准连续LD端面抽运Nd:YAG棒的瞬态温度分布及其影响因素分析

准连续激光二极管端面抽运Nd:YAG棒的瞬态温度分布是一个关键领域的研究，特别是在激光技术中，因为这种抽运方式会引发晶体内的显著热量变化。本文主要探讨了在准连续激光二极管（LD）持续但非连续的光脉冲抽运下，Nd:YAG（neodymium-doped yttrium aluminium garnet，掺钕钇铝石榴石）棒的热行为。作者利用热传导理论，结合特征函数法和常数变异法，得到了关于棒内瞬态温度分布的精确解析公式。这种数学模型对于理解激光脉冲的抽运特性如何影响晶体温度至关重要。 研究发现，当准连续LD抽运Nd:YAG棒时，棒内温度并非恒定，而是经历一个上升和下降的锯齿状变化过程。随着时间的推移，温度最终达到一种稳定的周期性分布，这种模式与抽运光束的腰半径（即光束的直径），脉宽（光脉冲持续的时间），以及光频率紧密相关。具体来说，腰半径越大，光束的能量分布越均匀，可能导致更大的局部温度升高；脉宽增加则意味着能量释放的速率减慢，导致温度上升和下降的时间延长；而光频率的提高通常意味着能量更高，也会增加棒内温度。 这项工作的成果不仅有助于优化Nd:YAG棒在准连续抽运下的热管理，防止过热导致的性能下降或潜在的设备损坏，还为其他激光系统的设计提供了重要的热力学指导。它扩展了我们对激光技术瞬态热效应的理解，对于激光器的冷却策略设计、材料选择以及器件耐受性评估具有实际应用价值。 这篇文章是激光技术领域中一项重要的理论研究，对提升激光系统的稳定性和效率具有重要意义，并为未来处理高功率、短脉宽或高频激光源的热管理问题提供了科学依据。通过深入理解这些动态温度分布规律，科研人员能够更好地控制和管理激光装置中的温度分布，从而确保其长期高效运行。