第559章 冷却与功率(1/1)

首发：~第559章 冷却与功率

目前，常见的散热方式主要依赖于风冷与水冷技术，这两种方法广泛应用于民用产品之中，作为解决散热问题的基本手段。

然而江辰所着手研发的激光武器，其特性在于高功率与大能量密度。

这使得传统的风冷与水冷方案在应对其散热需求时显得力不从心，不仅效果受限而且在处理如此高强度的热量时表现不佳。

面对这种情况，江辰首先考虑到了微通道冷却技术，这是一项在芯片领域已得到广泛应用的先进技术。

该技术通过设计微米级别的通道作为换热器，巧妙地嵌入集管内部结构。

特别适合于需要大功率运行且热量密度极高的电子器件，能够有效提升其散热效能。

尽管微通道冷却技术在芯片散热方面已相当成熟，可显着提升激光发射器的散热表现，但对于江辰的项目而言，单一的散热方式仍显不足。

因此结合多种冷却机制将是达到最佳散热效果的关键。

在此背景下，帕尔贴效应成为了另一个值得期待的选项，即半导体制冷，又叫温差电制冷技术。

这一理论最早由物理学家帕尔贴提出，其基本原理在于，当在铜丝两端分别连接铋丝，并将这两根铋丝接入直流电源的正负两极后。

通电状态下会观察到一端温度上升而另一端温度下降的现象。

帕尔贴效应的实现，基于电荷载体在材料内部迁移时因能级差异而产生的吸热与放热效应，从而实现了无需传统制冷剂即可达到的制冷目的。

半导体制冷在的制冷小路不是很高，但是生在无运动部件，没有噪音，寿命长，可靠性高，作为微通道散热的辅助效果非常好。

另外考虑到这款激光发射器是用来作为舰载武器使用，那么还可以在辅以水冷散热作为补充。

三管齐下，江辰就不信搞定不了高功率激光发射器的散热问题。

半导体制冷技术实现起来相对直接简便，相比之下，微通道冷却技术则显得颇为复杂。

该技术凭借其卓越的换热效率而备受瞩目，但实施过程需在待散热设备上精密刻蚀出一系列微米级别的流体通道。

这一操作不仅会对设备的整体结构带来一定挑战，还极大地增加了加工制造的难度系数。

因此江辰必须对激光发射器的设计结构进行改进，以确保微通道技术的引入不会对激光束的质量产生任何负面影响。

设备结构很好解决让昊天不断的进行加工测试就行，接下来的关键便是选择合适的材料。

与功率较低的民用设备不同，江辰所追求的高能激光发射器旨在应对低空、慢速、小型飞行器等目标，因此在功率需求上存在着显着差异。

若以无人机为打击对象，50千瓦的功率便足以实现击落效果。

然而若目标是速度快的导弹，功率需求就提升至200千瓦以上，以确保足够的摧毁能力。

考虑到舰载武器在实际应用中可能面临多种复杂情况，加入功率切换功能显得尤为必要，以适应不同作战需求。

若以最大功率200千瓦来设计这款激光武器，其有效射程可达10公里左右。

在这一范围内，激光武器能够精准且有效地摧毁目标。

一旦距离超出此射程，由于激光束的发散、大气环境的干扰、目标物体的热特性及吸收率等多种因素的影响。

激光武器的打击效果将会大打折扣，难以达到预期。

由于激光生成的物理机制，增益介质选定为玻璃光纤，而基质材料对激光的特性、工作效率以及运行稳定性均起着至关重要的决定性作用。

若要使激光发射器所发射的激光能够有效摧毁目标，最优选择是生成中红外波段的激光。

通常情况下的激光发射器所产生的红外激光更多地被应用于造成目标失明或进行干扰，而并不适宜在军事作战环境中使用。

因此传统的石英玻璃基质因为具有较高的声子能量，无法支持中红外激光的有效传输，故而不适合作为基质材料。

相比之下，氟化物玻璃基质成为了一个更为理想的选择。

其声子能量较石英玻璃降低了一半，能够确保波长小于4微米的中红外激光在传输过程中的低损耗。

在确定了玻璃基质之后，如何合理配比掺杂材料成为了材料研发的核心问题。

掺杂材料中稀土离子的选择、配比及其浓度，将直接关乎激光器的增益效果和整体工作效率。

对于这一问题，目前尚缺乏行之有效的解决方案，为了达到激光武器所需的性能标准，只能通过不断的实验测试来摸索最佳配置。

江辰将这项机械式的任务完全委托给了昊天负责。

自己则全身心投入到发射器功率技术的研发工作中，因为无论是战术还是战略级别的激光武器，都对功率有着极高的要求。

在激光应用领域，那些常用于切割、焊接等工业用途的激光器，虽然被归类为高功率激光器，但其功率实际上也仅达到500毫瓦左右。

若想要将激光器的功率提升至千瓦级别，就需要进行深入的研究和大量的工作。

首先在于增大光纤的有效模场面积，并相应地减少光纤的长度。

然而在缩短光纤长度的同时，必须确保泵浦光能够得到充分的吸收，这是需要特别注意的问题。

其次还需要对光纤的设计进行全面的优化，提高光纤的孔径和长度也可以提高输出功率。

除此之外泵浦的功率与激光的输出功率之间存在着直接的正相关关系。

通过提高泵浦的功率，可以有效地减少激光在传输过程中的损耗，进而提升整体的输出功率。

完成上述几种设计优化就可以大幅度提高激光的功率。

如此一来达到30千瓦的最低激光武器功率不成问题，如果还想进一步提高功率，就需要对激光技术进行改进研发。

这也是江辰接下来的重任。