固体激光器工作介质热效应的有限元分析

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高功率固体激光器由于其输出能量大、峰值功率高、器件结构紧凑、便于光纤耦合传输、使用寿命长和单元技术成熟等原因,在军事、工业和科学研究等方面有重要的应用。但是由于固体激光介质热效应的限制,高输出功率和高光束质量常常不能同时得以满足,成为制约高功率激光器发展的一个重要因素。本文从改善激光器运行特性,提高输出功率和改善光束质量的角度出发对激光介质中的热效应问题进行了的研究。种类众多的固体激光器中,工作介质大多采用棒状、板条状和片状。激光器高功率长时间运转时,工作介质的热效应是激光系统设计、优化首要考虑的因素之一。本文针对激光器工作介质中的温度与应力分布进行了初步的研究。分析主要运用有限元分析软件ANSYS的APDL语言编程来完成计算。本文的内容分为六部分,第一部分绪论,绪论部分主要介绍固体激光器相对于其它种类的激光器的优势,热效应问题的研究背景和研究现状,给出了本课题的研究内容。第二部分是热效应分析的理论基础。第三、四、五部分分别计算了激光器中棒状、板条状和片状工作介质的温度与应力分布,分析了对固体激光介质热效应有重要影响的泵浦时间、泵浦方式、边界条件等因素。每章最后部分对本章的研究工作进行了小结。最后部分是对全文的总结,提出了一些自己的想法,以及文中的一些不足。通过对本课题的研究,可以为设计固体激光器时解决热效应问题提供设计思路,为研制同时具备大功率和高光束质量的固体激光器提供有益的参考。
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