基于微通道散热的板条激光放大器热仿真分析

来源：激光与红外杂志2024年第3期北京时间：

作者：吴頔

单位：1.河北工业大学 先进激光技术研究中心,天津 300401；2.河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401；3.国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室,安徽 合肥 230037；4.电磁空间安全全国重点实验室,天津 300308；

摘要：众所周知,热效应是限制大功率高能量激光器发展的一大瓶颈,在高能激光产生的过程中伴随着大量的废热产生,影响高能量激光器的光束质量甚至会影响其正常工作。为了保证高能量激光器的稳定运作并研究其工作物质的散热过程中的热分布状态,本文建立了一种用于高能Zig Zag板条激光放大器的双端入水微通道散热模型,利用CFD模拟仿真软件在额定工况下对微通道与空腔热沉进行散热对比,还研究了模型的可变参量:通道高度、翅片厚度,以及水流量对于散热性能的影响。模拟研究发现本文提出的微通道热沉冷却效果优于全腔水冷效果,微通道热沉将晶体表面最高温差控制在4℃以内,表面温度也降低了32；同时在压降允许范围内优化通道参数能再将冷却效果提升10,实现增益介质分布式高效散热。

关键词：大功率高能量;板条激光放大器;微通道热沉;冷却效果;CFD

基金资助：国家自然科学基金项目(No.62005074)；国防基础科研计划项目(No.JCKY2023230C010)；河北省自然科学基金项目(No.F2021202002)资助。