بررسی عدسی حرارتی و جبران این اثر در میله لیزر nd:yag

هدف از این تحقیق، بررسی اثر عدسی گرمایی در لیزرهای حالت جامد دمیده شده با لیزر نیمرسانا در چارچوب های دمش از پهلوو دمش از انتها می باشد و همچنین به دست آوردن تئوری های دقیق با در نظر گرفتن تمام اثرات گرمایی و پارامترهای میله لیزری می باشد. هدف دیگر، ارائه راه حل هایی برای کاهش و جبران عدسی گرمایی در میله لیزری nd:yag است. برای این منظور ، ابتدا در فصل اول مقدمه ای در مورد اثرات گرمایی در میله لیزری آورده می شود که با تئوری های کلی در مورد عدسی گرمایی میله لیزری آشنا شویم و همچنین بدانیم که باید بیشتر کدام پارامتر لیزر و میله لیزری را دنبال کنیم و در واقع کدام پارامتر است که تاثیر بیشتری در این اثر گرمایی دارد. در فصل دوم، یک لیزر حالت جامد که با لیزر نیمرسانا از پهلو دمیده می شود را در نظر می گیریم. در این نوع لیزر یک الگوی گرمایی با چگالی گرمایی گاوسی در سطح مقطع میله لیزری در نظر گرفته می شود و چون در این طرح میله یا چهار آرایه لیزر نیمرسانا دمیده می شود، فرض می شود که توزیع لیزرهای نیمرسانا در اطراف میله یک روشن سازی یکنواخت فضایی را به وجود آوردو فقط نور دمشی که به میله وارد شده است را در نظر می گیریم. با این وجود با استفاده از معادله گرما در حالت پایا برای میله لیزری، رابطه ای برای اختلاف دمای داخل میله بدست می آوریم و چون سهم بیشینه عدسی گرمایی را همین اختلاف دما به وجود می آورد، با داشتن اختلاف دما، اختلاف فاز ایجاد شده را محاسبه می کنیم و سپس رابطه ای را برای فاصله کانونی ایجاد شده به دست می آوریم. در ادامه این فصل تغییر عدسی گرمایی میله لیزری را برای مقادیر مختلف کمر پرتو بررسی می کنیم و به این نتیجه می رسیم که هنگامی که کمر پرتوهای دمش زیاد می شوند، توزیع انرژی گرایش به یکنواخت تر شدن دارد و فاصله کانونی گرمایی بلندتر می-شود که به معنای یک عدسی گرمایی کوچکتر است. در فصل سوم، لیزرهای حالت جامد با دمش از انتها در نظر گرفته می شود. در ابتدا، بر اساس نظریه اساسی انتقال گرما به یک میله لیزری، توزیع دما در مختصات استوانه ای محاسبه می شود. البته با در نظر گرفتن توزیع غیریکنواخت پرتو دمش و وابستگی دمایی رسانندگی گرمایی این کار انجام می شود. سپس با داشتن این توزیع دما و تغییری که در ضریب شکست به وجود می آید، اختلاف راه نوری در میله لیزری محاسبه می شود و آن گاه رابطه ای برای فاصله کانونی بدست می آید. در این فصل تاثیر کمر پرتو دمشی و همچنبن تاثیر اندازه توان دمشی را روی عدسی گرمایی میله و ابیراهی کروی آن بررسی می کنیم و در نتیجه دیدیم که شعاع کوچکتر کمر پرتو باعث کوتاه تر شدن فاصله کانونی می شود وکوتاه تر شدن فاصله کانونی به معنای عدسی گرمایی شدیدتر است. در نتیجه می توان گفت که هر چه کمر پرتو کوچک تر باشد، عدسی گرمایی شدید تری داریم. همچنین دیدیم که زیاد شدن توان دمشی (دمش قوی تر) باعث کوتاه تر شدن فاصله کانونی و در نتیجه باعث شدیدتر شدن عدسی گرمایی می شود.در پایان اثر توزیع فضایی پرتو دمشی روی ابیراهی کروی عدسی گرمایی به طور جزئی تحلیل می شود.نتایج نشان داد که توزیع دما در میله لیزری متفاوت از تابع سهموی آرمانی است و فاصله کانونی عدسی گرمایی به صورت تابعی از مختصات r است که باعث ایجاد ابیراهی کروی می شود. در مورد اثر توزیع فضایی به این نتیجه رسیدیم که اگر توزیع پرتو دمشی به صورت نمایه سوپر گاوسی باشد و به سمت نمایه بالا-تخت برود، عدسی گرمایی میله نیز آرمانی می شود و فاصله کانونی آن ثابت می شود. در فصل چهارم، راهی برای کاهش و جبران عدسی گرمایی آورده شده است که یک طرح جبران خود تنظیم است. به طوری که با کم و زیاد شدن توان دمشی، می تواند جبران عدسی گرمایی را تا حد بسیار خوبی انجام دهد در این روش از یک نوع ماده نوری به عنوان عنصر جبران کننده استفاده می شود.