应用激光, 2017, 37 (3): 441, 网络出版: 2017-08-30  

Tm:YAG激光器晶体温度场三维数值模拟

Tm:YAG Laser Crystal Temperature Field of 3D Numerical Simulatiom
作者单位
1 湖北工业大学 太阳能高效利用湖北省协同创新中心, 湖北 武汉 430068
2 湖北工业大学理学院, 湖北 武汉 430068
摘要
为提高Tm:YAG激光器输出效率, 设计了冷却和辅热相结合的LD侧面泵浦耦合结构, 考虑泵浦光分布建立了晶体棒温度场三维理论模型进行模拟计算, 分析了辅热情况下晶体棒的温度特性及温度梯度产生的热透镜效应, 计算了泵浦功率和LD激光光束参数对晶体温度场的影响。模拟结果表明, 高功率泵浦条件下晶体棒产生很强的热效应, 泵浦光分布参数影响晶体棒温度分布并因此产生热透镜像差; 端部辅热可避免晶体光学面结露, 实现激光器低温高效运转; 高低温过度区很小, 对激光器结构封装无明显影响; 优化泵浦冷却结构可一定程度改善热效应对激光器运转的影响。
Abstract
In order to improve Tm:YAG laser output efficiency, design the cooling and auxiliary heat combination of LD side pumped coupling structure, crystal rod temperature field is established considering the distribution of the pump simulated 3 d model, and analyzes the auxiliary heat crystal rods under temperature properties and the thermal lens effect, the temperature gradient are calculated by pumping power and LD laser beam parameters on the effect of crystal temperature field. Simulation results show that under the condition of high power pump crystal bar strong heating, temperature distribution and distribution parameters affect the pump crystal rods therefore produce heat through image difference. The end auxiliary heat can avoid the crystal optical surface condensation, and realize the low temperature and efficient operation of the laser. Low temperature overland is very small, no obvious effect on the structure of laser structure. Optimizing pump cooling structure can improve the effect of heat effect on the operation of laser.

姚育成, 刘丹琳, 黄楚云, 徐国旺. Tm:YAG激光器晶体温度场三维数值模拟[J]. 应用激光, 2017, 37(3): 441. Yao Yucheng, Liu Danlin, Huang Chuyun, Xu Guowang. Tm:YAG Laser Crystal Temperature Field of 3D Numerical Simulatiom[J]. APPLIED LASER, 2017, 37(3): 441.

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