LD抽运热容激光器介质内温度分布研究

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1、!""*年&月西安电子科技大学学报（自然科学版）7QN+!""*!!第(&卷!第!期#$%&’(!!$)!*+"+(’!%’+,-&.+/0X;<+(&!.;+!!"抽运热容激光器介质内温度分布研究张申金’!!!周寿桓’!!!唐晓军!!秘国江!!吕华昌!!’,西安电子科技大学技术物理学院"陕西西安!*’""*’#!,固体激光技术国家重点实验室"北京!’"""’-$摘要!采用有限元法及光线追迹法!计算得到二极管抽运固体热容激光器介质不同截面内抽运光分布及瞬态的温度三维分布!计算同时考虑了二极管在快轴和慢轴方向的发散特性及介质内不均匀分布的内热源+对二极管抽运单

2、片./"000热容激光器的实验装置!得到’,&)12的平均功率激光输出和!&,’3的光$光转换效率!’,!4后!介质端面中心处温度为%’5!模拟结果为*%,’5+关键词!热容激光器#二极管抽运#./"000#抽运光分布#温度分布中图分类号!6.!&%+’!!文献标识码!7!!文章编号!’""’$!&"""!""*#"!$"("($"&!"#$%&’"()")*+),-"#,)$./",.0#".&1.1"()*)$.#*.1-$.&$)2+#*+)$()-"3-+-3."%4-/),’#!#!"-.&’/0*’01)’#!#2#$%3,1/*+0)!#!"#

3、$%&’()*+,)!#78"01*9’1)6!45%0/*+,1)6!’+89:;;<;=6>9:?;<;@AB:A4C94#DC/CE?F?CG+#DCHE?!*’""*’#I:C?E$!+.EJC;?EALEM+;=8;LE4>N#O>CPC?@!’"""’-#I:C?E"50/",-3"%!6:>QRSQ/C4JNCMRJC;?E?/J:>JNE?4C>?JJ:N>>$/CS>?4C;?ESQ>NEJRN>/C4JNCMRJC;?C?J:>S>/CRS;=E/C;/>QRSQ>/:>EJ9EQE9CJANEN>4

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6、极管!LE4>NVC;/>#LV"抽运热容激光器+与’&(常规的高平均功率固体激光器的工作方式不同#固体热容激光器的概念为%输出激光时#不对介质进行冷却#将废热贮存在介质内#输出激光停止后#再对介质进行冷却#介质提供增益的工作时间段和介质的冷却时’-(间段交替进行#热容模式工作时#抽运光波形如图’所示+这种工作方式的优点是%介质的工作时间和冷却时间分开#工作时介质表面受到压应力#而不是张应力+由于固体激光介质的抗压强度远大于抗拉强度#因此热容模式工作时#在介质不被破坏的情况下#激光器的输出平均功率可大幅提高#工作时介质内的温度梯度&热应力和光程畸变也相应减小

7、#光束质量得到提高+不均匀的抽运光分布在介质内会产生温度梯度#进而形成形变和应力分布#从而对光束质量产生影响#严重的#还会造成介质的破裂+本文中对LV阵列端面抽运./%000热容激光器进行了初步的理论和实验研究+首先用光线追迹法和介质的吸收特性#计算得到介质不同截面内抽运光的三维分布#计算同时考虑了收稿日期!!""#$"%$!%基金项目!国家部委预研项目!&’(!#"’"&"作者简介!张申金!’)*%$"#男#西安电子科技大学博士研究生+!(!"&!!!!!!!!!!!!!!!!西安电子科技大学学报"自然科学版#!!!!!!!!!!!!!!第(&卷图’!热容

8、激光器工作模式LV在快轴和慢轴方向的发散特性!再采用