脉冲激光二极管端面抽运固体激光器中晶体的热弛豫时间

在脉冲激光二极管(LD)端面抽运固体激光器中,存在热效应瞬态过程,即晶体的温度分布具有时变性,晶体温度的时变过程受到热弛豫时间的影响。从热传导方程出发,采用解析法和数值法分别对晶体降温过程中温度的时变性进行计算; 采用有限元方法,对晶体热弛豫时间及其影响因素进行数值计算,分析了晶体直径、密度、热传导系数和比热等热物性参数对热弛豫时间的影响; 采用流体流动换热理论,充分考虑了冷却水流温度和速度对晶体温度分布的影响。结果表明,通过调整晶体尺寸、冷却系统可以实现对热弛豫时间的控制。根据有限元软件ANSYS的计算结果,分析了晶体抽运端面上径向温度的时变分布,晶体边缘与中心的温差和光程差; 初步计算了晶体热透镜不同径向位置处的焦距差。结果表明,晶体冷却过程中,不同径向位置与中心的温差和相对光程差具有时变性,晶体热透镜的聚焦特性也是随时间变化的。