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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

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

刘全喜, 钟鸣
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  • 建立了激光二极管阵列(LDA)端面抽运棒状激光介质的数值模型.考虑到介质与空气的对流换热和介质的热力学参数随温度的变化,根据经典热传导方程和热弹性方程,运用有限元法得出了复合棒状介质和未复合棒状介质内瞬态温度、热应力和应变的时空分布,分析了温度、热应力和应变随抽运功率、换热系数和时间的变化规律.结果表明,复合棒的最高温度、最大张应力和最大轴向应变的位置与未复合棒不同,并且数值分别为未复合棒的73%,60%和33%.由此可知,利用复合棒可极大地减小热效应的影响.理论分析结果可为LDA抽运固体激光器的结构优化设计和实验研究提供理论参考.
    [1]

    He W J, Yao B Q, Wang Y Z, Ju Y L 2007 Acta Phys. Sin. 56 3240 (in Chinese) [贺万骏、姚宝权、王月珠、鞠有伦 2007物理学报 56 3240]

    [2]

    Wu J, Summers H D 2009 Chin. Phys. B 18 4912

    [3]

    Zheng Y, Gao M Y, Yao J Q 2003 J. Optoelectron Laser 14 1094 (in Chinese) [郑 义、高明义、姚建铨 2003光电子·激光 14 1094]

    [4]

    Song X L, Li B B, Wang S Y, Cai D F, Wen J G, Guo Z 2007 Chin.J.Lasers 34 1476 (in Chinese) [宋小鹿、李兵斌、王石语、蔡德芳、文建国、过 振 2007 中国激光 34 1476]

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    Masaki T, Noboru T, Tadashi K 1996 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 3 9

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    Li M Z, Zhu Z S 2007 J. Dongguan Univ. Techn.14 33 (in Chinese) [李明真、朱占收 2007 东莞理工学院学报 14 33]

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    Liu M Q, Li B C 2008 Acta Phys. Sin. 57 3402 (in Chinese) [刘明强、李斌成 2008物理学报 57 3402]

    [8]

    Liu Q X, Zhong M, Jiang D, Qi W Z, Cai B W, Hao Q L, Zhao F D 2006 Laser Infrared 36 670 (in Chinese)[刘全喜、钟鸣、江 东、齐文宗、蔡邦维、郝秋龙、赵方东 2006 激光与红外 36 670]

    [9]

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    [10]

    Koechner W 2002 Solid-State Laser Engineering (Beijing: Science Press) p405 (in Chinese)[克希耐尔 W 2002 固体激光工程(中译本) (北京:科学出版社) 第405页]

    [11]

    Brown D C 1998 IEEE J. Quantum Electron. 34 2383

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    [5]

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出版历程
  • 收稿日期:  2009-12-04
  • 修回日期:  2010-05-26
  • 刊出日期:  2010-12-15

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

  • 1. 西南技术物理研究所,成都 610041

摘要: 建立了激光二极管阵列(LDA)端面抽运棒状激光介质的数值模型.考虑到介质与空气的对流换热和介质的热力学参数随温度的变化,根据经典热传导方程和热弹性方程,运用有限元法得出了复合棒状介质和未复合棒状介质内瞬态温度、热应力和应变的时空分布,分析了温度、热应力和应变随抽运功率、换热系数和时间的变化规律.结果表明,复合棒的最高温度、最大张应力和最大轴向应变的位置与未复合棒不同,并且数值分别为未复合棒的73%,60%和33%.由此可知,利用复合棒可极大地减小热效应的影响.理论分析结果可为LDA抽运固体激光器的结构优化设计和实验研究提供理论参考.

English Abstract

参考文献 (11)

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