LD端泵Nd-GdVO4激光器散熱技術(shù)研究.pdf

1、激光晶體泵浦波長轉(zhuǎn)移過程中，部分泵浦功率不可避免地要轉(zhuǎn)化成熱功率，導(dǎo)致晶體內(nèi)部溫度的空間分布不均勻，從而引起熱致形變，熱應(yīng)力和熱致雙折射等熱效應(yīng)。隨著固體激光器技術(shù)的飛速發(fā)展，激光晶體的熱效應(yīng)已成為影響激光大功率化、調(diào)Q以及倍頻的瓶頸問題，因此，本論文主要論述了如何解決晶體的散熱問題。
　　本文從晶體的內(nèi)部溫度分布推導(dǎo)開始，計(jì)算了晶體熱透鏡焦距，對比了Nd:GdVO4,Nd:YVO4,Nd:YAG三種晶體的熱負(fù)載比，分析了晶體內(nèi)部

2、熱應(yīng)力分布，并用LASCAD軟件模擬了晶體內(nèi)部熱梯度及應(yīng)力分布，為我們的散熱提供了理論依據(jù)。隨后，我們又從熱傳導(dǎo)及流體力學(xué)的基本理論出發(fā)，重點(diǎn)論述了微通道及銦封的散熱原理，為我們下面的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。
　　通過實(shí)驗(yàn)我們對比了傳統(tǒng)的直通孔式循環(huán)水制冷熱沉、微通道銦包循環(huán)水制冷熱沉以及結(jié)合了銦封技術(shù)的微通道循環(huán)水制冷熱沉三種散熱裝置的散熱效果，說明了我們采取新型散熱裝置的良好效果。
　　實(shí)驗(yàn)中，我們采用LD端泵Nd:GdVO

3、4晶棒，平-平腔結(jié)構(gòu)。在泵浦功率為28W的時(shí)候，采用傳統(tǒng)通孔熱沉和微通道熱沉分別獲得8.66W和10.5W的最大輸出功率，光-光效率分別為31％和36％，斜效率分別為38％和42％，另外我們采用微通道熱沉并結(jié)合銦封技術(shù)，在泵浦功率為40W的時(shí)候獲得最大功率17.5W,且還沒有達(dá)到輸出飽和狀態(tài)，功率仍呈線性增長，光-光效率和斜效率分別為44％和49％。比較三組數(shù)據(jù)，我們得出采用銦封微通道熱沉的散熱效果是明顯的。
　　我們還測得同樣的

4、熱透鏡焦距（350mm）下，采用銦包微通道熱沉，晶體吸收的泵浦功率為6.5W，而采用銦封技術(shù)的微通道熱沉則可以吸收39.5W，這也說明我們采用銦封技術(shù)的微通道散熱裝置對晶體熱焦距改善是很明顯的。最值得一提的是，我們用光束輪廓分析儀測得了他們的光強(qiáng)分布情況，在傳統(tǒng)的通孔式熱沉下我們最多只能得到4W的基模輸出，采用微通道熱沉則可以得到8W的基模輸出，而采用微通道結(jié)合銦封技術(shù)的熱沉我們至少可以得到13W基模的高水平，這一基模激光功率的提高，對