连续激光二极管端泵 Tm∶YAG 晶体棒热效应

来源：激光与红外杂志2024年第8期北京时间：

作者：任嘉欣

单位：1.西安建筑科技大学 理学院,陕西 西安 710055；2.西安建筑科技大学 应用物理研究所,陕西 西安 710055；

摘要：根据激光二极管端面泵浦激光晶体工作特点的分析,建立了激光二极管端面泵浦 Tm∶YAG 晶体棒热模型,利用热传导理论,用有限元分析法对晶体棒的温度场、热应力场和端面形变量进行了数值计算。分析了激光能量分布不同的激光光束(圆形高斯光斑、椭圆形高斯光斑、圆形平顶光斑、方形平顶光斑)、泵浦光斑半径、Tm3+掺杂浓度对激光棒内部温度场分布及端面形变量的影响,并绘制三维分布图。结果表明,在稳定状态下,若激光二极管泵浦功率为30W、泵浦光斑半径为400μm时,掺杂浓度为35at.%的Tm∶YAG晶体棒泵浦面的最高温升为12455℃,其泵浦面的最大应力为246 MPa,沿晶体z轴最大应力为209 MPa,泵浦面最大热形变量为0888μm。该研究为实现Tm∶YAG 激光器的设计提供了理论指导。

关键词：Tm∶YAG晶体;热效应;热应力;热形变;有限元分析;光束条件

基金资助：国家自然科学基金项目(No.11705136)资助。