全固态碟片激光器的多孔泡沫热沉传热特性研究

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全固态碟片激光器的多孔泡沫热沉传热特性研究

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来源：光子学报，发表时间：2020-03-19
作者：刘锐 公发全 李想 戴隆辉 李刚 谭勇

摘要：高功率全固态碟片激光器在运行中产生的热透镜效应会引起激光器输出功率降低、光束质量退变，针对该问题本文将多孔碳化硅泡沫和毫米通道引入到全固态碟片激光器的换热热沉中，并将其应用于多冲程泵浦的全固态碟片激光器。利用有限元分析软件对其结构模型参数进行了优化，当碳化硅厚度为2 mm，孔隙率为40%，入水口压力为4 kg（0.4 MPa）时，系统理论换热系数为1.51×105 W/m2·k，实验测量结果为1.45×105 W/m2·k，理论和实验结果较为接近，验证了理论模型的正确性。最后利用该新型热沉搭建了基于Yb:YAG的24冲程全固态碟片激光器实验装置，获得输出功率为393 W，波长为1 030 nm的连续激光输出，光-光转换效率达到52%，光束参数乘积为5.918 mm·mrad。


关键词：固体激光器; 全固态碟片激光器; 多孔泡沫毫米通道热沉; 多孔介质; 换热系数;