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infotek 2026-09-04 13:49

如何计算Yb:YAG薄片激光器的热透镜和激光功率输出

指南3 如何计算Yb:YAG薄片激光器的热透镜和激光功率输出? h?.6e9Y4  
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目录 .}ohnnJB0  
1. 运行LASCAD并定义泵浦光分布 1 9Vzk:zOT  
2. 用EFA定义边界条件 3 u):z1b3*?  
3. 选项定义控制FEA 4 j!mI9*hP  
4. FEA结果显示 5 -ud~'<k  
5. FEA结果抛物线拟合 6 1:My8  
6. 在模式中插入热透镜 7 5zpk6FR$  
7. 激光功率输出计算 8 |1g2\5Re  
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GJ%It .  
1.运行LASCAD并定义泵浦光分布 ;TmwIZ  
运行LASCAD,从路径C:Program FilesLASCADTutorials中打开tutorial-3.lcd,用“shrink-stretch”工具拉伸模式图,直到看到黄色的热透镜形状。热透镜只有0.12mm,因此需要拉伸其长度。 =!U{vT  
选择主菜单“FEA-Parameter Input & FEA code”,打开“Crystal ,Pump Beam and Material Parameters ”窗口,该窗口有6个标签。“Models”标签显示了LASCAD提供的预定义模式,如图1所示。在这个教程中,模式Cylindrical rod with top hat 已经被勾选,该模式表示吸收泵浦光强分布在热透镜轴方向为近似平顶(也称为常数)分布。 t@}<&{zk  
Q;m .m2  
图1.定义泵浦棒 lqX]'gu]\  
选择’Pump Light’标签,如图2所示,该标签用于定义泵浦功率密度。在这个模式下,我们必须事先知道总的吸收泵浦功率。总的吸收功率为500W。垂直于薄片轴的泵浦功率用超高斯函数定义,如help=>Pump Light-Top Hat Pump Light Distribution in Axis Direction。光斑的大小等于分布半径。超高斯指数增大到一定程度后,截面分布接近平顶分布。可以点击“Show Pump Profile”来查看截面图。我们甚至可以从这个截面图中减去一定百分比被吸收的泵浦光功率。 4I:Jb;k>  
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图2.定义泵浦光 xd(AUl4qY  
2.用EFA定义边界条件 4$IPz7  
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如图所示,选择“Boundaries”来定义边界条件。假设在(z=0)处的晶体面与固体接触时为常温,当然我们也可以勾选流体冷却。假设固体温度为293K。在3能级系统中,我们一般都采用开氏温度。参考温度是用来计算晶体热畸变,对应于晶体的初始温度。 l,6="5t  
w$Dp m.0(  
图3.定义边界条件 (~}l?k  
在本次结构设计中不使用Doping & Mats 标签。 EHzU`('?[  
((.PPOdJV  
3.选项定义控制FEA -uv1$|  
选择“FEA Options”,定义网格参数,收敛判据和最大迭代次数。可以参考帮助手册查找更详细的信息。我们可以保持现有条目值不变。基于现有网格大小,推荐使用700MB RAM。要得到关于畸变的准确结果,现案例的结果非常小,我们可以将沿着x,y方向的网格降低到0.06,但是最低就需要1024MB RAM来得到这样精确的网格。  M?}2  
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图4.计算 7t@jj%F  
点击“Apply & Run FEA”开始FEA分析,弹出的Finite Element Analysis窗口显示当前运行的迭代次数。 t$\]6RU  
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4. FEA结果显示 O "{o (  
FEA计算完成之后,点击LASCAD 主菜单中“FEA-3D Visualizer” ,显示热负载分布,温度分布,变形和压力结果。图5显示了未冷却处理的腔端面处的温度分布。 =@3Qsd  
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图5.温度分布
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