高功率端面冷却片状Yb:YAG激光器水冷结构设计

蒋新颖; 郑建刚; 严雄伟; 段文涛; 李明中; 於海武; 张永亮; 单小童

doi:10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.015

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

高功率端面冷却片状Yb:YAG激光器水冷结构设计

蒋新颖 , 郑建刚 , 严雄伟 , 段文涛 , 李明中 , 於海武 , 张永亮 , 单小童

文章导航 > 激光技术 > 2011 > 35(5): 629-631

引用本文:

Citation:

高功率端面冷却片状Yb:YAG激光器水冷结构设计

1.
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 绵阳 621900

作者简介: 蒋新颖(1979-)，女，硕士，助理研究员，主要从事高功率固体激光技术研究。Email:noveltymm@126.com.

中图分类号: TN248.1

Structural design of the water cooling system in a high power end cooled Yb:YAG slab laser

1.
Research Centre of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China
CLC number: TN248.1

摘要: 为了实现高功率Yb:YAG激光器的高效冷却,对大口径片状Yb:YAG激光器的水冷结构进行了设计,采用有限元方法对该结构的传热效果进行了数值模拟,得到了该结构的表面对流传热系数、换热面的温度分布等参量。结果表明,该设计可以得到均匀的传热系数分布和温度分布,传热系数达到1.8104W/(m2K),介质表面温差在1K以内,换热效果良好。
- 激光技术 /
- 对流换热 /
- 高功率激光器 /
- 传热系数 /
- 温度分布
Abstract: In order to achieve a high cooling efficiency of a high power Yb:YAG laser, its water cooling structural was designed, and the heat transfer effect of this structure was simulated by means of finite element method. Surface coefficient of heat transfer and the temperature distribution on the heat exchange surface were obtained. The results indicate that the distribution of the transfer coefficient and the temperature is uniform distribution in this structure. The coefficient of heat transfer reached 1.8104W/(m2K) and the temperature difference on the surface was less than 1K, which indicate a good heat transfer effect.
- laser technique /
- heat convection /
- high power laser /
- coefficient of heat transfer /
- temperature distribution

[1]	SIEBOLD M,HEIN J,WANDT C,et al.High-energy,diodepumped nanosecond Yb:YAG MOPA system[J].Optics Express,2008,16(6):3674-3679.
[2]	ARMSTRONG J P,BAYRAMIAN A J,CAMPBELL R W,et al.High energy hybrid fiber-Yb:SFAP laser with dynamic spectral and temporal pulse shaping[C] //The Conference on Laser and Electro-Optics/The Quantum Electronics and Laser Science.San Jose,USA:OSA,2008:CThFF5 1-2.
[3]	YAO Zh Y,JIANG J F,TU B,et al.1.5kW laser diod-epumped Nd:YAG disk laser[J].Chinese Journal of Lasers,2007,34(1):35-38(in Chinese).
[4]	YU H W,XU M J,DUAN W T,et al.Research progress of laser drivers for intertial fusion energy[J].Laser Optoelectronics Progress,2006(9):55-62(in Chinese).
[5]	BOURDET G L,YU H W.Longitudinal temperature distribution in an end-pumped solid-state amplifier medium:application to a high average power diode pumped Yb:YAG thin disk amplifier[J].Applied Optics,2007,46(23):6033-6041.
[6]	BAHBAH S,ALBACH D,CHANTELOUP J C,et al.Gain thermal distorsion investigation on the Yb:YAG diode pumped Lucia oscillator[C] //The Conference on Lasers and Electro-Optics/The Quantum Electronics and Laser Science.San Jose,USA:OSA,2008:CFQ3 1-2.
[7]	DUAN W T,JIANG X Y,JIANG D B,et al.10Hz joule- class laser diode end-pumped V-shape water-cooled Yb:YAG oscillator[J].Chinese Journal of Lasers,2010，37(1):44-48(in Chinese).

[1]	张耀宁 , 库耕 , 张小莉 , 杜泽明 , 程祖海 . 高功率CO2激光作用下硅镜热畸变的动态过程研究. 激光技术, 1998, 22(2): 116-118.
[2]	韩晏生 , 李晓元 . 高功率CO2激光器换热性能的研究. 激光技术, 1995, 19(5): 276-279.
[3]	郭云霄 , 巩马理 , 薛海中 , 李晨 , 闫平 , 柳强 , 陈刚 . 激光侧抽运晶体温度分布的非均匀发热模型计算. 激光技术, 2007, 31(3): 238-241.
[4]	陆靖 , 孙文磊 , 陈子豪 , 邢学峰 , 杨凯欣 , 周浩南 , 刘德明 . 热作模具表面激光熔覆H13的数值模拟及实验研究. 激光技术, 2023, 47(4): 558-564. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.04.018
[5]	沈鸿元 , 张戈 , 黄呈辉 , 位民 , 陈振强 . 运转过程单斜晶系激光晶体的温度分布. 激光技术, 2002, 26(4): 244-245,249.
[6]	翟群 , 吕百达 , 杨成龙 . 二极管泵浦板条激光介质的二维温度和应力分布. 激光技术, 1998, 22(4): 231-235.
[7]	丘军林 . 高功率激光器的光束质量及其对激光加工的影响. 激光技术, 1994, 18(2): 86-91.
[8]	吕海兵 , 赵松楠 , 严鸿维 , 王韬 , 晏良宏 . 用于高功率激光放大器的单层宽谱增透膜. 激光技术, 2016, 40(1): 38-41. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.01.009
[9]	田国周 , 欧群飞 , 钟鸣 , 叶大华 , 吕百达 . 2kJ高能量钕玻璃激光器的热管理技术分析. 激光技术, 2007, 31(3): 253-256.
[10]	陈根余 , 张均 , 张屹 , 赵智 . 等离子体温度分布测量方法的研究. 激光技术, 2008, 32(2): 137-139.
[11]	成华 , 屈乾华 , 吕百达 , 钟鸣 . 热容型钕玻璃棒状激光器特性的理论研究. 激光技术, 2005, 29(4): 347-349,353.
[12]	盛大成 , 巩马理 , 柳强 , 李晨 . 角抽运板条固体激光器热效应的分析. 激光技术, 2006, 30(1): 86-89.
[13]	陈吉欣 , 隋展 , 陈福深 , 刘志强 . 掺Yb3+双包层光纤激光器的热效应分析. 激光技术, 2006, 30(3): 268-270.
[14]	涂胜 , 曹三松 , 田立君 , 黄燕琳 , 邓翠 , 王莉 , 王国帅 , 赖厚川 . 板条固体激光器的一种热物理模型. 激光技术, 2019, 43(3): 314-317. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.03.005
[15]	唐芳 , 牛燕雄 , 张雏 , 陈燕 , 姜楠 , 杨海林 . 激光辐照皮肤组织的热效应解析计算研究. 激光技术, 2008, 32(5): 542-544.
[16]	马服辉 , 石佑敏 , 姜伯晨 , 王正义 , 梅璐 , 朱玉广 . 石墨转化纳米金刚石相变分子动力学模拟研究. 激光技术, 2023, 47(6): 860-865. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.06.019
[17]	赵建荣 , 李春金 , 杨仕润 . USED CARS测量对撞式扩散火焰的温度分布. 激光技术, 1997, 21(4): 218-222.
[18]	方爱平 , 楼祺洪 , 董景星 , 魏运荣 , 李铁军 . LD侧泵浦Nd：YAG板状介质温度特性的理论研究. 激光技术, 2003, 27(3): 248-250.
[19]	岳建堡 , 李波 , 王海林 , 王智用 , 李杰雄 . 轴快流CO₂激光器翅片管换热器强化换热研究. 激光技术, 2017, 41(5): 626-631. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.05.002
[20]	崔文超 , 郭瑞民 , 王德发 , 董贺伟 . 分布反馈激光器温度与电流控制研究. 激光技术, 2019, 43(4): 437-441. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.04.001

点击查看大图

计量

文章访问数: 3739
HTML全文浏览量: 581
PDF下载量: 761
被引次数: 0

高功率端面冷却片状Yb:YAG激光器水冷结构设计

作者简介: 蒋新颖(1979-)，女，硕士，助理研究员，主要从事高功率固体激光技术研究。Email:noveltymm@126.com

1. 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 绵阳 621900

收稿日期: 2010-11-03
录用日期: 2011-01-06
网络出版日期: 2011-09-25

关键词:

摘要: 为了实现高功率Yb:YAG激光器的高效冷却,对大口径片状Yb:YAG激光器的水冷结构进行了设计,采用有限元方法对该结构的传热效果进行了数值模拟,得到了该结构的表面对流传热系数、换热面的温度分布等参量。结果表明,该设计可以得到均匀的传热系数分布和温度分布,传热系数达到1.8104W/(m2K),介质表面温差在1K以内,换热效果良好。