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束流收集器Beam Dump
150k-W超高功率光束吸收器

150k-W超高功率光束吸收器/收集器/光束阻挡器Beam dump

BND-150K-X120 是一款水冷式光束收集器(Beam dump)用于遮挡连续波(CW)或脉冲激光。可有效吸收0 - 150 kW 光功率的光束,吸收率高达99.86% ,波长涵盖0.19-20 μm ,最大平均功率密度可达20 kW/cm² 。

一、主要特点

水冷

大孔径直径120mm

150k-W超高功率

高损伤阈值

二、产品参数

型号BND-150K-X120
光谱范围0.19-20 μm
最大功率0 - 150 kW
吸收率99.86%
口径Φ120 mm
最大平均功率密度20 kW/cm²
冷却方式水冷
冷却水流>80L/min 满功率
尺寸539×350×182 mm
注意事项为避免收集器受损坏,对入射光束照射位置与倾斜角度提出如下要求:
①入射光束中心应照射在探头锥体中心,最大位置偏移量不超过光斑直径的1/4
②入射光束最大倾斜角度±5°

三、光束收集器Beam dump

光束收集器Beam dump是一种用于吸收光束的光学元件,主要用于把残余光能量转化为热,防止反射杂光干扰光路、损伤设备与人眼。光束收集器的主要设计考虑因素通常包括控制和减少背向反射和散射,以及散发吸收产生的热量。对于低功率系统和要求不高的应用,该器件可以非常简单,但高功率光束收集器通常需要更复杂的结构来避免背向反射、过热或过大的噪声。

高功率激光束的光束收集器必须耗散大量功率,这些功率会转化为热量。

对于数瓦以下的功率,通常在吸收体上附加某种散热鳍片即可满足需求,其可通过空气对流与热辐射两种方式释放热量。但需注意,光束收集器在运行过程中可能变得相当烫手,有时温度会超过 100 °C。

功率显著增大(数百瓦)时,可采用风扇冷却装置进行耗散。缺点除成本高外,还包括可能产生干扰性的气流与振动。

对于更高功率(数千瓦),可采用水冷式光束收集器。运行涉及额外提供冷却水等。

在极端情况下,吸收需分布于更大的体积内。一种可能的解决方案是在水箱中吸水,并添加物质以获得适当的吸收量。

高能量脉冲,即使平均功率处于允许范围内,也可能损坏光束收集器!

无论如何,不应将高功率光束射入光斑半径过小的光束收集器,否则会导致过高的光强。对于调 Q 激光器产生的高能脉冲光束而言尤其如此。此类脉冲可能引起吸收体材料的烧蚀或其他形式的退化。因此,光束收集器的规格除平均功率限值外,还可能包含对脉冲允许能量密度(单位 J/cm²)的限制。

对于脉冲光束,相关的损伤阈值通常表示为吸收体的能量密度或光强阈值,其在很大程度上取决于吸收体为表面涂层还是体吸收。体吸收或陶瓷材料可承受比标准黑色表面涂层高得多的峰值光强,后者在高能脉冲下易烧蚀并产生粉尘、致使性能退化。

在选择光束收集器时,必须区分平均功率额定值、允许功率密度与脉冲能量密度;一台额定用于千瓦级连续波运行的器件仍可能被低平均功率的脉冲光束损坏。

对于水冷装置,应检查与冷却剂接触的材料(例如铜与铝)是否与中央冷水回路兼容,否则原电池作用可能导致腐蚀。

四、常见问题

1、什么是光束收集器Beam dump?

Beam dump光束收集器是一种用于安全吸收多余光束(通常来自激光器)光功率的装置。它常用于激光安全保护,或用于阻挡杂散的寄生光束。

2、光束收集器Beam dump与光束快门有何区别?

光束收集器会永久吸收光束,必须物理移除以解除对光路的阻挡。相比之下,光束快门是一种可切换装置,可激活以阻挡光束,也可停用以使其通过。

3、光束收集器Beam dump与普通光束阻挡器有何不同?

普通光束阻挡器主要吸收入射光。光束手机则是一种更复杂的设计,通常采用锥形或腔体结构,以尽量减少从装置反射或散射回来的光。

4、高功率激光用的光束收集器如何冷却?

对于数瓦以下的功率,通常采用带散热片的被动冷却。对于数百瓦的功率,使用风扇冷却;而对于千瓦级功率,则必须采用水冷以散去热量。

5、光束收集器上的光斑尺寸为何重要?

较小的光斑尺寸会导致较高的光强或能量密度。这可能超过吸收体材料的损伤阈值,引起退化或烧蚀,尤其是在高能脉冲情况下。