偏心抽运矩形截面Nd:GdYVO4激光晶体热效应分析

"这篇研究文章探讨了激光二极管（LD）端面偏心抽运矩形截面Nd:GdYVO4激光晶体的热效应。作者提出了偏心抽运矩形截面偏心度（ERS）的概念，并通过解决泊松热传导方程来分析温度场和温度梯度的变化。研究发现，相对于中心抽运，偏心抽运能降低晶体端面的最高温度，但会导致温度梯度增大，从而引起更严重的热畸变问题。" 在激光技术领域，激光二极管端面抽运是一种常见的激发方式，它利用激光二极管产生的光束直接照射在晶体的端面上，激发晶体内的激活离子，进而产生激光。本文重点关注的是采用矩形截面的Nd:GdYVO4激光晶体，这种晶体因其优良的光学性质和较高的激光效率而被广泛研究。 Nd:GdYVO4是一种掺杂有钕离子(Nd3+)的激光材料，Nd3+作为激活离子，可以在特定的能级间吸收和发射光子，实现激光放大。Gd和Y的掺杂可以优化晶体的性能，例如提高热导率，降低热透镜效应等。 当采用端面抽运时，由于光束的非中心入射，即偏心抽运，会引入一个全新的参数——偏心度。该研究中定义的ERS是衡量这种偏心程度的指标，它对于理解和优化抽运效率、减小热效应至关重要。通过求解泊松方程，可以得到在恒温冷却条件下，晶体内部的温度分布和温度梯度变化。 泊松方程是热传导理论中的基础方程，用于描述物体内部热量传递的过程。在本研究中，它被用来计算偏心抽运下Nd:GdYVO4晶体的温度分布。结果表明，虽然偏心抽运降低了晶体端面的最高温度，但是产生了更高的温度梯度，这意味着热量分布不均匀性增加，可能导致激光质量下降和晶体内部的热应力增大，从而产生热畸变。 热畸变是激光系统中一个重要的问题，因为不均匀的温度分布会影响激光模式质量和稳定性。高温度梯度可能导致折射率的变化，形成热透镜效应，影响光束质量和激光输出的稳定性。因此，对于高功率激光系统，有效管理和控制热效应是设计和优化的关键。 这项研究揭示了偏心抽运矩形截面Nd:GdYVO4晶体的热效应特点，对理解激光二极管端面抽运机制提供了理论依据，也为优化激光器设计提供了参考。未来的研究可能需要探索如何进一步减少热畸变，例如改进冷却系统或寻找新的晶体结构，以实现更高效、稳定的激光输出。