4固體激光工作物質(zhì)的熱效應(yīng)-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(wù)物質(zhì)的熱效應(yīng)4.固體激光任務(wù)物質(zhì)的熱效應(yīng)4.1延續(xù)激光器的熱效應(yīng)4.2單次和反復(fù)率脈沖激光器的熱效應(yīng)4.3熱效應(yīng)的消除和補償2熱效應(yīng)涉及的景象和實際景象溫度猝滅熱應(yīng)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(dǎo)實際34.1延續(xù)激光器的熱效應(yīng)4.1.1熱平衡下棒內(nèi)溫度分布4.1.2激光棒的熱應(yīng)力4.1.3激光棒的熱應(yīng)力雙折射4.1.4激光棒的熱透鏡效應(yīng)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(dǎo)熱傳導(dǎo)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(dǎo)率。rr05熱傳導(dǎo)

2、方程的解熱傳導(dǎo)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(dǎo)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(xí)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(dǎo)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(yīng)力應(yīng)力：應(yīng)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(yīng)力假設(shè)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(yīng)力可用下式表示：徑向：切向：軸向：15各向同性物質(zhì)的熱應(yīng)力16最大應(yīng)力Nd:YAG的抗張強度為18002100Kg/cm2，對應(yīng)的單位長度的熱耗散功率約為150W/cm。最大應(yīng)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(yīng)力雙折射熱耗散功率應(yīng)力應(yīng)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(yīng)19光率體主軸化

4、：20彈光效應(yīng)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(yīng)傳輸常數(shù)：294.1.4激光棒的熱透鏡效應(yīng)溫度差引起的折射率變化熱應(yīng)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(yīng)力引起的折射率變化32熱透鏡效應(yīng)熱透鏡效應(yīng)系數(shù)：熱焦距：33端面效應(yīng)對于Nd：YA

5、G主平面：34熱效應(yīng)的總焦距354.2單次和反復(fù)率脈沖激光器的熱效應(yīng)4.2.1單次脈沖激光器的熱效應(yīng)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(fù)頻率脈沖激光器39熱累積404.3熱效應(yīng)的消除和補償4.3.1冷卻與濾光4.3.2光學(xué)補償4.3.3非圓柱任務(wù)物質(zhì)414.3.1冷卻與濾光一、冷卻液體冷卻氣體冷卻傳導(dǎo)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(dǎo)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(xué)補償1、熱透鏡效應(yīng)的補償修磨端面熱不靈敏腔2、熱應(yīng)力雙折射補償