热边界和泵浦结构对激光晶体热效应的影响

报道了不同热边界和泵浦结构下激光晶体的热效应情况。理论上,基于星载激光器的工作特点,通过建立符合激光晶体工作状态的热模型,模拟了Nd:YAG晶体受到具有高斯分布半导体激光侧面泵浦时的温度场分布,分析了热边界、泵浦方式以及泵浦光斑、吸收系数等泵浦参数对温度场的影响。将激光晶体热透镜作薄透镜近似,进行了热透镜焦距理论计算和实验测量。五面环形泵浦结构,泵浦功率4 500 W,10 Hz重复频率下,Nd:YAG晶体的热透镜焦距约9.5 m,实验结果与理论仿真结果基本符合。文中建立的模型与实验方法为预测激光晶体的热效应提供了一种有效工具,为激光器设计提供依据。     

Analysis of modal characteristics and thermal effects on photonic crystal fiber laser

In this paper, thermo-optics effects on fiber lasers based on index-guiding photonic crystal fibers (PCFs) are studied. The modal characteristics of the PCF lasers are discussed in terms of the thermal effects. Modal analysis of PCF has been done with help of plane wave expansion and supercell lattice methods. The thermal analysis is performed by obtaining the effective index of fundamental mode and core confinement factor (CCF) when the fiber laser was pumped. The results show that PCF laser structure has negligible modal sensitivity to thermal load in comparison to conventional fiber laser. Analyzing the mode performance of the fiber laser under thermal load shows that the assumed PCF laser at 80 W/m pump power show ∼500° rise in temperature and 0.34% propagation constant variation in fundamental mode index and 0.04% CCF variation in fundamental mode.     

非球面透镜弥补棒状激光晶体热效应的研究

研究了激光二极管侧面泵浦Nd:YAG晶体的热效应.通过热传导方程,获得了Nd:YAG晶体内部的温度分布.分析了温度梯度和热应力对激光棒的影响,得到了在激光器运行时激光棒内的折射率分布.在谐振腔内,作为光学元件的激光晶体必然产生像差.计算了Nd:YAG晶体棒沿径向的光学路径差(OPD)用以量化像差.通过实例演示了此种方法...     

热传递对异面腔四频差动激光陀螺温度漂移补偿的影响

为了减小四频激光陀螺零漂的温度敏感性,对数学补偿模型和安装结构热设计进行了研究。通过高低温实验研究了四频激光陀螺零漂与温度的关系。第一次采用普通铜支架将四频激光陀螺固定在屏蔽盒内,由于两放电支路的温度变化不对称,温度变化率是数学补偿模型的显著项。第二次设计了专用铜支架,使两放电支路的温度对称地变化,因而温度变化率在数学补偿模型中的重要性大大降低。改进支架之后,补偿后的零漂残差从0.018 Hz降低到0.01 Hz,即便采用温度多项式补偿模型也能达到0.012 Hz。这些结果表明:在设计四频激光陀螺系统时,安装结构热设计能够提高数学模型补偿的效果,温度补偿是提高四频激光陀螺的精度的有效方法,在-40~60℃温度范围内补偿后的百秒标准差达到0.013/（（）h）。     

LD双面侧抽运Nd∶GGG热容激光晶体热分析

为了研究矩形晶体Nd∶GGG受到具有高斯分布激光双侧错位抽运时,激光晶体内部温度场和热形变分布情况,采用以各向异性半解析热分析为基础的方法进行了研究.当用输出功率分别都为300W从Nd∶GGG晶体两侧面错位中心抽运时,高斯半径为9.00mm,最高温度出现在前抽运面,晶体内最大温度为309.73℃;分析了激光晶体工作的特...     

Dependency of thermal spreading resistance on convective heat transfer coefficient

This paper presents a study of the thermal spreading resistance R_th of a small heat source on a conductive substrate subject to bottom-side convective cooling. This problem has been investigated for a very long time and is well covered in the literature. However, instead of using the design curves found in many papers, the results are presented as function of the heat transfer coefficient h. Doing so, a remarkable property is revealed. The thermal resistance is proportional to the logarithm of the reciprocal heat transfer coefficient, for a broad range of at least three decades . This behaviour can be reasonably explained using an approximate one-dimensional heat spreading model. Being dictated by a logarithmic law, the dependency of R_th on h is rather weak. This is made clearer by the temperature profiles at the substrate bottom. Decreasing h leads to a wider spreading and hence a larger surface with the coolant is utilised, which partly compensates the poorer cooling.     

激光棒位置对热不灵敏腔运行特性的影响

对于给定的腔型,为获得最大的稳定激光输出,必须选择最佳的激光棒位置。运用激光谐振腔的矩阵理论,给出了内含热透镜的三种腔型下的g参数以及棒位置对运行特性的影响,使用Matlab软件分别进行了理论模拟,在泵浦电压1000V、重频10Hz、晶体对称置于腔中间的条件下,通过实验验证了部分理论结论．对谐振腔的设计具有一定的指导作用。     

组合激光对单晶硅热作用的数值分析

为了提高激光加工中单晶硅材料对激光能量的耦合效率,采用一个短脉冲激光和一个长脉冲激光形成组合激光辐照单晶硅,使用COMSOL软件对该过程进行模拟,得到了组合激光长短脉冲间的延迟时间和长脉冲激光能量密度的变化对作用效果的影响,并与总能量相等的毫秒激光单独作用的效果进行比较;实验测量得到的不同能量密度的激光作用单晶硅后损伤形貌,与数值计算结果的趋势吻合。结果表明,组合激光能提高材料对激光的耦合效率;不同的延迟时间会影响组合激光的作用效果,最佳延迟时间为0.1ms;组合激光中毫秒激光能量密度占比较低时,作用效能较明显,随着毫秒激光能量密度占比的提高,对作用效果的提升相对变缓。该研究结果可以为组合激光的应用提供理论和实验依据。     

85W绿光激光器中的KTP晶体热效应研究

本文强调了倍频晶体的热效应问题是影响高功率激光器输出功率的主要因素之一，利用热传导方程对KTP晶体热效应问题进行了理论分析，模拟出了在一定泵浦功率下KTP晶体内部温度分布情况。并提出角度调节及加强冷却的方法来解决晶体热效应问题。在实验中获得了85W的高功率绿光输出。     

YAG激光晶体热致双折射的非线性分析

为了克服线性模型在描述高功率运转的激光晶体时,热焦距和热致双折射计算值与实测值不符的缺点,采用非线性热传导模型,计算了常用[111]切割方向Nd:YAG激光晶体的热致双折射椭圆分布以及径向和切向热焦距。进行了平均热焦距数据测量和旋转线偏振光干涉实验,实验结果与理论分析吻合。结果表明,非线性模型对Nd:YAG激光晶体在高功率运转时的描述更符合实际情况,普适性更强。这一结果对于设计高功率径向或切向偏振固体激光器是有帮助的。     

SMT激光再流焊传热中几种效应的研究

简介热风再流焊弊端,研究激光数控再流焊传热中的效应,推动SMT表面贴装技术的发展,并应用于PCB的制作。     

反射镜热畸变对激光光束质量影响的研究

基于热传导理论,建立了高斯光束辐照硅反射镜的物理模型,利用多物理场数值分析软件COMSOL Multiphysics求解热传导方程,仿真计算得到镜面表面温度分布曲线以及镜面变形曲线,进一步结合光学仿真软件模拟计算,研究得到Si反射镜镜面的热畸变对输出光束质量的影响。结果表明：随着激光辐照时间的增大,反射镜热变形越显著,输出光束质量β因子越大,但β值的变化首先较快而后趋于平缓。随着辐照激光功率的增加,反射镜热变形越大,输出光束质量β因子不断增大。     

Influence of thermal effects on the tunability of three-electrodeDFB lasers

An analysis of the influence of thermal effects on the tuning behavior of a three-electrode distributed-feedback (DFB) laser is presented. In the adopted three-dimensional model, nonuniform injected current distribution is taken into account. The electronic and thermal tuning mechanisms are compared, and results for a typical three-electrode PS-DFB laser are presented and discussed     

Influence of self-induced thermal effects on second-harmonic generation

In optical nonlinear crystals used for second-harmonic generation the presence of absorption at the fundamental wavelength can lead to index of refraction inhomogeneities that reduce the conversion efficiency.     

碲锌镉晶体生长全局热传递模拟模型准确度研究

在碲锌镉晶体生长技术开发方面,数值模拟软件发挥着越来越重要的作用。以全局热传递模型为基础进行晶体生长模拟能够极大的提高模拟结果的实用性,缩短晶体生长设备及生长工艺的开发周期。但其前提是采用的全局热传递模型的准确度较高。因此,本文主要研究了几何模型、物性参数、边界控温条件等对模型准确度的影响,并根据模型计算值与炉体中心测温比较结果,修正了上述模型各参数,获得了在多种温度设定条件下,计算结果都能与实际过程很好的吻合的全局热传递模型。采用修正后的模型应用于碲锌镉晶体生长过程模拟,最终晶体生长模拟结果的温度与实际监测温度差距在2 ℃以内。     

复合Nd∶YAG晶体固体激光器热效应研究

通过使用Comsol有限元仿真软件中的热传导模块,对以下四种晶体在端面泵浦工作情况下晶体内部温度分布进行了模拟分析。其中包含:(1)3 mm×3 mm×10 mm均匀掺杂Nd∶YAG晶体;(2)两个端面分别键合3 mm长YAG晶体的3 mm×3 mm×10 mm Nd∶YAG复合晶体;(3)侧面键合厚度1 mm的YAG晶体5 mm×5 mm×10 mm复合Nd∶YAG晶体;(4)四个侧面分别键合厚度1 mm的YAG晶体,两个端面分别键合3 mm长的YAG晶体的5 mm×5 mm×10 mm Nd∶YAG晶体。在泵浦功率为30 W时,四种晶体的最高工作温度分别为153℃,114℃,157℃,115℃。结果表明,与侧面键合结构相比,端面键合是降低激光晶体的工作温度,减小热效应的有效方法。为研究侧面键合结构的适用条件,论文降低了晶体侧面的导热系数,模拟了在同样的泵浦功率条件下四种晶体的最高温度,分别为212.014℃,149.158℃,186.741℃和134.410℃。模拟结果表明在侧面散热条件比较差的条件下,侧面与端面双重键合是降低激光晶体热效应的最佳选择。在实验方面,采用LDA作为泵浦源,在泵浦功率为18 W时,得到侧面与端面双重键合的Nd∶YAG的输出功率最高,为12.1 W,转换效率为67.2%,实验结果与理论模拟结果相符合。     

组合激光辐照单晶硅的热作用数值分析

利用有限元法对组合激光辐照单晶硅的温度及应力场进行了数值分析,在组合激光与连续激光平均功率密度相同的前提条件下比较了组合激光和连续激光分别作用于单晶硅的损伤效果。计算结果表明,组合激光与连续激光相比更有利于实现对单晶硅的热损伤;组合激光作用下单晶硅内部的Von Mises应力、轴向应力和环向应力比在连续激光作用下要大,组合激光对单晶硅的损伤比连续激光更强。     

气体激光器电子束窗口中的热传输问题

一、引言 近十年来,电子束激发气体激光器、电子束控制放电气体激光器与电子束引发气体激光器都有了迅速的发展。在这三类器件中,高能电子束的输出特性在很大程度上决定了激光器的某些输出特性,而电子束的输出窗口又是影响电子束特性并限制其输出的一个重要因素。 V.Blricikoglu讨论了连续输出电子束窗口由于吸收电子能量所发生的温度变化,     

抽运光分布对圆截面激光晶体热变形的影响

为了简化激光晶体中热变形量的求解过程,分析抽运光分布对激光晶体热变形的影响,采用圆截面激光晶体热变形量的简便计算方法,并取抽运光束为超高斯光束,通过理论推导和数值计算,研究了抽运光强度分布对圆截面激光晶体热变形的影响。结果表明,晶体端面热变形量与半径为3次多项式关系,当抽运光阶次大于2时,随着阶次的增大,晶体端面的热变形量逐步减小。这一结果对全固态激光器的设计有一定帮助。     

Scale effects on fluid flow and heat transfer in microchannels

Many investigators have recently experimentally established that fluid flow and heat transfer characteristics in microchannels, used to cool electronic chips, deviate from those of normally sized channels. Deviations increase as the channel size decreases. Many hypotheses were advanced to explain some of the observed deviations. However, they were usually in contradiction with other observed deviations. Hence, no conclusive explanation has been given so far for these phenomena. In this work, observed deviations will be listed, different hypotheses advanced to interpret these deviations will he critically revised. Finally, a new hypothesis will be advanced based on the increased role of surface roughness on flow and heat transfer in microchannels. Simple models will be built capable of reproducing observed trends for both friction and heat transfer coefficient in the laminar region, as well as giving an improved prediction for the laminar turbulent transition