超大功率固态激光器的介质温度场分析

摘要：

利用有限元分析的方法,对在二极管抽运的超大功率(10~100 kW或更高)Nd3+:GGG板状激光器的热稳态(CW)和热容量 (Heat Capacity)两种工作模式中的激光晶体的温度场分布,及其随工作时间变化情况进行了模拟分析,为热透镜效应提供了详尽的基础数据.研究表明,在热稳态模式下,加大冷却气体的流速可以改善晶体温度分布,减小热透镜效应,但改善程度有限;在热容量模式下,激光的发射和冷却过程在时间上分离,减小晶体应力和光学畸变,改善了输出激光质量.尺寸为10 cm×10 cm×2 cm单片晶体在26.6、38.6、53.2和66.5 kW的抽运下,晶体最高温度分别为70.6、93.6、121.0和146.8 ℃,准连续工作时间分别为7.8、8.5、9.0和12.4 s,该结果与实验测量相符合.由此得到:在热容量模式中,单片厚度为2 cm的Nd3+:GGG输出功率面密度的极限为170~200 W/cm2.

关键词：温度场分布、有限元、热容量激光器、热透镜效应

所属期刊栏目：42

分类号：TN244(光电子技术、激光技术)

在线出版日期：2008-08-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：973-976,1004