高温环境下大功率DPL的LD最佳散热效果

大功率DPL泵浦源LD的热管理技术是制约二极管泵浦固体激光器工程应用的瓶颈之一。介绍了二极管泵浦固体激光器的工作过程,设计通过半导体制冷片对LD实施温度控制。主要针对DPL的高温应用环境,对泵浦源LD的散热通道进行分析和计算,设计了可以在高温环境下正常工作的DPL工程样机。该样机主要性能指标：输出峰值功率大于100 kW,激光脉宽为5 ns,重频10 kHz。对该样机进行高低温环境试验,获得试验数据并得出结论：在高温50 ℃情况下,LD可以连续稳定工作 30 min以上。     

DPL在晶体体全息存储中引起的串扰问题研究

本文采用半导体泵浦固体激光器（ＤＰＬ）取代Ａｒ＾＋激光器作为晶体体全息存储系统的光源,针对其输出特性造成的串扰增强问题从实验和理论上加以分析,从而确定了ＤＰＬ的选择和改性的要求,最后给出了用ＤＰＬ为光源的多幅全息存储的实验结果。     

固体激光器中多块热沉夹持晶体散热时接触热导研究

采用圆棒状工作物质的固体激光器中,通常用2块带有半圆型凹槽的金属热沉夹持晶体散热。装配压强在晶体与热沉接触面上的不均匀分布,造成二者间接触热导沿圆周变化,在晶体中产生非轴对称的温度分布。提出采用3块或4块热沉夹持圆棒晶体散热,利用截断高斯模型和塑性形变模型计算晶体与热沉间接触热导,建立了接触散热模型,并用有限元法得到晶体温度分布。结果表明,2块热沉夹持圆棒晶体散热时,晶体侧面压强、接触热导沿圆周变化明显,在热沉凹槽底部达到最大,在2块热沉结合面处为零,晶体端面温度沿周向变化较大。采用3块热沉时,晶体侧面压强、接触热导及温度分布的周向均匀性提高,端面中心温度降低,采用4块热沉时,晶体侧面压强、接触热导及温度分布的周向均匀性最好,端面中心温度最低。     

DPL温度控制电路的优化设计

以单片机为控制核心,设计了高精度的Nd:YAG晶体温度探测和控制电路;改进了风扇电路,合理地降低了风扇的能耗和噪音;采用对环境温度不敏感的‘零漂'差分放大器,使该温度控制器可以在高温和低温环境下稳定地工作;利用LC电路消除环境电磁辐射对半导体制冷器的影响,使其能够准确地反应反馈电流.并正确控制温度.     

DPL中激光二极管噪声的传递特性研究

测量了几种激光二极管的噪声，并且理论分析了这种噪声向激光二极管泵浦固体激光器中传递的规律。发现低频噪声以相同的相对大小进行传递；而高频噪声则会被抑制；噪声频率接近弛豫振荡频率时，会被明显放大；等于弛豫振荡频率时会引起弛豫共振。     

DPL固体激光成像雷达系统研究

介绍了DPL固体激光成像雷达的工作原理、系统组成,系统以高重频DPL固体激光器为光源,雪崩探测器直接探测体制,二维光机扫描成像,距离伪彩色3D成像方式,可以快速获取数千米远物体的三维图像.分析了大气衰减对作用距离的影响.该系统可用于目标侦察、地形测量、障碍物探测等应用领域.     

自聚焦透镜用于端泵浦DPL的耦合光学系统

本文用自聚焦透镜耦合ＬＤ输出，解决了需要短焦距、大数值孔径透镜的设计和制方面的困难。提出了计算自聚焦透镜耦合效率的简化模型。用自聚焦透镜和一对正交柱面透镜设计了一个耦合系统，并用该耦合系统端泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ棒做了实验。     

被动Q开关的微型DPL技术研究

被动Q开关是实现脉冲工作DPL微型化最有效的手段之一.文中介绍了Cr4+:YAG晶体被动Q开关激光器的基本原理,在实验中采用CW5W的LD端面泵浦的Nd:YAG/Cr4+:YAG激光器实现了重频高达5kHz、单脉冲能量40 μJ、脉冲宽度5.9 ns的稳定单纵模激光输出,并研制成微型化样机.     

DPL泵浦光分布对激光脉冲的影响

研究了端面泵浦二极管泵浦固体激光器中泵浦光分布对输出脉冲的影响.通过对端面抽运情形下光场运动方程进行研究,改变泵浦光的半径和功率,得出了输出脉冲峰值功率和脉冲宽度的变化规律.结果表明:泵浦半径增大,输出脉冲峰值功率减小,脉宽展宽.泵浦功率越小,输出光脉宽越大.     

端面泵浦DPL热透镜形状的初探

在LD端面泵浦固体激光器中,泵浦光轴对称分布,晶体是柱状体,泵浦光轴正入射晶体轴心,晶体通过侧面冷却,其侧面温度一致,热耗、温度、折射率呈轴对称分布.建立了端面泵浦DPL实验装置.实验测出谐振腔外右侧z点处的光斑半径ω,算出输出镜即光腰处的光斑半径ω0,由ω0推算出谐振腔左端面处的光斑半径ω(L)及波振面半径R,R等效于热透镜的焦距.在相同泵浦条件下,晶体热透镜不改变,改变谐振腔的长度L,得出对应的ω(L)、R.对实验结果分析发现,等效热透镜应为非球面镜.     

微透镜阵列在DPL中的应用分析

详细讨论了微透镜阵列的设计和制作方法，并对其作为准直器件在DPL中的应用进行了分析。     

Finite element analysis of miniature thermoelectric coolers with high cooling performance and short response time

The miniature thermoelectric cooler (TEC) is a promising device for microelectronics applications with high cooling performance and short response time. In this paper, a comprehensive numerical analysis focusing on the cooling performance and response time of the TEC is performed by finite element methods (FEMs). The effects of load current, geometric size, ratio of length to cross-sectional area and substrate's thermal resistance on the performance of the TEC are studied. The results show that the performance of TECs has been improved by reducing the TEC's size and ratio of length to cross-sectional area, resulting in a maximum cooling temperature difference of 88 °C, a cooling power density of 1000 W cm⁻² and a short response time on the order of milliseconds. Furthermore, the substrate, which hinders the circulation of heat between the TEC and the atmosphere, also has a significant influence on the performance of the TEC.     

二极管泵浦激光器中的二极管温控精度

激光二极管(LD)中心波长及LD功率影响着LD泵浦的固体激光器输出特性,通过理论和实验研究了LD的工作温度变化对LD中心波长及LD功率的影响,分析了LD温度控制系统的温控精度,给出了理论上确定温控精度的一般方法。实验结果验证了此方法的有效性,并且给出了以4 nm谱宽LD泵浦Nd:YAG时的温控精度数据。通过适当选择LD温控精度和较宽的LD谱宽,可大大降低温控系统设计的难度,有效提高DPL的环境适应能力。     

端面形变对端泵DPL参数的影响

以二极管端面泵浦固体激光器（DPL）为研究对象,研究了端面形变热效应对DPL参数的影响.将温度梯度和引力双折射热透镜效应等效为一个焦距为f的薄透镜,将端面形变等效为曲率半径为r的球面反射镜,根据谐振腔理论进行计算机模拟,将端面形变热效应从总的热效应中分开,研究发现,当引起的端面形变的曲率半径大于300 mm以后,温度梯度和引力双折射热透镜效应对DPL发散角的影响不大（腔长100 mm）,而端面形变热效应对其有很大的影响.结果表明,随着端面形变参数r的减小,其输出振荡光的发散角和束腰半径越来越大.此研究直接指导端泵DPL的端面形变研究.依据此结论,就可直接从腔外通过测其远场发散角算出端面形变的大小.     

高重复频率二极管泵浦激光器窄脉宽调Q技术

文中介绍了二极管泵浦激光器谐振腔中的声光调Q技术 ,计算了超声波渡越时间及其对输出光脉冲的影响。在此基础上 ,设计的调Q二极管泵浦激光器在 15W泵浦下 ,获得了脉宽7ns ,峰值功率 34kW ,重复频率 10kHz的脉冲输出     

有限元分析印制电路板钻孔热效应

机械钻孔然后孔金属化是印制电路多层电气连接实现的主要方法。机械钻孔过程中,钻刀的温度高达200℃。钻刀在切屑过程中通过热量传导及应力挤压影响孔壁的形状。本文将使用有限元分析双面印制板钻孔过程中孔壁周围温度分布,根据材料的性质讨论钻孔过程温度分布与孔壁形成之间的关系,并通过该分析结果扩展讨论刚挠结合板分析成孔原因。