LD端面泵浦激光熱效應(yīng)研究.pdf

1、激光二級(jí)管(Laser-Diode，LD)泵浦的全固態(tài)激光器(DPSSL)具有體積小、效率高、穩(wěn)定性好和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)防、光電子產(chǎn)業(yè)、光通訊和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。隨著大功率半導(dǎo)體激光器技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，高功率二極管泵浦固體激光器已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)，這些研究主要集中在如何有效地提高激光輸出功率和改善激光光束質(zhì)量方面，其中最主要的障礙來(lái)自激光晶體的熱效應(yīng)。激光晶體是全固態(tài)激光器中最重要的核心部分，在很大程度上它決

2、定了激光器的輸出特性。激光晶體的熱效應(yīng)一直是激光二極管抽運(yùn)的全固態(tài)激光器研究的熱點(diǎn)之一。
　　本文對(duì)于周邊恒溫冷卻的矩形截面 Nd:YVO4晶體的熱效應(yīng)進(jìn)行了理論計(jì)算，在精確求解晶體內(nèi)溫度及溫度場(chǎng)分布的基礎(chǔ)上，求出晶體的熱焦距。同時(shí)分析了不同因素對(duì)周邊恒溫冷卻矩形截面晶體熱效應(yīng)的影響。并且本文通過(guò)對(duì)LD端面抽運(yùn)棒狀 Nd:YAG晶體的熱效應(yīng)進(jìn)行理論分析，考慮晶體內(nèi)部抽運(yùn)光束分布及連續(xù)抽運(yùn)過(guò)程中晶體周邊與冷卻液之間的對(duì)流傳熱，建立了

3、更為合理的邊界條件，得出更符合實(shí)際的晶體的溫度分布場(chǎng)，同時(shí)計(jì)算了晶體半徑以及晶體散熱面積對(duì)熱效應(yīng)的影響。
　　本論文簡(jiǎn)單介紹了全固態(tài)藍(lán)光激光器的發(fā)展和現(xiàn)狀，采用平凹直腔，實(shí)現(xiàn)了Nd:YAG/LBO藍(lán)光輸出。
　　其主要內(nèi)容可概括如下:
　　1、首先對(duì)全固態(tài)激光器的歷史、發(fā)展進(jìn)行了回顧，介紹了全固態(tài)激光器的主要特性；并簡(jiǎn)單介紹了全固態(tài)藍(lán)光激光器的發(fā)展和現(xiàn)狀。
　　2、介紹了激光晶體熱效應(yīng)的產(chǎn)生原因及不良影響。根據(jù)激

4、光晶體熱效應(yīng)的基本理論，建立了熱效應(yīng)的理論模型；并介紹了溫度場(chǎng)，光程差和熱焦距的計(jì)算方法。
　　3、通過(guò)對(duì)周邊恒溫冷卻的矩形截面 Nd:YVO4晶體的熱效應(yīng)進(jìn)行了理論計(jì)算，在精確求解晶體內(nèi)溫度及溫度場(chǎng)分布的基礎(chǔ)上，求出晶體的光程差和熱焦距。同時(shí)分析了不同因素對(duì)周邊恒溫冷卻矩形截面晶體熱效應(yīng)的影響。并且本文通過(guò)對(duì)LD端面抽運(yùn)棒狀 Nd:YAG晶體的熱效應(yīng)進(jìn)行理論分析，考慮晶體內(nèi)部抽運(yùn)光束分布及連續(xù)抽運(yùn)過(guò)程中晶體周邊與冷卻液之間的對(duì)流

5、傳熱，建立了更為合理的邊界條件，得出更符合實(shí)際的晶體的溫度分布場(chǎng)，同時(shí)計(jì)算了晶體半徑以及晶體散熱面積對(duì)熱效應(yīng)的影響。研究結(jié)果表明，考慮邊界對(duì)流傳熱后，計(jì)算的晶體中心溫度升高，晶體邊界溫度也相應(yīng)升高，相應(yīng)的晶體熱焦距稍有增加；減小晶體半徑晶體中心與表面的溫度差均減小，熱焦距增大，晶體熱效應(yīng)降低；但增大晶體散熱面積雖然降低晶體內(nèi)部溫度場(chǎng)，但由于端面抽運(yùn)的特點(diǎn)導(dǎo)致晶體中心附近溫度變化率增加，反而使熱焦距減小，加劇了晶體熱效應(yīng)。
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