固體熱容激光介質(zhì)熱致效應(yīng)及熱管理技術(shù)的研究
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高功率、高亮度激光有著極其重要的應(yīng)用價(jià)值。固體熱容激光器以其獨(dú)特的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，有效避免了實(shí)時(shí)冷卻固體激光器中由于冷卻梯度造成的各種不良熱效應(yīng)，有望成為實(shí)現(xiàn)電激勵(lì)、節(jié)能型、高平均功率、高亮度激光輸出的有效手段之一。 熱管理系統(tǒng)是熱容方式工作激光系統(tǒng)最關(guān)鍵的子模塊之一，如何有效管理并合理控制激光介質(zhì)在周期性抽運(yùn)負(fù)載作用下產(chǎn)生的廢熱，是一個(gè)亟待解決的新穎課題。本論文主要針對(duì)固體熱容激光器增益介質(zhì)的瞬態(tài)熱致效應(yīng)及熱管理系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)展開(kāi)研究，主要貢獻(xiàn)或創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1）、結(jié)合固體熱容激光器的技術(shù)特點(diǎn)，系統(tǒng)地分析了目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于固體熱容激光器（SSHCL）的最新技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)。基于SSHCL總體設(shè)計(jì)方案，對(duì)構(gòu)成該激光系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)方案及其總體設(shè)計(jì)中的功率標(biāo)定等問(wèn)題進(jìn)行了闡述。 2）、基于傳熱學(xué)理論，建立了固體熱容激光介質(zhì)在抽運(yùn)光熱作用下描述其內(nèi)部熱分布的數(shù)學(xué)模型；借助有限元仿真軟件ANSYS，對(duì)幾種摻釹激光介質(zhì)在熱容方式下的熱力學(xué)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，重點(diǎn)對(duì)雙側(cè)對(duì)稱激光二極管陣列抽運(yùn)摻釹釓鎵石榴石激光晶體（Nd:GGG）在熱容工作下的瞬態(tài)溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行深入的研究，分析了多種復(fù)雜邊界條件下熱致效應(yīng)對(duì)激光輸出特性的影響?？偨Y(jié)出高功率全固態(tài)激光系統(tǒng)在熱容運(yùn)轉(zhuǎn)方式下受熱負(fù)載的規(guī)律。