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钕玻璃、Nd:YAG和Nd:GGG热容激光特性比较

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侯立群, 祖继锋, 董玥, 朱健强. 2006: 钕玻璃、Nd:YAG和Nd:GGG热容激光特性比较, 强激光与粒子束, 18(6): 881-885.
引用本文: 侯立群, 祖继锋, 董玥, 朱健强. 2006: 钕玻璃、Nd:YAG和Nd:GGG热容激光特性比较, 强激光与粒子束, 18(6): 881-885.
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HOU Li-qun, ZU Ji-feng, DONG Yue, ZHU Jian-qiang. 2006: Comparison of laser characteristics of neodymium doped glass, YAG and GGG operating in heat capacity mode, High Power Lase and Particle Beams, 18(6): 881-885.
Citation: HOU Li-qun, ZU Ji-feng, DONG Yue, ZHU Jian-qiang. 2006: Comparison of laser characteristics of neodymium doped glass, YAG and GGG operating in heat capacity mode, High Power Lase and Particle Beams, 18(6): 881-885.
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钕玻璃、Nd:YAG和Nd:GGG热容激光特性比较

  • 中国科学院,上海光学精密机械研究所,高功率激光物理实验室,上海,201800;中国科学院,研究生院,北京,100039

  • 中国科学院,上海光学精密机械研究所,高功率激光物理实验室,上海,201800

Comparison of laser characteristics of neodymium doped glass, YAG and GGG operating in heat capacity mode

  • 摘要: 考虑固体热容激光器对工作介质的要求,对比分析了掺钕的玻璃、YAG和GGG的多种材料性能.并对三者在激光工作周期内的瞬态温度场及热应力进行了数值模拟.结果表明:在给定的边界及工作条件下,当钕玻璃激光器以热容方式工作,时间为5 s时,介质最高升温超过400 K,最大热致应力为25 MPa,接近其断裂极限的50%.在此条件下进行冷却,当水温为283 K时,需经过约120 s才基本恢复到初始工作状态.而Nd:YAG和Nd:GGG两种介质在相同输入工作条件下,工作时间可达10 s,且温度分布相对平坦,温差和热应力较小,经水冷约30 s可恢复到初始状态.但模拟计算中,发现Nd:YAG在冷却阶段的最大应力达77 MPa,已超过断裂阈值下限值的50%.兼顾冷却时间、材料所能承受的应力及晶体生长尺寸,以及实现100 kW的平均功率输出等因素,Nd:GGG晶体是目前三者中比较适合于作为高平均功率、重复率热容方式工作的激光材料.
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出版历程
  • 刊出日期:  2006-06-30

钕玻璃、Nd:YAG和Nd:GGG热容激光特性比较

  • 中国科学院,上海光学精密机械研究所,高功率激光物理实验室,上海,201800;中国科学院,研究生院,北京,100039
  • 中国科学院,上海光学精密机械研究所,高功率激光物理实验室,上海,201800

摘要: 考虑固体热容激光器对工作介质的要求,对比分析了掺钕的玻璃、YAG和GGG的多种材料性能.并对三者在激光工作周期内的瞬态温度场及热应力进行了数值模拟.结果表明:在给定的边界及工作条件下,当钕玻璃激光器以热容方式工作,时间为5 s时,介质最高升温超过400 K,最大热致应力为25 MPa,接近其断裂极限的50%.在此条件下进行冷却,当水温为283 K时,需经过约120 s才基本恢复到初始工作状态.而Nd:YAG和Nd:GGG两种介质在相同输入工作条件下,工作时间可达10 s,且温度分布相对平坦,温差和热应力较小,经水冷约30 s可恢复到初始状态.但模拟计算中,发现Nd:YAG在冷却阶段的最大应力达77 MPa,已超过断裂阈值下限值的50%.兼顾冷却时间、材料所能承受的应力及晶体生长尺寸,以及实现100 kW的平均功率输出等因素,Nd:GGG晶体是目前三者中比较适合于作为高平均功率、重复率热容方式工作的激光材料.

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