4固體激光工作物質(zhì)的熱效應-中國工控網(wǎng)-中國自動化企業(yè)ppt課件

1、光電子技術(shù)(2)(激光器件)4 固體激光任務物質(zhì)的熱效應4.固體激光任務物質(zhì)的熱效應4.1延續(xù)激光器的熱效應4.2單次和反復率脈沖激光器的熱效應4.3熱效應的消除和補償2熱效應涉及的景象和實際景象溫度猝滅熱應力熱致雙折射熱透鏡實際熱彈實際彈光實際虎克定律熱傳導實際34.1延續(xù)激光器的熱效應4.1.1熱平衡下棒內(nèi)溫度分布4.1.2激光棒的熱應力4.1.3激光棒的熱應力雙折射4.1.4激光棒的熱透鏡效應44.1.1熱平衡下棒內(nèi)溫度分布在熱平衡形狀下，忽略冷卻介質(zhì)沿軸向的微小溫度變化以為熱流主要沿棒的徑向傳導熱傳導方程：T溫度，Q單位體積內(nèi)發(fā)熱功率，r棒橫截面內(nèi)任一半徑大小，K熱導率。rr05熱傳導

2、方程的解熱傳導方程為一歐拉方程，取r=et，即可轉(zhuǎn)為常微分方程，最終得到方程解為：棒外表的溫度6熱傳導方程的解棒中心的溫度：4.1-1)式變?yōu)椋簰佄锞€型7單位體積內(nèi)發(fā)熱功率Q整根棒的熱耗散功率泵浦源的輸入功率熱耗散功率系數(shù)激光棒長度8熱耗散功率與冷卻水的熱平衡方程棒的外表積熱傳送系數(shù)棒外表與冷卻介質(zhì)的溫差9熱傳送系數(shù)10棒外表與中心的溫度中心與外表溫差：11溫度分布12習題7一臺延續(xù)YAG激光器，激光棒尺寸為550mm2，冷卻水溫度TF20，激光棒的熱耗散功率Pd600W，YAG的熱導率K0.11Wcm-1-1，冷卻水與激光棒之間的熱傳送系數(shù)h3Wcm-2-1。求：T(0)，T(r0)134.

3、1.2激光棒的熱應力應力：應變：虎克定律：泊松比：熱膨脹線膨脹系數(shù)楊氏模量14各向同性物質(zhì)的熱應力假設具有自在端的各向同性的激光棒，無其它外來作用時，根據(jù)前述溫度分布和熱彈實際的結(jié)論，應力可用下式表示：徑向：切向：軸向：15各向同性物質(zhì)的熱應力16最大應力Nd:YAG的抗張強度為18002100Kg/cm2，對應的單位長度的熱耗散功率約為150W/cm。最大應力出如今棒外表和棒中心：17熱沖擊波參量材料：玻璃CSGGYAGAl2O3R(W/cm)16.57.9100熱沖擊波參量184.1.3激光棒的熱應力雙折射熱耗散功率應力應變光率體折射率雙折射熱彈實際溫度分布虎克定律光彈效應19光率體主軸化

4、：20彈光效應彈光系數(shù)，對于YAG具有3各獨立分量21001方向Nd：YAG的熱致雙折射XY22001方向Nd：YAG的熱致雙折射23001方向Nd：YAG的熱致雙折射24111方向Nd：YAG的熱致雙折射XY25111方向Nd：YAG的熱致雙折射26111方向Nd：YAG的熱致雙折射W/cm3cm27111方向Nd：YAG的熱致雙折射XY28退偏效應傳輸常數(shù)：294.1.4激光棒的熱透鏡效應溫度差引起的折射率變化熱應力引起的折射率變化30溫度引起的折射率變化Nd：YAG的折射率溫度系數(shù)7.310-6-131熱應力引起的折射率變化32熱透鏡效應熱透鏡效應系數(shù)：熱焦距：33端面效應對于Nd：YA

5、G主平面：34熱效應的總焦距354.2單次和反復率脈沖激光器的熱效應4.2.1單次脈沖激光器的熱效應36單次脈沖泵浦時棒內(nèi)溫度的分布37溫度分布與半徑和時間的關(guān)系曲線運用15cm長螺旋氙燈，注入11500焦耳，泵浦直徑1cm，長7.5cm的釹玻璃棒384.2.2反復頻率脈沖激光器39熱累積404.3熱效應的消除和補償4.3.1冷卻與濾光4.3.2光學補償4.3.3非圓柱任務物質(zhì)414.3.1冷卻與濾光一、冷卻液體冷卻氣體冷卻傳導冷卻二、濾光濾光液濾光玻璃42一、冷卻液體冷卻43液體冷卻44氣體冷卻45傳導冷卻46二、濾光全腔水冷分別水冷濾光玻璃：摻鈰Ce、釤Sm石英玻璃，硒鎘玻璃濾光液：0.31%重鉻酸鉀，1%2%亞硝酸鈉474.3.2光學補償1、熱透鏡效應的補償修磨端面熱不靈敏腔2、熱應力雙折射補償