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梯度掺杂Yb ∶YAG重频激光器热管理研究

严雄伟 於海武 郑建刚 李明中 蒋新颖 段文涛 曹丁象 王明哲 单小童 张永亮

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梯度掺杂Yb ∶YAG重频激光器热管理研究

严雄伟, 於海武, 郑建刚, 李明中, 蒋新颖, 段文涛, 曹丁象, 王明哲, 单小童, 张永亮

Thermal-management of grad-doping Yb ∶YAG repetitive-rate laser

Yan Xiong-Wei, Yu Hai-Wu, Zheng Jian-Gang, Li Ming-Zhong, Jiang Xin-Ying, Duan Wen-Tao, Cao Ding-Xiang, Wang Ming-Zhe, Shang Xiao-Tong, Zhang Yong-Liang
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  • 为了改善重频激光器的热性能,本文采用了键合Yb ∶YAG晶体薄片作为激光增益介质,介质中掺杂粒子浓度呈梯度分布.文章计算了不同参数条件下介质抽运过程,得到介质内部的储能,温度和应力分布,并从中选出较为优化的介质参数.计算表明,采用梯度掺杂的方法,介质温度降低,形变和热应力减小,波前畸变改善.理论上证明了采用梯度掺杂的方法改善热管理的可行性.
    To improve thermal capability of repetitive-rate laser,in this paper bonded Yb ∶YAG slices are chosen as gain medium, the doping-concentration in gain medium in chosen to be distributed in gradient manner. The distributions of stored energy, temperature and stress are obtained by calculating pumping process inside gain medium. From among the obtained results optimal parameters are chosen for an optimized design. The calculation indicate that using grad-doping medium can reduce temperature, deform, stress and wave aberration. In this paper, the feasibility of improving thermal-management by using grad-doping medium is demonstrated theoretically.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10874157)资助的课题.
    [1]

    Lacovara P, Choi H K, Wang C A, Aggarwal R L, Fan T Y 1991 Opt. Lett. 16 1089

    [2]

    Fan T Y, Klunk S, Henein G 1993 Opt. Lett. 18 423

    [3]

    DeLoach L D, Payne S A, Smith L K, Kway W L, Krupke W F 1994 J. Opt. Soc. Am. B 11 269

    [4]

    Dong J, Bass M, Mao Y L, Deng P Z, Gan F X 2003 J. Opt. Soc. Am. B 20 1975

    [5]

    FY96-98 Summary Report Mercury: Next Generation Laser for High Energy Density Physics SI-014,UCRL-ID-139294

    [6]

    Kawanaka, J, Miyanaga N, Kawashima T, Tsubakimoto K, Fujimoto Y, Kubomura H, Matsuoka s, Ikegawa T, Suzuki Y, Tsuchiya N, Jitsuno T, Furukawa H, Kanabe T, Fujita H, Yoshida K, Nakano H, Nishimae J, Nakatsuka M, Ueda K, Tomabechi K 2008 J. Phys.: Conf.Ser. 112 032058

    [7]

    Tokita, S, Kawanaka J, Izawa Y, Fujita M, Kawashima T 2007 Optics Express, 15 3955

    [8]

    Yu, H, Bourdet G 2006 Applied Optics 45 6205

    [9]

    Gaumé R, Viana B, Vivien D, Roger J P, Fournier D 2003 Applied Physics Letters, 83 1355

    [10]

    Patel F D, Honea E C, Speth J S, Payne A, Hutcheson R, Equall R 2001 J. Quantum Electron. 37 135

    [11]

    Yan X W, Yu H W, Cao D X 2009 Acta Phys. Sin. 58 4230 (in Chinese)[严雄伟、於海武、曹丁象 2009 物理学报 58 4230 Youitirou T (Translated by Guo T W, Li A D) 1977 Thermal stress (Beijing:sience press)(in Chinese)〖竹内洋一郎著、郭廷伟、李安定译 1977 热应力 科学出版社]

    [12]

    Kong X Q 1998 Application of finite element method in heat transfer (vol 3) (Beijing:sience press)(in Chinese)[孔祥谦编 著,有限单元法在传热学中的应用(第三版),1998 北京:科学出版社出版] 〖14] Wang X D, Zhao Z W, Wang J Y, Xu J, Bourdet G, Chanteloup J C 2008 Journal of Inorganic Materials 1 125 (in Chinese)[王晓丹、赵志伟、王静雅、徐 军 Bourdet G, Chanteloup J C 2008 无机材料学报 1 125]

    [13]

    Wang J Y, Wang X D, Zhao Z W, Xu J 2008 Optics Journal 28 316(in Chinese)[王静雅、王晓丹、赵志伟、徐 军 2008 光学学报 28 316]

    [14]

    Lv J S, Yan P, Gong M L, Liu Q 2002 Optical Technique 4 355(in Chinese)[吕静姝、闫 平、巩马理、柳 强 2002 光学技术 4 355]

    [15]

    Liu Q, Cong M L, Li C, Gong W P, Lu F Y, Chen G 2005 Acta Phys.Sin. 54 721(in Chinese)[柳 强、巩马理、李 晨、宫武鹏、陆富源、陈 刚 2005 物理学报 54 721]

  • [1]

    Lacovara P, Choi H K, Wang C A, Aggarwal R L, Fan T Y 1991 Opt. Lett. 16 1089

    [2]

    Fan T Y, Klunk S, Henein G 1993 Opt. Lett. 18 423

    [3]

    DeLoach L D, Payne S A, Smith L K, Kway W L, Krupke W F 1994 J. Opt. Soc. Am. B 11 269

    [4]

    Dong J, Bass M, Mao Y L, Deng P Z, Gan F X 2003 J. Opt. Soc. Am. B 20 1975

    [5]

    FY96-98 Summary Report Mercury: Next Generation Laser for High Energy Density Physics SI-014,UCRL-ID-139294

    [6]

    Kawanaka, J, Miyanaga N, Kawashima T, Tsubakimoto K, Fujimoto Y, Kubomura H, Matsuoka s, Ikegawa T, Suzuki Y, Tsuchiya N, Jitsuno T, Furukawa H, Kanabe T, Fujita H, Yoshida K, Nakano H, Nishimae J, Nakatsuka M, Ueda K, Tomabechi K 2008 J. Phys.: Conf.Ser. 112 032058

    [7]

    Tokita, S, Kawanaka J, Izawa Y, Fujita M, Kawashima T 2007 Optics Express, 15 3955

    [8]

    Yu, H, Bourdet G 2006 Applied Optics 45 6205

    [9]

    Gaumé R, Viana B, Vivien D, Roger J P, Fournier D 2003 Applied Physics Letters, 83 1355

    [10]

    Patel F D, Honea E C, Speth J S, Payne A, Hutcheson R, Equall R 2001 J. Quantum Electron. 37 135

    [11]

    Yan X W, Yu H W, Cao D X 2009 Acta Phys. Sin. 58 4230 (in Chinese)[严雄伟、於海武、曹丁象 2009 物理学报 58 4230 Youitirou T (Translated by Guo T W, Li A D) 1977 Thermal stress (Beijing:sience press)(in Chinese)〖竹内洋一郎著、郭廷伟、李安定译 1977 热应力 科学出版社]

    [12]

    Kong X Q 1998 Application of finite element method in heat transfer (vol 3) (Beijing:sience press)(in Chinese)[孔祥谦编 著,有限单元法在传热学中的应用(第三版),1998 北京:科学出版社出版] 〖14] Wang X D, Zhao Z W, Wang J Y, Xu J, Bourdet G, Chanteloup J C 2008 Journal of Inorganic Materials 1 125 (in Chinese)[王晓丹、赵志伟、王静雅、徐 军 Bourdet G, Chanteloup J C 2008 无机材料学报 1 125]

    [13]

    Wang J Y, Wang X D, Zhao Z W, Xu J 2008 Optics Journal 28 316(in Chinese)[王静雅、王晓丹、赵志伟、徐 军 2008 光学学报 28 316]

    [14]

    Lv J S, Yan P, Gong M L, Liu Q 2002 Optical Technique 4 355(in Chinese)[吕静姝、闫 平、巩马理、柳 强 2002 光学技术 4 355]

    [15]

    Liu Q, Cong M L, Li C, Gong W P, Lu F Y, Chen G 2005 Acta Phys.Sin. 54 721(in Chinese)[柳 强、巩马理、李 晨、宫武鹏、陆富源、陈 刚 2005 物理学报 54 721]

  • [1] 程哲. 第三代半导体材料及器件中的热科学和工程问题. 物理学报, 2021, 70(23): 236502. doi: 10.7498/aps.70.20211662
    [2] 周子超, 王小林, 陶汝茂, 张汉伟, 粟荣涛, 周朴, 许晓军. 高功率梯度掺杂增益光纤温度特性理论研究. 物理学报, 2016, 65(10): 104204. doi: 10.7498/aps.65.104204
    [3] 张雅男, 王俊锋. 利用发光层梯度掺杂改善顶发射白光有机发光二极管光谱的稳定性. 物理学报, 2015, 64(9): 097801. doi: 10.7498/aps.64.097801
    [4] 彭红玲, 张玮, 孙利杰, 马绍栋, 石岩, 渠红伟, 张冶金, 郑婉华. 直接键合的三结太阳能电池研究. 物理学报, 2014, 63(17): 178801. doi: 10.7498/aps.63.178801
    [5] 王鹏, 郭闰达, 陈宇, 岳守振, 赵毅, 刘式墉. 梯度掺杂体异质结对有机太阳能电池光电转换效率的影响. 物理学报, 2013, 62(8): 088801. doi: 10.7498/aps.62.088801
    [6] 杨未强, 侯静, 宋锐, 刘泽金. 高功率光纤激光器二级抽运技术的理论分析. 物理学报, 2011, 60(8): 084210. doi: 10.7498/aps.60.084210
    [7] 朱樟明, 左平, 杨银堂. 考虑硅通孔的三维集成电路热传输解析模型. 物理学报, 2011, 60(11): 118001. doi: 10.7498/aps.60.118001
    [8] 王晓晖, 常本康, 钱芸生, 高频, 张益军, 郭向阳, 杜晓晴. 梯度掺杂与均匀掺杂GaN光电阴极的对比研究. 物理学报, 2011, 60(4): 047901. doi: 10.7498/aps.60.047901
    [9] 周海亮, 池雅庆, 张民选, 方粮. 基于梯度掺杂策略的碳纳米管场效应管性能优化. 物理学报, 2010, 59(11): 8104-8112. doi: 10.7498/aps.59.8104
    [10] 陈城钊, 李平, 林璇英, 刘翠青, 邱胜桦, 吴燕丹, 余楚迎. 纳米晶硅薄膜中氢含量及键合模式的红外分析. 物理学报, 2009, 58(4): 2565-2571. doi: 10.7498/aps.58.2565
    [11] 尚家香, 喻显扬. 3d过渡金属在NiAl中的占位及对键合性质的影响. 物理学报, 2008, 57(4): 2380-2385. doi: 10.7498/aps.57.2380
    [12] 于 威, 李亚超, 丁文革, 张江勇, 杨彦斌, 傅广生. 氮化硅薄膜中纳米非晶硅颗粒的键合结构及光致发光. 物理学报, 2008, 57(6): 3661-3665. doi: 10.7498/aps.57.3661
    [13] 何国荣, 郑婉华, 渠红伟, 杨国华, 王 青, 曹玉莲, 陈良惠. 键合界面对面发射激光器光与热性质的影响. 物理学报, 2008, 57(3): 1840-1845. doi: 10.7498/aps.57.1840
    [14] 宋爱军, 韩 雷. 热超声键合换能系统动力学特性的非线性检验. 物理学报, 2007, 56(7): 3820-3826. doi: 10.7498/aps.56.3820
    [15] 张约品, 夏海平, 张新民, 王金浩, 章践立, 姜 淳. Er, Yb:YAG微晶玻璃发光特性的研究. 物理学报, 2007, 56(7): 4207-4212. doi: 10.7498/aps.56.4207
    [16] 于 威, 张 立, 王保柱, 路万兵, 王利伟, 傅广生. 氢化纳米硅薄膜中氢的键合特征及其能带结构分析. 物理学报, 2006, 55(4): 1936-1941. doi: 10.7498/aps.55.1936
    [17] 劳燕锋, 吴惠桢. 直接键合InP-GaAs结构界面的特性研究. 物理学报, 2005, 54(9): 4334-4339. doi: 10.7498/aps.54.4334
    [18] 柳 强, 巩马理, 李 晨, 宫武鹏, 陆富源, 陈 刚. 角抽运Yb:YAG激光器. 物理学报, 2005, 54(2): 721-725. doi: 10.7498/aps.54.721
    [19] 柳 强, 巩马理, 潘圆圆, 李 晨. 边缘抽运复合Yb:YAG/YAG薄片激光器设计与功率扩展. 物理学报, 2004, 53(7): 2159-2164. doi: 10.7498/aps.53.2159
    [20] 卢励吾, 周洁, 封松林, 钱照明, 彭青. 硅直接键合界面附近的深能级研究. 物理学报, 1994, 43(5): 785-789. doi: 10.7498/aps.43.785
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-03-13
  • 修回日期:  2010-07-07
  • 刊出日期:  2011-02-05

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