翻译部分Atomic Rockets网站的内容不过是机翻,但

最好的数字来自伊特比姆纤维激光器。它们具有更宽的波长带,可泵送 850 至 1000 nm(占发射器输出的 10.1%),并将其转换为 1060 nm 激光,效率非常高(90%)。它将使发射器的有效功率密度为 23.4 kW/kg。更重要的是,我们有在 773K 下运行的示例。
受人尊敬的Thorlabs制造商提供有关光纤激光器本身的信息。它们可以连续处理 2.5 GW/m=2,在销毁前可高达 10GW/m=2。其最大的LMA-20核心似乎能够处理38千瓦/千克的泵送功率。它远非极限。
根据这个实验提供的数字,我们估计仅光纤激光器就为95kW/kg。另一个源物上,在聚合物包层以 473K 熔化之前,其效率为 84% 的热负载受限光纤激光器的功率密度为 695 kW/kg。
我们可以尝试估计光纤激光器的整体功率密度
100 kW/kg 反应器用于加热 23.4 kW/kg 发射器,其中衍射光栅滤光片滤光片 90% 的输出,以 90% 的效率和可忽略不计的质量送入光纤激光器中。废热由 1mm 厚的碳纤维面板处理,其功率密度为 20.2 kW/kg。
总共,这给了我们11千瓦/千克后,我们包括相同的处罚之前。
如果将黑体发射器的光线引导到光纤激光器的窄芯中太难了,那么可以使用一个简单的激光晶体。这不太可能,因为它已经这样做,即使在高辐射环境。
Nd:YAG,从几乎完全透明的约束中解放出来,可以达到良好的性能。它可以维持789K的温度
我们知道,Nd:YAG 在通过非常强烈的808nm 光泵送产生 1064nm 光束时可以达到出色的效率,达到 62%。希望这种效率在拉晶晶体的730至830nm吸收带中保持。
我们知道,Nd:YAG 在通过非常强烈的808nm 光泵送产生 1064nm 光束时可以达到出色的效率,达到 62%。希望这种效率在拉晶晶体的730至830nm吸收带中保持。
一个3000K的黑体发射器释放6%的能量在这个频段。在 20 kg/m=2 时,功率密度为 13.8 kW/kg。我们将切断10%,由于涉及的过滤和内部光学损失。
和以前一样,激光晶体本身可以自行处理足够的泵送功率,其质量可以忽略不计。
在 789K 下运行的散热器需要碳纤维面板。他们将管理22千瓦/千克的功率密度。
乐观地,我们可以预期功率密度为3.7千瓦/千克(降低15%)当我们包括所有必要的组件。超高温黑体泵送激光器
我们必须提高黑体发射器的温度。它可以在整个光谱中辐射更多的能量,并集中于较窄的较短波长选择中。
实体表面不足。为了超越4000K的温度,我们必须考虑液体、气体甚至等离子体黑体发射器。这就要求我们放弃传统的固体燃料反应堆,看看更极端的设计。
不过,要获得一种协同作用。如果允许光线从反应堆中逸出,核燃料也可以充当黑体发射器。
让我们考虑两种非常高到超高温的反应堆设计,可以做到这一点:一个420万液体铀芯,一个气体层保护的透明石英窗和一个19,000K气态铀氟化物"灯泡"反应堆。
对于每个设计,我们将尝试找到一个合适的激光,使最好的利用黑体频谱可用。
4200K:
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