宽温区Yb∶YAG板条激光模块热畸变仿真研究

来源：激光与红外杂志2024年第4期北京时间：

作者：朱铎

单位：1.中国科学院物理与化学技术研究所固体激光重点实验室,北京 100190；2.中国科学院理化技术研究所功能晶体与激光技术重点实验室,北京 100190；3.中国科学院大学,北京 100190；4.齐鲁中科光学物理与工程技术研究所,山东 济南 250000；

摘要：本文对不同冷却温度下的Yb∶YAG晶体板条激光模块高功率运转时的温度场、应力场及对应的热畸变进行了仿真分析研究。结果显示,随着冷却温度从300K降低至77K,板条的温度梯度热应力与应变都明显降低。当冷却温度为77 K时,最大主应力为414 MPa,仅为常温时的156,最大主应变为382×10-5,仅为常温时的6。为了分析Yb∶YAG晶体板条激光模块不同冷却温度下输出激光的光束质量,以确定其最佳运转温度,我们采用光线追迹的方法,对单程通过板条的1030nm探测光进行仿真。可以看到,当冷却温度为77 K时,远场光斑能量更为集中,且探测光光程差的PV值为07941μm,仅为300K时的596。模拟结果表明低温运转有利于Yb∶YAG晶体板条激光模块产生高功率高光束质量激光输出,这为高功率高光束质量Yb∶YAG晶体板条激光的设计工作奠定了基础。

关键词：板条激光器;Yb∶YAG;热效应;仿真模拟

基金资助：国家自然科学基金项目(No.62205349)；2021年“泉城学者”建设工程项目资助。