تنش حرارتي در ديسك ليزري Yb:YAG تحت دمش عرضي سه سويه با استفاده از روش اجزاء محدود

Thermal stress on the three-sides-pumped Yb:YAG laser disk by Finite Element Method

در اين مقاله به بررسي آثار حرارتي ناشي از گراديان دما و تنش ايجاد شده بر روي ديسك نازك Yb:YAG تحت دمش عرضي سه سويه براي توان­هاي مختلف پرداخته مي­شود. سطح جانبي ديسك توسط سه ليزر ديودي پيوسته كار تحت دمش قرار مي­گيرد و سطح پاييني ديسك توسط آب خنك­سازي مي­شود. مقدار توزيع دما و تنش ايجاد شده در ديسك توسط روش اجزاء محدود به كمك نرم­افزار Ansys مورد مطالعه قرار مي­گيرد. بيشينه توان جذب شده توسط بلور Yb:YAG 240 وات مي­باشد كه در اين توان دماي ماده فعال به 408 كلوين و تنش آن به 132 مگاپاسكال مي­رسد. تغييرات ضرايب شكست و فاصله كانوني ايجاد شده در ديسك نازك با استفاده از داده­هاي بدست آمده و از نرم افزار Ansysمحاسبه شده است و بيانگر اين است كه ديسك Yb:YAG همسانگرد باقي ماند و ماده فعال ليزري مناسبي است.

In this paper, the thermal effects because of temperature gradient and the stress distribution on a Yb:YAG thin disk under the three-side pumping with different powers are investigated. The side surface of the disk is being pumped by three continuous working diode lasers and its underside plane is being cooled by water. The amount of distribution of temperature and stress in the disk is studied by the Finite Element Method (FEM) with the help of ANSYS software. The largest power absorbed by Yb:YAG crystal is 240 W which in this power, the temperature of active material reaches 408 K and its stress is 132 MPa. The variations of refractive index and focal length created in the thin disk are calculated by obtained data from ANSYS software and indicates that Yb:YAG disk remained isotropic and it is a suitable laser active substance.