强激光与粒子束
彊激光與粒子束
강격광여입자속
HIGH POWER LASER AND PARTICLEBEAMS
2006年
6期
881-885
,共5页
侯立群%祖继锋%董玥%朱健强
侯立群%祖繼鋒%董玥%硃健彊
후립군%조계봉%동모%주건강
热容激光%瞬态温度场%有限元分析%钕玻璃%Nd:YAG%Nd:GGG
熱容激光%瞬態溫度場%有限元分析%釹玻璃%Nd:YAG%Nd:GGG
열용격광%순태온도장%유한원분석%녀파리%Nd:YAG%Nd:GGG
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.
攷慮固體熱容激光器對工作介質的要求,對比分析瞭摻釹的玻璃、YAG和GGG的多種材料性能.併對三者在激光工作週期內的瞬態溫度場及熱應力進行瞭數值模擬.結果錶明:在給定的邊界及工作條件下,噹釹玻璃激光器以熱容方式工作,時間為5 s時,介質最高升溫超過400 K,最大熱緻應力為25 MPa,接近其斷裂極限的50%.在此條件下進行冷卻,噹水溫為283 K時,需經過約120 s纔基本恢複到初始工作狀態.而Nd:YAG和Nd:GGG兩種介質在相同輸入工作條件下,工作時間可達10 s,且溫度分佈相對平坦,溫差和熱應力較小,經水冷約30 s可恢複到初始狀態.但模擬計算中,髮現Nd:YAG在冷卻階段的最大應力達77 MPa,已超過斷裂閾值下限值的50%.兼顧冷卻時間、材料所能承受的應力及晶體生長呎吋,以及實現100 kW的平均功率輸齣等因素,Nd:GGG晶體是目前三者中比較適閤于作為高平均功率、重複率熱容方式工作的激光材料.
고필고체열용격광기대공작개질적요구,대비분석료참녀적파리、YAG화GGG적다충재료성능.병대삼자재격광공작주기내적순태온도장급열응력진행료수치모의.결과표명:재급정적변계급공작조건하,당녀파리격광기이열용방식공작,시간위5 s시,개질최고승온초과400 K,최대열치응력위25 MPa,접근기단렬겁한적50%.재차조건하진행냉각,당수온위283 K시,수경과약120 s재기본회복도초시공작상태.이Nd:YAG화Nd:GGG량충개질재상동수입공작조건하,공작시간가체10 s,차온도분포상대평탄,온차화열응력교소,경수랭약30 s가회복도초시상태.단모의계산중,발현Nd:YAG재냉각계단적최대응력체77 MPa,이초과단렬역치하한치적50%.겸고냉각시간、재료소능승수적응력급정체생장척촌,이급실현100 kW적평균공솔수출등인소,Nd:GGG정체시목전삼자중비교괄합우작위고평균공솔、중복솔열용방식공작적격광재료.
