MATLAB模拟下Nd-CNGG激光器热效应深度探究

本文主要探讨了基于MATLAB的Nd-CNGG激光器的热效应研究。Nd-CNGG激光器是一种利用Nd离子掺杂的CNGG晶体作为工作介质的固体激光器，因其宽吸收带和Nd离子的特性，被广泛应用于激光二极管抽运。文章通过有限差分法在MATLAB平台上模拟了激光二极管（LD）端面泵浦情况下Nd-CNGG激光器的热透镜效应。 作者李奇楠、丁状、向万贵和罗小洁针对不同的泵浦光参数，如808 nm和885 nm波长的泵浦光功率、晶体尺寸以及泵浦光束腰半径的位置变化，进行了深入的数值分析。研究发现，这些参数的变化都会显著影响晶体内部的温度分布。具体来说，当使用808 nm泵浦光时，不同束腰位置会导致晶体温差高达68 K，显示出热效应在实际应用中的显著影响。相比之下，选择平均温升较低的885 nm泵浦光，虽然降低了温差，但仍存在明显热效应。 热效应在固体激光器中的关键性问题在于它对激光器性能的负面影响，包括输出波长的漂移、输出功率的不稳定以及光束质量的下降。量子亏损、能级间能量转换和晶体再吸收是主要的热源，它们会导致晶体内部的不均匀加热，形成热透镜效应，从而影响激光器的长期稳定性和效率。为了优化激光器设计，减少热效应的影响，研究人员需精确控制和管理这些参数，以确保激光器在高功率运行时仍能保持良好的性能。 本文的研究结果对于理解Nd-CNGG激光器的热行为至关重要，也为优化此类激光器的设计提供了理论依据，有助于提高其在工业和科研领域的应用效能。MATLAB作为一种强大的工具，为热效应的模拟提供了便利，使得研究人员能够通过数值计算来预测并控制实际器件中的热行为，从而实现激光器性能的提升和稳定性保障。