aa脉冲激光二极管端面抽运全固态激光器热效应瞬态过程

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1、第34卷第11期2007年11月中国激光CHINESEJOURNALOFLASERSV01．34。No．11November，2007文章编号：0258—7025(2007)11-1476—07脉冲激光二极管端面抽运全固态激光器热效应瞬态过程宋小鹿，李兵斌，王石语，蔡德芳，文建国，过振(西安电子科技大学技术物理学院，陕西西安710071)摘要从圆柱状晶体热传导方程出发，采用有限元方法，对脉冲激光二极管(LD)端面抽运Nd,YAG激光器中激光晶体的瞬态温度场分布进行了计算。对单脉冲过程中，晶体升温和降温时端面温度的分布情况进行了计算；分析了束腰位置和束腰半径对单脉冲过程的影响，以及晶体热弛豫时间

2、的影响因素；根据光线追迹理论，分析了激光晶体内温度分布达到动态平衡后，由温度梯度引起的中心与边缘相对光程差时变特性。结果表明，当束腰位于晶体抽运端面时，增大束腰半径晶体端面温度降低；当不改变束腰半径并且后移束腰位置时，晶体端面温度降低；增大冷却液对流换热系数或者空气流速、降低空气温度以及减小晶体半径都可不同程度地缩短热弛豫时间；当晶体温度分布达到动态平衡后，晶体内各点温度呈周期性变化；由晶体径向温度梯度引起的相对光程差(OPD)也随时间作周期性变化。关键词激光技术；脉冲固体激光器；热效应；有限元法；瞬态过程中图分类号TN248．1文献标识码ATransientThermalEffectinPu

3、lsedLaserDiodeEnd—PumpedSolid-StateLaserSONGXiao-lu，LIBing—bin，WANGShi—yu，CAIDe—fang，WENJian—guo，GUOZhen(SchoolofTechnicalPhysics，XidianUniversity，Xi’an，Shaanxi710071，China)AbstractBasedonthefundamentaltheoryofheattransferincylinder，thetransienttemperaturefieldinthelasercrystalofpulsedlaserdiode(I。D

4、)end—pumpedNd：YAGlaserisanalyzedbythefinite-elementmethod．Thetemperaturedistributionofcrystalendsurfaceintheprocessoftemperatureriseandfalliscalculatedinasinglepulseprocess．TheinfluencesofbeamwaistwidthanditS10cationonthetemperaturedistributionandthefactorsinfluencingthethermalrelaxationtimeareprese

5、nted．Basedonthetheoryofraytrace，thetimevariationofopticalpathdifferenceatthecenterandfringeofcrystalendsurfacecausedbytemperaturegradientafterthetemperaturedistributioninthecrystalreachesadynamicbalanceisanalyzed．Theresultsshowthattheincreaseofbeamwaistwidthorrearwardshiftthebeamwaistwithoutchanging

6、beamwaistwidthwillreducetheendsurfacetemperaturewhenthelaserbeamwaistislocatedonthepumpedendsurface．Increasingtheheattransfercoefficlentofcoolingliquidorflowvelocityofair，reducingtheairtemperatureortheradiusoflasercrystalcanshortenthethermalrelaxationtime．Afterthetransienttemperaturedistributionreac

7、hadynamicbalance，thetemperatureincrystalandrelativeopticalpathdifference(OPD)causedbyradialtemperaturegradientwillperiodicallychangewithtime．Keywordslasertechnique；pulsedsolidstatelaser；thermaleffect；