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标题: 如何提高端泵浦激光器的输出功率 [打印本页]

作者: EinsteinDirac 时间: 2008-4-19 19:05
标题: 如何提高端泵浦激光器的输出功率
要提高端泵浦激光器的输出功率就要提高泵浦功率，可是当泵浦功率提高以后接下来就会出现很多热方面的问题，首先晶体可能会断裂，其次热透镜效应会变得强烈影响激光器谐振腔的稳定性，请教各位高手如果我将激光晶体做成薄片如5*5*1mm这样会不会解决以上的问题。谢谢指教！

作者: watermoon 时间: 2008-4-20 13:27

原帖由 EinsteinDirac 于 2008-4-19 19:05 发表
要提高端泵浦激光器的输出功率就要提高泵浦功率，可是当泵浦功率提高以后接下来就会出现很多热方面的问题，首先晶体可能会断裂，其次热透镜效应会变得强烈影响激光器谐振腔的稳定性，请教各位高手如果我将激光晶 ...

事实上可能要考虑的问题有这些：
晶体的热断裂效应主要是由于掺杂浓度高引起的小范围强烈吸收导致散热不及时而形成很高的热梯度。散热结构对热梯度影响比较大。具体的散热结构可以计算出晶体内部的热梯度分布，从而判断是否达到晶体的断裂极限。
另外，热透镜焦距主要跟泵浦光斑的大小和晶体吸收的总功率有关。
整个过程要考虑晶体尺寸，掺杂浓度，泵浦功率，吸收效率，谐振器的稳定性和模体积的大小等等，才能最终评价是否满足要求。

我随便说说的。。。。。。

作者: EinsteinDirac 时间: 2008-4-21 19:59

原帖由 watermoon 于 2008-4-20 13:27 发表

事实上可能要考虑的问题有这些：
晶体的热断裂效应主要是由于掺杂浓度高引起的小范围强烈吸收导致散热不及时而形成很高的热梯度。散热结构对热梯度影响比较大。具体的散热结构可以计算出晶体内部的热梯度分布 ...

你说的很对，我对晶体内热方面的问题不是很深入的了解，现在假设两块Nd：YVO4一块为3*3*5mm。另一块为1*5*5mm，这两块晶体的参杂浓度都为0.3%，请问哪个的抗热效应更好一些？谢谢大胡子的指教！

作者: shizh 时间: 2008-4-22 08:41
请用ANSYS 对晶体做热分析后，你就可以得到你想要的结果

作者: watermoon 时间: 2008-4-22 09:58

原帖由 EinsteinDirac 于 2008-4-21 19:59 发表

你说的很对，我对晶体内热方面的问题不是很深入的了解，现在假设两块Nd：YVO4一块为3*3*5mm。另一块为1*5*5mm，这两块晶体的参杂浓度都为0.3%，请问哪个的抗热效应更好一些？谢谢大胡子的指教！

看你采取什么样的散热结构了。
3*3*5mm是侧面冷却吧？另一块为1*5*5mm，如果采用5*5端面冷却的话，热效应肯定小啊(同样的泵浦模式下)
但是0.3%掺杂的话，后面这块晶体的吸收效率不够，浪费泵浦源

作者: EinsteinDirac 时间: 2008-4-22 18:00

原帖由 watermoon 于 2008-4-22 09:58 发表

看你采取什么样的散热结构了。
3*3*5mm是侧面冷却吧？另一块为1*5*5mm，如果采用5*5端面冷却的话，热效应肯定小啊(同样的泵浦模式下)
但是0.3%掺杂的话，后面这块晶体的吸收效率不够，浪费泵浦源

我是1*5mm这面作为泵浦的入射面，5*5mm的这个面作为冷却面，是以端泵的方式进行泵浦的。这样是否比3*3*5mm的晶体的散热性能要好（此晶体是3*3mm作为入射面,3*5的那面作为冷却面）

作者: watermoon 时间: 2008-4-23 09:05

原帖由 EinsteinDirac 于 2008-4-22 18:00 发表

我是1*5mm这面作为泵浦的入射面，5*5mm的这个面作为冷却面，是以端泵的方式进行泵浦的。这样是否比3*3*5mm的晶体的散热性能要好（此晶体是3*3mm作为入射面,3*5的那面作为冷却面）

这个问题是可以计算的，建议你还是自己做试验试试比较有说服力，呵呵

作者: bigflfl 时间: 2008-4-23 09:26
这种尺寸夹持是不是比较麻烦？

作者: watermoon 时间: 2008-4-23 10:07

原帖由 EinsteinDirac 于 2008-4-22 18:00 发表

我是1*5mm这面作为泵浦的入射面，5*5mm的这个面作为冷却面，是以端泵的方式进行泵浦的。这样是否比3*3*5mm的晶体的散热性能要好（此晶体是3*3mm作为入射面,3*5的那面作为冷却面）

下面是在同等泵浦条件下，晶体内部理想的温度梯度分布(轴向)
表明1*5*5的结构理论上确实散热好些。。

1-by-5-by-5(P=10,w=0.3).jpg (28.47 KB, 下载次数: 10)

1*5*5尺寸晶体内轴向温度分布

3-by-3-by-5(P=10,w=0.3).jpg (32.44 KB, 下载次数: 10)

3*3*5尺寸晶体内轴向温度分布

作者: EinsteinDirac 时间: 2008-4-23 12:09

原帖由 watermoon 于 2008-4-23 10:07 发表

下面是在同等泵浦条件下，晶体内部理想的温度梯度分布(轴向)
表明1*5*5的结构理论上确实散热好些。。

大胡子你真牛，学习中ing

作者: bigflfl 时间: 2008-4-23 13:49
晶体把边界条件设置成恒温应该不大合适吧？不过很多论文一般计算都这样设置，老感觉这样跟实际情况不大符合。

[ 本帖最后由 bigflfl 于 2008-4-23 13:56 编辑 ]

作者: hitpig 时间: 2008-4-23 14:01
标题: 回复 #11 bigflfl 的帖子
是不是制冷的时候温度是一定的，所以边界设为恒温阿。
我瞎说的阿，还不知道是不是考虑制冷的

作者: 肥罗 时间: 2008-4-24 16:47

好贴！

作者: fenglengzi 时间: 2008-4-25 20:54

学习了，牛！

作者: bigflfl 时间: 2008-4-26 13:26

原帖由 hitpig 于 2008-4-23 14:01 发表
是不是制冷的时候温度是一定的，所以边界设为恒温阿。
我瞎说的阿，还不知道是不是考虑制冷的

一般做晶体热分布的计算都会把这个设为边界条件。不过这显然跟实际不符。并且编程有几个关键参数是取的经验值，所以。。。

作者: zemax 时间: 2008-4-27 01:24
可以，这种激光器叫板条激光器。已经做到300多瓦基模输出了。可以看看www.edge-wave.de

原帖由 EinsteinDirac 于 2008-4-19 19:05 发表
要提高端泵浦激光器的输出功率就要提高泵浦功率，可是当泵浦功率提高以后接下来就会出现很多热方面的问题，首先晶体可能会断裂，其次热透镜效应会变得强烈影响激光器谐振腔的稳定性，请教各位高手如果我将激光晶 ...

作者: bai3697 时间: 2008-4-27 19:51
标题: 回复 #9 watermoon 的帖子
大胡子，我刚注册不久，你发的那个matlab得文献我下不下来，能不能发给我啊，谢谢，期待中！

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