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脉冲半导体激光器端面抽运Nd:YAG晶体瞬态热分析

李隆 董武威 聂建萍 刘小建 史彭 许启明

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脉冲半导体激光器端面抽运Nd:YAG晶体瞬态热分析

    作者简介: 李隆(1972-),男,副教授,主要从全固态激光技术及其应用的研究 E-mail:lilong7211@126.com.
  • 基金项目:

    陕西省工业攻关资助项目(2008K05-15);西安建筑科技大学材料科学工程博士后流动站资助项目

  • 中图分类号: TN248.1

Transient thermal analysis of Nd:YAG crystal end-pumped by pulsed diode laser

  • CLC number: TN248.1

  • 摘要: 为了研究脉冲半导体激光器端面抽运激光晶体产生的热效应,对激光晶体瞬态温度场以及热形变场进行解析分析与计算。考虑到脉冲LD出射光具有超高斯分布,且Nd:YAG晶体热传导各向同性的特点,利用热传导Poission方程得到了超高斯分布脉冲LD端面抽运Nd:YAG晶体瞬态温度场以及热形变场的一般解析表达式,定量分析了单脉冲抽运过程中超高斯抽运光光斑半径及超高斯阶次、脉冲宽度对Nd:YAG晶体瞬态温场的影响以及准热平衡状态温度场的时变特性。结果表明,当脉冲LD端面抽运光具有3阶超高斯分布、抽运功率为80W、脉冲频率为100Hz、脉宽为200 s、钕离子掺杂质量分数为0.01的Nd:YAG晶体瞬态温度场随抽运脉冲呈现出周期性分布,准热平衡状态的温度在25.5℃到29.2℃之间成锯齿形周期分布;晶体抽运面的热形变量在0.13m和0.19m之间也呈现出周期性变化。该研究对于脉冲LD端面抽运全固态激光器热不敏谐振腔设计具有理论指导意义。
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-03-23
  • 录用日期:  2010-04-19
  • 刊出日期:  2011-01-25

脉冲半导体激光器端面抽运Nd:YAG晶体瞬态热分析

    作者简介: 李隆(1972-),男,副教授,主要从全固态激光技术及其应用的研究 E-mail:lilong7211@126.com
  • 1. 西安建筑科技大学理学院, 西安 710055;
  • 2. 西安建筑科技大学 材料科学与工程学院, 西安 710055
基金项目:  陕西省工业攻关资助项目(2008K05-15);西安建筑科技大学材料科学工程博士后流动站资助项目

摘要: 为了研究脉冲半导体激光器端面抽运激光晶体产生的热效应,对激光晶体瞬态温度场以及热形变场进行解析分析与计算。考虑到脉冲LD出射光具有超高斯分布,且Nd:YAG晶体热传导各向同性的特点,利用热传导Poission方程得到了超高斯分布脉冲LD端面抽运Nd:YAG晶体瞬态温度场以及热形变场的一般解析表达式,定量分析了单脉冲抽运过程中超高斯抽运光光斑半径及超高斯阶次、脉冲宽度对Nd:YAG晶体瞬态温场的影响以及准热平衡状态温度场的时变特性。结果表明,当脉冲LD端面抽运光具有3阶超高斯分布、抽运功率为80W、脉冲频率为100Hz、脉宽为200 s、钕离子掺杂质量分数为0.01的Nd:YAG晶体瞬态温度场随抽运脉冲呈现出周期性分布,准热平衡状态的温度在25.5℃到29.2℃之间成锯齿形周期分布;晶体抽运面的热形变量在0.13m和0.19m之间也呈现出周期性变化。该研究对于脉冲LD端面抽运全固态激光器热不敏谐振腔设计具有理论指导意义。

English Abstract

参考文献 (16)

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