из металлорезины, а между отражающим слоем и подложкой расположен промежуточный пористый слой из того же вещества, что и отражающий слой, и обьемной пористостью меньшей, чем у материала подложки, при6 чем толщина промежуточного слоя (д) и диаметр {d) проволочной спирали металлорезины связаны соотношением
d (4-д)
5 8
