YVO4-Nd:YVO4复合晶体热效应研究

摘要

在全固态激光器中使用了复合结构的激光晶体,通过端面泵浦复合晶体工作特点分析,提出了矩形截面复合晶体热分析模型.在热模型中,考虑了复合晶体具有轴向加热、周边恒温,耦合后的泵浦光束具有高斯分布的特点.利用热传导方程,得出了YVO4-Nd:YVO4复合晶体内部温度场及端面热形变的一般解析表达式.研究结果表明,若用输出功率为20 W的激光二极管端面泵浦YVO4-Nd:YVO4复合晶体(其中复合晶体中YVO4晶体长为2 mm,Nd:YVO4晶体长为6 mm,钕离子掺杂质量分数为0.5%),泵浦光斑为0.2 mm时,复合晶体内最大温升为324.5 ℃,泵浦端面具有3.61 mm的热形变量.在相同泵浦条件下,采用复合晶体替代Nd:YVO4晶体,可将其最大温升降低23.4%,这对于消弱激光晶体热效应的影响,解决激光二极管端面泵浦激光晶体引起的非均匀温升以及热折裂问题,提高激光器性能有着重要的意义.