تنش حرارتی در دیسک لیزری Yb:YAG تحت دمش عرضی سه سویه با استفاده از روش اجزاء محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده فیزیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشیار، دانشکده فیزیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در این مقاله به بررسی آثار حرارتی ناشی از گرادیان دما و تنش ایجاد شده بر روی دیسک نازک Yb:YAG  تحت دمش عرضی سه سویه برای توان­های مختلف پرداخته می­شود. سطح جانبی دیسک توسط سه لیزر دیودی پیوسته کار تحت دمش قرار می­گیرد و سطح پایینی دیسک توسط آب خنک­سازی می­شود. مقدار توزیع دما و تنش ایجاد شده در دیسک توسط روش اجزاء محدود به کمک نرم­افزار Ansys  مورد مطالعه قرار می­گیرد. بیشینه توان جذب شده توسط بلور Yb:YAG 240 وات می­باشد که در این توان دمای ماده فعال به 408 کلوین و تنش آن به 132 مگاپاسکال می­رسد.  تغییرات ضرایب شکست و فاصله کانونی ایجاد شده در دیسک نازک با استفاده از داده­های بدست آمده و از نرم افزار Ansysمحاسبه شده است و بیانگر این است که دیسک Yb:YAG همسانگرد باقی ماند و ماده فعال لیزری مناسبی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     [1] Hutton D.V., Fundamentals of Finite Element Analysis. The MacGraw-Hill companies, 2004.
[2]     [2] Silfvast W.T., Fundamentals of Photonics Lasers, University of Central Florida Orlando, Florida, 2003.
[3]     [3] Singh S.CH., Zeng H., Guo C., and Cai W., Lasers: Fundamentals, Types and Operations, 2012.
[4]     [4] Kochener W., Solid-State Laser Engineering. Springer-Verleg, 6th ed, New York, pp. 340-342, 2006.
[5]     [5] Svelto O., Principles of Lasers. Springer, New York, USA, 5th ed, 2010.
[6]     [6] Takeno K., Development of a 100-W Nd:YAG laser using the injection locking technique for gravitational wave detectors, January, 2006.
[7]     [7] Liu Q., Fu X., Ma D., Gong M., Edge-pumped asymmetric Yb:YAG/YAG thin disk laser. Laser Phys, Lett. 4(10), pp. 719–721, 2007.
[8]     [8] Liu Q., Fu X., Ma D., Gong M., Edge-pumped asymmetric Yb:YAG/YAG thin disk laser. Laser Phys, Lett. 4(10), pp. 719–721, 2007.
[9]     [9] Esser M.J.D., diod –end –pumped solid –state lasers, university of Stellenbosch, April 2005.
[10]  [10] Chen B., Dong J., Patel M., Chen Y., Kar A., and Bass1 M., Modeling of High Power Solid-State Slab Lasers, School of Optics/CREOL, University of Central Florida, Orlando, FLUSA 32816-2700, Vol. 4968, 2003.
[11]  [11] Jones W.B., Goldman L.M., Chemoch J.P., Martian W.S., The mini-FPL-A face pumped laser: Concept and implementation. IEEE JQE, Vol. 8, pp. 534-535, 1972.        
[12]  [12] Osterink L.M., Foster J.D., Thermal effect and transverse mode control and Nd:YAG laser. Appl. Phys, Lett. 12, pp. 128-131, 1968.
[13]  [13] Foster J.D., Osterink L.M., Thermal effect in a Nd:YAG  rod laser. Appl.Phys, Lett. 41, pp. 3656-3663, 1970.
[14]  [14] Koechner W., Thermal lensing in a Nd:YAG rod laser. Apple. Opt, pp. 2548-2553, 1972.
[15]  [15] Sueda K., Tsujioka Y., Takahashi H., Kawato S., Kobayashi T., High-power and high-efficiency LD pumped Yb:YAG micro-thickness slab laser. Advanced Solid-State Photonics, paper MB15, 2004.
[16]  [16] Fan T. Y., Heat generation in Nd :YAG and Yb :YAG. IEEE J. Quantum Electron, Vol. 29, pp. 1457–1459, 1993.
[17]  [17] Linford G. J., L. W. Hill., Nd: YAG long lasers. Appl. Opt., Vol. 13, pp. 1387–1394, 1974.
[18]  [18] Bibeau C., Beach R.J., Mitchell S.C., Emanuel M.A., Skidmore J., High-Average-Power 1-mm Performance and Frequency Conversion of a Diode-End-Pumped Yb:YAG Laser. IEE J. Quantum Electron, Vol. 34, No 10, pp 2010 -2019, 1998.
[19]  [19] Fan Sh., Zhang X., Wang Q., Li Sh., Ding Sh., Su F., More Precise Determination of Thermal Lens Focal Length for End-Pumped Solid-State Lasers. Optics Communications, Vol. 266, pp. 620-626, 2006.