광학 냉각기는 완전 고체형이며 진동이 없는 능동 저온 냉각 기술로서, 우주 탐사 및 양자 정밀 측정 등 분야에서 중요한 응용 전망을 가지고 있다. 병렬 구조의 광학 냉각기는 냉각 출력을 더욱 향상시켜 더 큰 열 부하 요구를 충족할 수 있지만, 이로 인해 발생하는 형광 추가 열 부하 관리도 핵심 과제가 되고 있다. 본 논문은 병렬 구조 광학 냉각기를 대상으로 핵심 열전달 부품인 열 연결부 설계에 주목하였다. 재료 선택에서는 열전도율과 열 팽창 매칭성을 기반으로 MgF₂를 열 연결 재료로 결정하였다. 구조 설계에서는 기하학적 광로 조절과 표면 산란의 협동 작용을 통해 형광을 관리하는 것을 목표로 하여 이에 따라 6가지 열 연결 구조를 제안하였다. 이를 기반으로 광학 시뮬레이션을 통해 형광 탈출 계수와 냉각 지점에 도달하는 형광 파워를 정량적 지표로 하여 다양한 구조와 표면 상태의 영향을 체계적으로 평가하였다. 결과는 표면 거칠기 증가가 모든 구조의 형광 탈출 능력을 일반적으로 향상시키고 추가 열 부하를 감소시킬 수 있음을 보여주었다; 그중 높은 거칠기에서 가장 우수한 기하학적 구조는 형광 탈출 계수가 최소 0.013에 달하며, 기하학적 설계와 표면 산란 전략의 협동 유효성을 입증하였다. 본 연구는 병렬 구조 광학 냉각기의 열 연결 설계에 대한 체계적인 시뮬레이션 방법과 명확한 최적화 근거를 제공하며, 형광 열 부하 억제와 시스템 순 냉각 출력을 향상시키는 데 중요한 이론적 및 공학적 의의를 가진다.

고체 재료 레이저 냉각;광학 냉각기;열 연결;이중 결정 냉각;광학 시뮬레이션