1 石河子大学 师范学院生态物理重点实验室/物理系,新疆 石河子 832003
2 中国电子科技集团第三十九研究所,陕西 西安 710065
3 西安建筑科技大学 理学院物理系,陕西 西安 710055
以解析热分析理论为基础,建立了平板Nd:GdVO4晶体在激光二极管阵列双侧抽运时的导热微分方程。通过方程求解,得到平板Nd:GdVO4晶体内部温度场分布的解析式和热形变分布。温度场和热形变场的数值模拟表明,当抽运光平均功率为10 W,抽运区域为1 mm×1 mm时,4组激光二极管阵列光源在3处不同位置的一维温度场、二维温度场分布和热形变量有很大差异;3处抽运光源位置所产生的温度分布和热形变量对比,得到了抽运光源在位置 1,2 处所产生的温升和热形变量相对较小,位置3处最大。
激光器 平板Nd:GdVO4晶体 温度场 热形变场
西安建筑科技大学 理学院 物理系，西安 710055
为了研究方形激光晶体Nd∶GdVO4在超高斯泵浦光分布下的热效应，采用半解析的分析方法，进行了理论分析和实验验证.结果表明：当使用输出功率为15 W的半导体激光器端面中心入射时，在抽运端面中心获得1.38 μm最大热形变量（超高斯阶次为2时）和220 mm的热焦距（超高斯阶次为5时）.
激光光学 激光晶体 矩形截面 温度场 热形变场 超高斯分布 Laser optics Laser crystal Temperature field Thermal effects Thermal distortion field Super-Gaussian
为了研究方形复合激光晶体YVO4-Nd:YVO4在超高斯抽运光分布下的热效应,采用半解析的分析方法进行了理论分析和实验验证。当使用输出功率为15W的半导体激光器端面中心入射、超高斯阶次为2时,在抽运端面中心获得175.4℃的最高温升和1.97μm的最大热形变量。结果表明,超高斯模型有更广泛的适用性,复合晶体可以有效地降低晶体中最高温升,但是不能明显减少晶体端面热形变。这一结果对解决激光系统热问题是有帮助的。
激光光学 复合激光晶体 热效应 温度场 热形变场 超高斯分布 laser optics composite laser crystal thermal effect temperature field thermal distortion field super-Gaussian distribution
1 西安建筑科技大学 理学院,陕西 西安 710055
2 西安建筑科技大学 材料工程学院,陕西 西安 710055
为了解决半导体激光器侧面泵浦Nd:GdVO4板条激光器热透镜效应问题,用解析分析的方法研究Nd:GdVO4板条侧泵时产生的温升以及热形变分布情况。通过半导体激光器出射泵浦光光强、激光板条镀膜结构以及工作状态的分析,建立了侧泵板条热分析模型,依据侧泵板条内热功率分布特点,推导出一种新的各向异性热传导方程求解方法,得到了侧泵Nd:GdVO4板条温度场以及热形变场的一般解析计算表达式。并就不同泵浦光斑对Nd:GdVO4板条热效应的影响进行了定量分析。结果表明:当使用输出功率为80W的半导体激光器侧泵掺Nd3+浓度1.2atm.%的Nd:GdVO4晶体时,泵浦面的最高温升为695.2 ℃,泵浦面与通光端面的最大热形变量分别为1.38μm和0.63μm。研究结果对于减小板条激光器热透镜效应影响、提高腔内振荡光的增益效率具有理论指导作用。
固体激光器 Nd:GdVO4板条 侧面泵浦 温度场 热形变场 Possion方程 solid-state laser Nd:GdVO4 slab side pump temperature field thermal distortion field Possion equation
1 石河子大学师范学院生态物理重点实验室, 新疆 石河子 832003
2 西安建筑科技大学理学院, 陕西 西安 710055
3 中国电子科技集团第三十九研究所, 陕西 西安 710065
在解析热分析理论的基础上, 建立了平板Nd∶LuVO4激光晶体在激光二极管阵列侧面抽运时的导热微分方程。通过对方程的求解, 得到了Nd∶LuVO4晶体内部温度场解析式, 热形变场分布、温度场和热形变场的数值模拟表明, 当抽运光功率为40 W, 抽运区域为1 mm×4 mm时, 晶体在x方向的最高相对温升为11.63 K, y和z方向的最高温升为11.00 K；在x, y, z三方向上的热形变量分别为0.050 μm, 0.034 μm和0.48 μm。 这一结果可为Nd∶LuVO4激光器设计提供理论支持。
激光器 Nd∶LuVO4晶体 温度场 热形变场
1 西安建筑科技大学 冶金学院，西安 710055
2 西安建筑科技大学 理学院，西安 710055
3 西安建筑科技大学 材料学院，西安 710055
为了研究LD抽运晶体在实际谐振腔中，LD变化半径在晶体中产生的热效应，采用了理论上与理想模型下所求解的结果相比较的方法，得到了当输出功率为15W时，抽运端面中心获得199．545℃最高温升和1．33μm最大热形变量、实验值与理论值基本一致的结果。结果表明，这种新的研究方法可以更准确地应用到其它激光晶体热问题的研究中，为有效解决激光系统热问题提供了理论依据。
激光物理 解析理论 圆形截面 温度场 热形变场 高斯半径 laser physics analytical theory circular section temperature field thermal distortion field Gaussian radius
1 西安建筑科技大学理学院, 陕西 西安 710055
2 西安建筑科技大学应用物理所, 陕西 西安 710055
以解析分析理论为基础, 研究长方形Nd:YVO4激光晶体受到具有高斯分布半导体激光侧端面抽运时, 晶体温度场和热形变的分布情况。通过对激光二极管(LD)侧面抽运晶体工作特点分析, 建立了符合实际工作情况的热模型, 利用正交各向异性材料热传导方程, 得出长方形Nd:YVO4晶体温度场和热形变场通解表达式, 并提出了两种有效减小晶体热形变的方法。研究结果表明, 当使用输出功率为30 W的激光二极管侧面中心抽运Nd:YVO4激光晶体时, 在抽运端面中心获得240.0 ℃最高温升和4.73 μm最大热形变量。偏心0.6 mm时, 端面最大热形变量减少31.1%。晶体厚度减小30%时, 端面最大热形变量减少23.5%。
激光器 Nd:YVO4激光晶体 长方形激光晶体 温度场 热形变场 泊松方程
为解决CO2激光器高反膜耦合窗在腔内高功率激光作用下产生的热效应问题，对耦合窗的温度场和热形变场进行了理论分析研究。通过谐振腔工作状态分析，首次提出了腔内振荡激光具有混合模式分布的表达式，并利用半解析热分析方法得出了在混合模式下耦合窗产生的温度场和热形变场的一般表达式，同时与将腔内激光分布作均匀分布、高斯分布假设下耦合窗的情况作了对比分析。研究结果，当腔内谐振功率为3800W、腔内激光混合模式分布时，耦合窗内表面中心最大热形变量约为0．91 μm，作均匀分布、高斯分布假设分别造成最大热形变量偏小20．88%，偏大78．02%。
激光混合模式 高功率CO2激光器高反膜耦合窗 温度场 热形变场 半解析热分析方法 blending laser high power CO2 laser with HR coating temperature field thermal deformation field semi-an-alystic analysis method
1 西安建筑科技大学理学院, 陕西 西安 710055
2 西北大学光子学与光子技术研究所, 西北大学光电子省级重点开放实验室, 陕西 西安 710069
以解析分析理论为基础,研究圆截面Nd∶GdVO4激光晶体受到具有高斯分布半导体激光端面中心入射时,晶体温度场分布和抽运面热形变分布情况。通过对激光二极管(LD)端面入射晶体工作特点分析,建立了符合实际工作情况的热模型,利用热传导方程新求解方法,得出了圆形截面Nd∶GdVO4晶体温度场分布和端面热形变场通解表达式,对比分析了圆形截面和矩形截面Nd∶GdVO4晶体的热形变。研究结果表明,当使用输出功率为15 W激光二极管端面中心入射Nd∶GdVO4激光晶体时,在抽运端面中心获得187.5 ℃最高温升和1.313 μm最大热形变量。两种截面晶体具有相同的热形变形状,当截面尺寸不太大时,如果圆形截面晶体的半径等于矩形截面晶体半边长,最大热形变量将减少4.1%。这种方法还可以应用到其他圆形截面晶体热问题研究中,为有效解决激光系统热问题提供了理论依据。
激光物理 Nd∶GdVO4激光器热效应 解析理论 圆形截面 温度场 热形变场
1 西安建筑科技大学,理学院,陕西,西安,710055
2 西北大学,光子学与光子技术研究所,光电子省级重点开放实验室,陕西,西安,710069
3 黄河集团有限公司,陕西,西安,710043
通过对二极管激光器端面抽运激光晶体工作特点的分析,提出了长方形激光晶体热模型.在热模型中考虑了激光晶体具有沿轴向对称加热、周边恒温等特点.利用热传导方程得出了激光晶体内部温度场和端面热形变场的一般解析表达式.研究结果表明,若使用输出功率为18W的二极管激光器端面抽运Nd:YVO4晶体(钕离子掺杂质量分数为0.5 %),抽运光斑为0.4mm时,长方形激光晶体抽运端面具有267.6℃的最大温升和发生6.2(m的最大热形变量.对激光晶体产生的温度场和端面热形变场的研究为解决晶体热透镜效应、提高激光器的性能起指导作用.
激光二极管 激光晶体 温度场 热效应 热形变场
