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LD抽运复合YAG晶体温度场及热透镜效应研究
标题：LD抽运复合YAG晶体温度场及热透镜效应研究
摘要：
本文针对LD抽运复合YAG晶体的温度场分布及其对光学系统的热透镜效应进行了研究。通过数值模拟和实验测量，分析了LD抽运过程中晶体的温度变化与非均匀热效应对光学系统性能的影响。研究结果表明，在实际应用中，对于稳定的激光输出和保持光学系统高效率工作，必须深入了解晶体温度场的形成及热透镜效应的影响机制。
关键词：LD抽运，复合YAG晶体，温度场，热透镜，光学系统
1.引言
YAG(YttriumAluminumGarnet)晶体作为一种重要的激光材料，其光学性能和热性能对激光器的输出质量和稳定性起着至关重要的作用。然而，在长时间高功率抽运过程中，由于非均匀的光吸收和晶体热导率的差异等因素，会导致晶体内部温度场的不均匀分布，进而引发热透镜效应，影响激光器的输出稳定性。
2.LD抽运复合YAG晶体温度场分布的数值模拟
利用有限元分析软件，建立了复合YAG晶体的三维几何模型和热传导方程模型，模拟了LD抽运过程中晶体的温度分布变化。通过调整不同参数，如激光器功率、光束尺寸等，研究了这些因素对温度场的影响。结果显示，高功率的LD抽运会在晶体中形成明显的温度梯度，尤其在激光束中心附近，温度会显著升高。同时，晶体长度对温度场的分布也有一定的影响。
3.实验测量与分析
通过建立实验平台，采用红外热像仪对复合YAG晶体的温度分布进行了测量。不同LD泵浦功率下，记录并分析了晶体表面的温度分布图像。实验结果与数值模拟相吻合，证实了LD抽运过程中的温度场分布规律。
4.热透镜效应对光学系统性能的影响
基于模拟结果和实验测量，进一步研究了晶体温度分布引起的热透镜效应对光学系统工作的影响。热透镜效应会导致激光束的聚焦度发生变化，进而造成激光的发散角度变化和光斑畸变，减弱激光器的输出强度和质量。通过优化光学系统结构和散热方式，并采取温度控制措施，可以降低热透镜效应带来的损失，提高激光器的稳定性和输出性能。
5.结论与展望
本文通过数值模拟和实验测量研究了LD抽运复合YAG晶体的温度场分布及热透镜效应。结果表明，在实际应用中，晶体温度场分布对光学系统的性能有重要影响，并可能引起热透镜效应。因此，对于保持激光器的高效率工作和稳定输出，需要合理设计光学系统结构、优化散热方式，并采取温度控制措施。未来的研究可以进一步探究特定条件下的温度场分布和热透镜效应，以及更精确的数值模拟和实验测量方法，为激光器的设计和应用提供更准确的理论基础。
参考文献：
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