بررسی تجربی اثرات گرمایی لیزر حالت جامد پر توان نئودیمیوم یاگ با دمش دیودی طولی و جبران آن با استفاده از میله مرکبyag/nd:yag/yag

این پایان نامه به بررسی تجربی اثرات گرمایی تولید شده در ماده فعال لیزرهای حالت جامد که بصورت میله و از جنس بلورnd:yag است، بوسیله دیودهای لیزری که جهت دمش محیط فعال مورد استفاده قرار گرفته است، می پردازد. اثرات حرارتی موجب کاهش توان و کیفیت پرتو خروجی لیزر می گردد. دمش ماده فعال به دو صورت دمش جانبی و دمش انتهایی انجام می شود که در اینجا دمش انتهایی ماده فعال مد نظر است. ایجاد حرارت در محیط فعال لیزر در توان های بالا اثرات مخربی خواهد داشت که علاوه بر کاهش توان لیزر، موجب تخریب لایه نشانی موجود بر روی سطوح انتهایی میله لیزر و در بدترین شرایط موجب شکست بلور می گردد. هنگام دمش میله لیزر توسط دیود های لیزری کسری از شدت باریکه دمش توسط ماده فعال جذب می شود و کسری از انرژی جذب شده به صورت گرما در میله لیزر ظاهر می شود. نحوه توزیع گرما در میله لیزر که می توان آن را چشمه حرارتی نامید، کاملاً وابسته به سازوکار توزیع دمش دیود لیزری است. دمش انتهایی عموماً بوسیله لیزرهای دیودی با جفت شدگی فیبر نوری انجام می پذیرد. دمش میله لیزر با این روش دارای کیفیت باریکه یکنواختی بوده و در نتیجه توزیع حرارت در ماده فعال یکنواخت تر است و به همین دلیل دفع حرارت از آنها نیز آسان تر است. دمش انتهایی توسط دیودهای لیزری با آرایه دو بعدی که بدلیل توان بالای آنها در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است، بعلت کیفیت باریکه نامطلوب آنها، منجر به غیر یکنواختی توزیع حرارت در ماده فعال شده و بنابراین دفع حرارت از آن بسختی انجام می شود. غیر یکنواختی توزیع حرارت در میله لیزر باعث ایجاد اثراتی مانند عدسی گرمایی، دوگانگی در ضریب شکست محیط و اشباع توان خروجی لیزر می شود. بنابراین کاهش یا از بین بردن اثرات حرارتی در میله های لیزر بسیار حایز اهمیت است. یکی از مهمترین روش های کاهش حرارت در میله های لیزر، ساخت میله مرکب است. سطوح جانبی میله لیزر توسط سیالی مانند آب با تغییر درجه حرارت و میزان شارش آن، قابل خنک سازی است. با ساخت میله مرکب در واقع سطوح انتهایی میله لیزر نیز خنک شده و آهنگ انتقال حرارت در آن افزایش می یابد و گرادیان حرارتی در میله لیزر کاهش می یابد. در این پایان نامه دمش انتهایی در میله لیزر ساده و مرکب توسط دیود لیزری با آرایه دو بعدی با یکدیگر مقایسه شده و مزایای استفاده از میله مرکب در توان و کیفیت پرتو خروجی لیزر گزارش شده است.