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激光二极管抽运氦气冷却钕玻璃叠片激光放大器热致波前畸变和应力双折射的数值模拟和实验研究

黄文发 李学春 王江峰 卢兴华 张玉奇 范薇 林尊琪

激光二极管抽运氦气冷却钕玻璃叠片激光放大器热致波前畸变和应力双折射的数值模拟和实验研究

黄文发, 李学春, 王江峰, 卢兴华, 张玉奇, 范薇, 林尊琪
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  • 热效应仍是限制激光放大器向高功率、高光束质量进一步发展的瓶颈问题, 高效的热管理是抑制热效应的重要技术途径. 研究了基于激光二极管抽运氦气冷却的钕玻璃叠片激光放大器的热效应. 利用有限元数值模拟的方法, 分析了钕玻璃的温度、应力应变和应力双折射分布, 并计算了热致波前畸变和退偏损耗, 与实验结果符合得较好, 在热沉积为0.7 W/cm3的条件下, 6片钕玻璃总的热致波前畸变为6.77 , 最大退偏量大于90%.
    [1]

    Bruno L G, Phil A, Glen J 2012 IEEE International Power Modulator and High Voltage Conference (IPMHVC) San Diego, USA, June 3-7, 2012 p92

    [2]

    Huang W F, Wang J F, Lu X H, Li X C 2013 Laser Phys. 23 035804

    [3]

    Yan Y, Fan Z W, Niu G, Yu J, Zhang H L 2012 Chin. Phys. Lett. 29 034204

    [4]

    Li S G, Ma X H, Li H H, Li F, Zhu X L, Chen W B 2013 Chin. Opt. Lett. 7 071402

    [5]

    Bayramian A, Armstrong J, Beer G, Campbell R, Chai B, Cross R, Erlandson A, Fei Y, Freitas B, Kent R, Menapace J, Molander W, Schaffers K, Siders C, Sutton S, Tassano J, Telford S, Ebbers C, Caird J, Barty C 2008 J. Opt. Soc. Am. B 25 57

    [6]

    Chanteloup J C, Albach D 2011 IEEE Photon. J. 3 245

    [7]

    Mathias S, Markus L, Gunter H, Harald N, Igor T, Fabian R, Daniel A, Ulrich S 2014 Opt. Lett. 39 3611

    [8]

    Krupke W 2000 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 6 1287

    [9]

    Tso Y F, Daniel J R, Roshan L A, Juan R O, Bien C, Michael T, Joshua S 2007 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13 448

    [10]

    Erlandson A C, Aceves S M, Bayramian A J, Bullington A L, Beach R J, Boley C D, Caird J A, Deri R J, Dunne A M, Flowers D L, Henesian M A, Manes K R, Moses E I, Rana S I, Schaffers K I, Spaeth M L, Stolz C J, Telford S J 2011 Opt. Mater. Express 1 1341

    [11]

    Ryo Y, Toshiyuki K, Takashi S, Takashi K, Tadashi I, Osamu M, Masahiro M, Hirofumi K, Hidetsugu Y, Junji K, Masahiro N, Noriaki M, Yasukazu I, Tadashi K 2008 Opt. Lett. 33 1711

    [12]

    Carslaw H S, Jaeger J C 1986 Conduction of Heat in Solids (Oxford: Clarendon Press)

    [13]

    Timoshenko S, Goodier J N 1951 Theory of Elasticity (New York: Mcgraw-Hill)

    [14]

    Bullington A L, Sutton S B, Bayramian A J, Caird J A, Deri R J, Erlandson A C, Henesian M A 2011 Photonics West 2011 San Francisco, United States, Jan. 22-27, 2011 pp7916-7930

  • [1]

    Bruno L G, Phil A, Glen J 2012 IEEE International Power Modulator and High Voltage Conference (IPMHVC) San Diego, USA, June 3-7, 2012 p92

    [2]

    Huang W F, Wang J F, Lu X H, Li X C 2013 Laser Phys. 23 035804

    [3]

    Yan Y, Fan Z W, Niu G, Yu J, Zhang H L 2012 Chin. Phys. Lett. 29 034204

    [4]

    Li S G, Ma X H, Li H H, Li F, Zhu X L, Chen W B 2013 Chin. Opt. Lett. 7 071402

    [5]

    Bayramian A, Armstrong J, Beer G, Campbell R, Chai B, Cross R, Erlandson A, Fei Y, Freitas B, Kent R, Menapace J, Molander W, Schaffers K, Siders C, Sutton S, Tassano J, Telford S, Ebbers C, Caird J, Barty C 2008 J. Opt. Soc. Am. B 25 57

    [6]

    Chanteloup J C, Albach D 2011 IEEE Photon. J. 3 245

    [7]

    Mathias S, Markus L, Gunter H, Harald N, Igor T, Fabian R, Daniel A, Ulrich S 2014 Opt. Lett. 39 3611

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    Krupke W 2000 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 6 1287

    [9]

    Tso Y F, Daniel J R, Roshan L A, Juan R O, Bien C, Michael T, Joshua S 2007 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13 448

    [10]

    Erlandson A C, Aceves S M, Bayramian A J, Bullington A L, Beach R J, Boley C D, Caird J A, Deri R J, Dunne A M, Flowers D L, Henesian M A, Manes K R, Moses E I, Rana S I, Schaffers K I, Spaeth M L, Stolz C J, Telford S J 2011 Opt. Mater. Express 1 1341

    [11]

    Ryo Y, Toshiyuki K, Takashi S, Takashi K, Tadashi I, Osamu M, Masahiro M, Hirofumi K, Hidetsugu Y, Junji K, Masahiro N, Noriaki M, Yasukazu I, Tadashi K 2008 Opt. Lett. 33 1711

    [12]

    Carslaw H S, Jaeger J C 1986 Conduction of Heat in Solids (Oxford: Clarendon Press)

    [13]

    Timoshenko S, Goodier J N 1951 Theory of Elasticity (New York: Mcgraw-Hill)

    [14]

    Bullington A L, Sutton S B, Bayramian A J, Caird J A, Deri R J, Erlandson A C, Henesian M A 2011 Photonics West 2011 San Francisco, United States, Jan. 22-27, 2011 pp7916-7930

  • [1] 宋小鹿, 过振, 李兵斌, 王石语, 蔡德芳, 文建国. 脉冲激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器晶体时变热效应. 物理学报, 2009, 58(3): 1700-1708. doi: 10.7498/aps.58.1700
    [2] 刘全喜, 钟鸣. 激光二极管阵列端面抽运复合棒状激光器热效应的有限元法分析. 物理学报, 2010, 59(12): 8535-8541. doi: 10.7498/aps.59.8535
    [3] 张华, 范滇元. 组合式钕玻璃片状激光放大器增益性能的动态模拟. 物理学报, 2001, 50(12): 2375-2381. doi: 10.7498/aps.50.2375
    [4] 周英, 戴玉, 姚淑娜, 刘军, 陈家斌, 陈淑芬, 辛建国. 激光二极管抽运Nd:YVO4晶体的三维热效应分析. 物理学报, 2013, 62(2): 024210. doi: 10.7498/aps.62.024210
    [5] 陈桂波, 张佳佳, 王超群, 毕娟. 一种基于激光辐照热效应的薄膜参数反演方法. 物理学报, 2016, 65(12): 124401. doi: 10.7498/aps.65.124401
    [6] 吕百达, 陶向阳, 季小玲. 光束控制系统热效应与球差对激光光束质量的影响. 物理学报, 2004, 53(3): 952-960. doi: 10.7498/aps.53.952
    [7] 汪超, 韦辉, 王江峰, 姜有恩, 范薇, 李学春. 激光二极管抽运的高重频高平均功率Nd:YAG激光器. 物理学报, 2014, 63(22): 224204. doi: 10.7498/aps.63.224204
    [8] 李瑞宁, 来引娟, 马小涛. 激光二极管抽运Nd∶YVO4和KTP倍频产生单频绿光激发器. 物理学报, 2002, 51(8): 1736-1738. doi: 10.7498/aps.51.1736
    [9] 吴 坚. AlInGaAs垂直谐振腔顶面发射半导体激光器横向温度效应的解析热模型及其表征. 物理学报, 2006, 55(11): 5848-5854. doi: 10.7498/aps.55.5848
    [10] 刘海强, 过振, 王石语, 林林, 郭龙成, 李兵斌, 蔡德芳. 二极管端面抽运固体激光器晶体棒与热沉接触热导研究. 物理学报, 2011, 60(1): 014212. doi: 10.7498/aps.60.014212
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-09-22
  • 修回日期:  2014-11-19
  • 刊出日期:  2015-04-20

激光二极管抽运氦气冷却钕玻璃叠片激光放大器热致波前畸变和应力双折射的数值模拟和实验研究

  • 1. 中国科学院上海光学精密机械研究所, 高功率激光物理联合实验室, 上海 201800

摘要: 热效应仍是限制激光放大器向高功率、高光束质量进一步发展的瓶颈问题, 高效的热管理是抑制热效应的重要技术途径. 研究了基于激光二极管抽运氦气冷却的钕玻璃叠片激光放大器的热效应. 利用有限元数值模拟的方法, 分析了钕玻璃的温度、应力应变和应力双折射分布, 并计算了热致波前畸变和退偏损耗, 与实验结果符合得较好, 在热沉积为0.7 W/cm3的条件下, 6片钕玻璃总的热致波前畸变为6.77 , 最大退偏量大于90%.

English Abstract

参考文献 (14)

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