Оптические холодильники как полностью твердотельная, безвибрационная активная технология низкотемпературного охлаждения имеют важные перспективы применения в областях космических исследований и квантовых точных измерений. Оптические холодильники с параллельной структурой могут дополнительно повысить охлаждающую мощность для удовлетворения больших тепловых нагрузок, однако управление дополнительной флуоресцентной тепловой нагрузкой становится ключевой задачей. В данной статье рассматривается проектирование тепловых соединений для оптических холодильников с параллельной структурой. В выборе материалов на основе теплопроводности и совместимости теплового расширения был определён MgF₂ как материал для теплового соединения. В конструктивном проектировании целью является управление флуоресценцией посредством совместного действия геометрической оптической регулировки и поверхностного рассеяния, на основании чего предложено 6 конфигураций тепловых соединений. На этой основе проведено систематическое оценивание влияния различных структур и состояний поверхности посредством оптического моделирования, используя коэффициенты выхода флуоресценции и мощность флуоресценции, достигающей холодного конца, в качестве количественных показателей. Результаты показывают, что повышение шероховатости поверхности в целом улучшает способность всех структур к выходу флуоресценции и уменьшает дополнительную тепловую нагрузку; среди них геометрические конструкции с лучшими показателями при большей шероховатости достигают минимального коэффициента выхода флуоресценции 0,013, что подтверждает эффективное взаимодействие геометрического дизайна и стратегии поверхностного рассеяния. Данное исследование предоставляет системный метод моделирования и чёткие основы оптимизации проектирования тепловых соединений для оптических холодильников с параллельной структурой и имеет важное теоретическое и инженерное значение для подавления флуоресцентной тепловой нагрузки и повышения чистой охлаждающей мощности системы.

лазерное охлаждение твердых материалов;оптический холодильник;тепловое соединение;двухкристаллическое охлаждение;оптическое моделирование