激光二极管端面抽运梯度浓度掺杂介质激光器热效应的有限元法分析

论文摘要

基于能量均分方法,根据经典热传导和热弹性理论,建立了激光二极管端面抽运梯度浓度掺杂棒状激光介质的数值模型,考虑到梯度浓度掺杂激光介质端面与空气的对流换热和激光介质材料的热力学参数的温度相关性,运用有限元法,得出了单一浓度掺杂、2阶阶变梯度浓度掺杂、5阶阶变梯度浓度掺杂和理想梯度浓度掺杂四种掺杂结构激光介质内吸收系数、抽运光吸收功率、温度、热应力和应变的空间分布。结果表明,采用梯度浓度掺杂结构可以大大提高激光介质内抽运光吸收分布的均匀性,5阶阶变梯度浓度掺杂激光介质的最高温度、最大主拉应力和最大主应变分别为单一浓度掺杂激光介质的42.6%、31.9%和28.1%,可见明显减小了热效应的影响。理论分析结果可为激光二极管抽运梯度浓度掺杂激光器的合理优化设计提供数据理论支撑。

论文目录

• 0 引言
• 1 理论模型
•   1.1 激光二极管端面抽运梯度浓度掺杂棒状激光器的抽运结构
•   1.2 激光介质抽运光分布
•     1.2.1 单一浓度掺杂分析
•     1.2.2 梯度浓度掺杂分析
•       1.2.2. 1 理想梯度浓度掺杂
•       1.2.2. 2 分段阶变梯度浓度掺杂
•   1.3 温度场分析
•   1.4 热应力、应变分析
• 2 模拟仿真计算与结果分析
•   2.1 抽运光吸收功率分布模拟
•   2.2 温度场分布模拟
•   2.3 热应力分布模拟
•   2.4 应变分布模拟
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 刘全喜,任钢,李轶国,岳通,王莉,肖星,邓翠,李佳玲

关键词: 热效应,有限元法,梯度浓度掺杂

来源: 红外与激光工程 2019年11期

年度: 2019

分类: 信息科技,基础科学

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 西南技术物理研究所

基金: 总装十三五预先研究资助项目

分类号: TN248.1

页码: 58-68

总页数: 11

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