高功率CO2激光器输出窗热效应的研究

李隆; 史彭; 李东亮; 甘安生; 白晋涛

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

高功率CO2激光器输出窗热效应的研究

李隆 , 史彭 , 李东亮 , 甘安生 , 白晋涛

文章导航 > 激光技术 > 2004 > 28(5): 510-513

引用本文:

Citation:

高功率CO2激光器输出窗热效应的研究

1.
西安建筑科技大学, 理学院, 西安, 710055;
2.
西北大学, 光子学与光子技术研究所, 西安, 710069;
3.
西安交通大学, 电子与信息工程学院, 西安, 710049

作者简介: 李隆(1972- ),男,博士研究生,主要从事激光器件和超快光谱动力学研究.E-mail:pshi56@sohu.com.

中图分类号: TN248.2⁺2

Thermal effect research of the output-coupler window in high power CO2 laser

1.
Faculty of Science, Xi'an University of Architecture & Technology, Xi'an 710055, China;
2.
Institute of Photonics & Photo-Technology, Northwest University, Xi'an 710069, China;
3.
School of Electronic & Information Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China
CLC number: TN248.2⁺2

摘要: 高功率CO2激光器输出窗不可避免地要吸收谐振腔的激光能量,在其内部产生非均匀温度场的分布,并引起输出窗发生热形变。输出窗的热效应改变了CO2激光器谐振腔的品质因数,影响激光器的稳定性和输出光束的质量。对于输出窗准确的温度场和热形变场研究是解决热透镜效应的关键。利用半解析方法对CO2激光器在TEM00工作模式下,输出窗的温度场及热形变量场进行研究。研究方法和所得结论具有普适性,可以应用到其它具有轴对称性热模型产生的温度场、热形变分析工作中。
- 高功率CO2激光器 /
- 输出窗 /
- 热效应 /
- 半解析方法
Abstract: In high power CO2 laser the infrared material output-coupler window inevitable absorbing resonant laser energy will produce non-uniform temperature field distribution,and also cause output coupler window to generate thermal distortion,which is called the output-coupler window thermal effect.Thermal effect would change resonant Q-factor,and influence laser stability and output beam quality.So accurate temperature field and thermal distortion field analysis is the key to resolve these problems.In this article semi-analytical solution is introduced to study output coupler window non-uniform temperature field distribution and thermal distortion field distribution under the CO2 laser operated at stable TEM00 mode.Fortunately the research method and obtained results have universality,which can be applied to analyze temperature field and thermal distortion field with axial symmetry thermal models.
- high power CO2 laser /
- output-coupler window /
- thermal effect /
- semi-analytical solution

[1]

HüGEL H.Potential of modern CO2 laser for industrial application[J].Infrared Phys Technol,1995,36(1):145～157.[2] JEBBARI N,JEBARI M,AHDAD F et al.Energy mechanism during machining process by high-power continuous CO2 laser[J].Appl Phys,2000,B70:99～103.[3] 刘敬海,徐荣甫.激光器件与技术[M].北京:北京理工大学出版社,1995.33～65.[4] 陆培华,王润文.高功率激光器窗口三维温度场分析及其热透镜研究[J].光学学报,2001,21(8):965～969.[5] 蒋金波,程兆谷,牛振亚.快速轴流CO2激光器输出窗热透镜效应对输出特性的影响[J].应用激光,1999,19(5):309～312.[6] 夏金安,程兆谷,雒江涛 et al.高功率横流连续CO2激光器特性参数模拟[J].中国激光,1999,26(9):769～772.[7] 马毅勇,程祖海,张耀宁.高功率激光器窗口热变形分析的有限元方法[J].强激光与粒子束,1999,11(1):6～10.[8] FUNK J N,MENGC M P,TAGAVI K A et al.A semi-analytical method to predict printed circuit board package temperatures[J].IEEE Ttransactions on Components Hybrids and Manufacturing Technology,1992,15(5):675～684.[9] 史彭,陈雅妮,王占民.多层圆形组件半解析热分析方法的研究[J].电子学报,2001,29 (8):1121～1122.[10] 王希权,彭忠奇.小型可调式TEM00模CO2激光器[J].应用光学,1999,20(6):27～29.[11] 朱精敏,张伟坪,赵焕东 et al.改善大功率CO2激光模式的位相统一输出镜[J].应用激光,1998,18(6):251～253.[12] 王润文,陆培华.高功率激光透过窗口材料的传输效应分析[J].强激光与粒子束,2000,12(增刊):91～94.[13] 马绍芳.CO2激光器用的低吸收锗窗[J].激光与红外,1999,29(3):187～188.

[1]	王德良 , 赵刚 , 路英宾 , 高剑波 , 陈德章 , 刘韵 , 卿光弼 , 古鸿仁 . 固体激光热致退偏效应的一种补偿方法. 激光技术, 2008, 32(6): 561-562,571.
[2]	李隆 , 董武威 , 史彭 , 甘安生 , 许启明 . 高功率Yb：YAG微片激光器热效应研究. 激光技术, 2010, 34(1): 8-12. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.01.003
[3]	陈子伦 , 侯静 , 姜宗福 . 高功率掺镱双包层光纤激光器热效应理论研究. 激光技术, 2007, 31(5): 544-547,550.
[4]	赵臻 , 龙芋宏 , 黄宇星 , 张光辉 , 周辽 , 蔺泽 , 焦辉 , 黄平 . 水束导引高功率激光的热效应分析. 激光技术, 2023, 47(5): 672-677. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.05.015
[5]	冯祝 , 万云芳 . LD端面抽运Nd：GGG激光器热效应研究. 激光技术, 2014, 38(3): 360-363. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.03.016
[6]	黄云火 , 黄磊 , 张海涛 , 柳强 , 闫平 , 巩马理 . 水柱导引抽运光纤激光器端面热效应分析. 激光技术, 2009, 33(3): 225-227.
[7]	高俊超 , 朱长虹 , 李正佳 . 固态激光介质的热效应与光泵浦极限研究. 激光技术, 2004, 28(3): 271-274.
[8]	陈子伦 , 马厉克 , 姜宗福 , 曹涧秋 . LD端面抽运激光介质热效应的有限元分析. 激光技术, 2005, 29(5): 543-545.
[9]	冯杰 , 范宗学 , 单常亮 , 魏欣芮 , 吴琴 , 杨永佳 , 周自刚 . 基于热效应飞秒激光诱导LiNbO3表面结构的研究. 激光技术, 2015, 39(6): 869-872. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.06.029
[10]	徐仰彬 , 凌亚文 . 复合YVO4-Nd：YVO4激光晶体的超高斯热效应研究. 激光技术, 2009, 33(1): 80-82.
[11]	熊征 , 曾晓雁 . 化学反应热效应对激光熔凝区几何特征的影响. 激光技术, 2007, 31(5): 462-464,468.
[12]	崔莉军 , 陈星明 , 杨美霞 , 代俊 , 刘文兵 , 黄守彬 . 高能激光系统中不同材料合束镜的热效应分析. 激光技术, 2024, 48(2): 159-165. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2024.02.003
[13]	胡席远 , 胡伦骥 , 熊建钢 , 刘建华 , 骆红 , 陈祖涛 . 激光焊接中聚焦透镜热效应研究. 激光技术, 1998, 22(3): 188-190.
[14]	刘建华 , 王又青 , 陈清明 , 陈一坚 , 李再光 , 段军 , 胡席远 . 同轴射频激励CO2激光器的热效应研究. 激光技术, 2001, 25(1): 54-59.
[15]	樊红英 , 张浩 , 赵琦 , 蒋泽伟 , 贾静 , 陈好 . 基于H-S波前传感器的高能激光材料热效应参量测试. 激光技术, 2018, 42(2): 201-205. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.02.012
[16]	陈星 , 葛亚琼 . Zr₆₅Al_7.5Ni₁₀Cu_17.5非晶合金激光熔凝的热效应模拟. 激光技术, 2020, 44(2): 202-205. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.02.011
[17]	李晓平 , 周凤晴 , 卢宏 , 王金华 , 陈清明 , 李翱 . 用于高功率CO2激光器反射镜的研究. 激光技术, 1995, 19(2): 70-73.
[18]	周维军 , 袁永华 , 张大勇 , 桂元珍 , 江继军 . 1.06μm连续激光辐照TiO2/SiO2薄膜元件的损伤效应研究. 激光技术, 2006, 30(1): 76-77,81.
[19]	李燕凌 , 曾钦勇 , 李彤 , 牛瑞华 , 薛亮平 . Cr, Tm, Ho：YAG激光器输出的实验研究. 激光技术, 2008, 32(6): 563-565.
[20]	黄鸿雁 , 王又青 , 李晴 . 7kW轴快流CO2激光器的热平衡分析及换热器设计. 激光技术, 2010, 34(2): 240-242,246. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.02.026

点击查看大图

计量

文章访问数: 3316
HTML全文浏览量: 703
PDF下载量: 365
被引次数: 0

高功率CO2激光器输出窗热效应的研究

作者简介: 李隆(1972- ),男,博士研究生,主要从事激光器件和超快光谱动力学研究.E-mail:pshi56@sohu.com

1. 西安建筑科技大学, 理学院, 西安, 710055;
2. 西北大学, 光子学与光子技术研究所, 西安, 710069;
3. 西安交通大学, 电子与信息工程学院, 西安, 710049

收稿日期: 2003-09-12
录用日期: 2003-12-09
网络出版日期: 2004-09-25

关键词:

摘要: 高功率CO2激光器输出窗不可避免地要吸收谐振腔的激光能量,在其内部产生非均匀温度场的分布,并引起输出窗发生热形变。输出窗的热效应改变了CO2激光器谐振腔的品质因数,影响激光器的稳定性和输出光束的质量。对于输出窗准确的温度场和热形变场研究是解决热透镜效应的关键。利用半解析方法对CO2激光器在TEM00工作模式下,输出窗的温度场及热形变量场进行研究。研究方法和所得结论具有普适性,可以应用到其它具有轴对称性热模型产生的温度场、热形变分析工作中。