Optimalizovali jsme pohlcovač svazku pro vysoko-výkonné lasery

Heleně Picmausové ve spolupráci s ostatními členy ETS a BD týmu (Pavel Crha, Karolina Macúchová, Jan Heřmánek a Martina Řeháková) se podařilo výrazně vylepšit pohlcovač laserového svazku, který používáme pro laserový systém BIVOJ. Ten se řadí mezi vysoko-výkonné laserové systémy a je držitelem hned několika rekordů ve své třídě. Bylo na něm stabilně dosaženo energie 145 J v 10 ns trvajícím pulzu při opakovací frekvenci 10 Hz na vlnové délce 1030 nm, což se zatím nepodařilo žádnému jinému laseru na světě. Účinný a bezpečný pohlcovač svazku je tedy zákonitě nezbytnou součástí takto vysoko-výkonných laserových systémů, které operují nad prahem zničení většiny běžných optických elementů. Jeho účelem je, jak naznačuje jeho název, bezpečně absorbovat energii fotonů, které tvoří laserový svazek.

Optimalizaci provedla naše kolegyně pomocí numerické simulace v prostředí SOLIDWORKS Flow Simulation modulu, na bázi metody konečných objemů se strukturovanou výpočetní sítí. Konstrukce pohlcovače byla optimalizována ve dvou krocích s důrazem na vhodné charakteristiky proudového pole pro efektivní odvádění tepelné energie ze systému. Cílem bylo dosažení vysokého stupně turbulence, vířivosti a tepelného toku, spolu s minimalizací tlakových a rychlostních ztrát v proudu a zachováním vyrobitelnosti prvků sestavy.

Zatímco původní návrh umožňoval odvést za pomoci chladicí vody pouhých 540 W z celkových 1500 W, finální design odvádí pomocí chladicího media 1340 W. Vylepšený design vede k eliminaci hotspotů a téměř úplnému zamezení ohřevu okolního prostředí.

Více informací si můžete přečíst v tomto článku nebo posteru.