طراحی و تحلیل پارامترهای یک لیزر دمش از انتهای Nd:YVO4 واقع در باندمادون‌قرمزز نزدیک طیف الکترومغناطیسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر شاهین شهر، شاهین شهر.ایران

2 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشترشاهین شهر، شاهین شهر.ایران

3 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر شاهین شهر، شاهین شهر.ایران

چکیده

در این تحقیق نتایج طراحی و تحلیل یک لیزر حالت جامد دمش از انتهای دیودی Nd:YVO4  ارائه شده است. نتایج شبیه­سازی برای تولید توان W25 در طول‌موج nm1064 با توان دمشی W50 حاکی از بازده تبدیل نوری به نوری 43% می­باشد.مقایسه نتایج روش تحلیلی با نتایج شبیه­سازی نرم­افزارLASCAD نشان دهنده توافق نتایج دو روش و دقت محاسبات در زمینه توان قابل استخراج و پایداری مشدد لیزری می­باشد. همچنین نتایج شبیه­سازی دمایی بلور لیزری تحت دمش نوری با نرم­افزار تحلیل فیزیکی COMSOL، نشان­دهنده افزایش دمای مرکز بلور تاحدود K300 می­باشد. نتایج­ به­دست آمده درتوافق خوبی با نتایج شبیه­سازی با نرم­افزار تحلیل مکانیکیAbaqus می­باشند. تنش مکانیکی القایی گرمایی در بیشترین مقدار  حدود Mpa25 بوده که حدود 50% مقدار قابل تحمل برای بلور Nd:YVO4 می­باشد که در ناحیه امن دمش نوری بدون شکست ماده فعال قرار دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and Analysis of the Parameters of Anend Pumped Nd:YVO4 Laser at Near Infrared Electromagnetic Spectrum

نویسندگان [English]

  • MAJID Babaie tooski 1
  • HASAN EBADIAN 2
  • abbas maleki 3
1 Researcher, Malek Ashtar Shahinshahr University of Technology, Shahinshahr, Iran
2 Assistant Professor, Malek Ashtar University of Technology, Shahin shahr, Shahinshahr, Iran
3 Assistant Professor, Malek Ashtar University of Technology, Shahinshahr, Shahinshahr, Iran
چکیده [English]

This research presents the design and analysis of a solid-state laser tailing based on an Nd:YVO4 diode. Simulations predict a 43% optical-to-optical conversion efficiency, generating 25W of power at 1064nm with a 50W pumping power. Using LASCAD software, the analysis confirms the accuracy of the calculations for extractable power and laser intensifier stability. Additionally, COMSOL physical analysis software simulates the temperature of the laser crystal under optical pumping, indicating a maximum temperature increase of 300K at the crystal center. Our findings closely match the simulations conducted using Abaqus mechanical analysis software. The peak thermal stress, approximately 25 MPa, reaches only 50% of the Nd:YVO4 crystal's tolerable limit. This lies well within the safe operating range for optical pumping, ensuring the active material remains intact.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nd:YVO4 Laser
  • End Pumping
  • Temperature and Stress Distribution
  • Laser Diode
  • Temperature Analysis
  • LASCAD

Smiley face

مراجع

  1. Wang, L. Huang, M. Gong, H. Zhang, F. He, and M. Lei, “4.5-ns Pulse Generation at a 500-kHz Repetition Rate,from a Short-Cavity Acoustooptically Q-switched Nd:YVO4 Laser”, Laser Physics, Vol. 17, pp. 1199–1203. 2007. DOI: 10.1134/S1054660X07100015

[2]   Y. Wang, L. Huang, H. Zhang, X. Yan, Q. Liu, and M. Gong  “A fundamental mode miniature acousto-optically Q-switched Nd:YVO4 laser with short pulse width at high repetition rates”, Laser Phys. Lett. vol 5, pp. 286–290, 2008. DOI:10.1002/lapl.200710127

 [3]  Ke Liu, Ying Chen, Fangqin Li,1, Hongyan Xu, Nan Zong, Hongtao Yuan,Lei Yuan,  Yong Bo, Qinjun Peng, Dafu Cui, and Zuyan Xu, “High peak power 4.7 ns electro-optic cavity dumped TEM00 1342-nm Nd:YVO4 laser” , APPLIED OPTICS. Vol. 54, pp.717-720, 2015. DOI: 10.1364/AO.54.000717

[4]   Qiu-Run He, Jing Guo, Bao-Fu Zhang, Zhong-Xing Jiao, “High-Repetition-Rate and High-Beam-Quality Laser Pulses with 1.5 MW Peak Power Generation from a Two-Stage Nd:YVO4 Amplifier”, CHIN. PHYS. LETT. Vol. 36, pp. 114202-5, 2019.DOI: 10.1088/0256-307X/36/11/114202

[5]   F. Thies,. N. Bode, P. Oppermann, M. Frede, B. Schulz, AND B. Willke, “Nd:YVO4 high-power master oscillator power amplifier laser system for second-generation gravitational wave detectors”, Optics Letters, Vol. 44, pp.719-722, 2019 . DOI: 10.1364/OL.44.000719

[6]    M. R. Jafar fard, M. H. Daemi, “Measurement of the angle and bending of the two sides of the active medium of the laser disk using a single interference photo”, APPL. Elrctromagnetic, vol 9,no.2 pp.56-62, 2021.(InPersian)  https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.26455153.1400.9.2.7.6

[7]    Y. F. Chen, “ Design Criteria for Concentration Optimization in Scaling Diode End-Pumped Lasers to High Powers: Influence of Thermal Fracture”, IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, vol. 35, pp. 234-239, 1999. DOI: 10.1109/3.740746

[8]   W. Koechner, “ solid state laser engineering”, Springer, 120-128, 2006.

[9] LASCAD, laser simulation software, https://www.las-cad.com/

[10]  X. Peng, A. Asundi,” Heating measurements in diode-end-pumped Nd:YVO4 lasers”, , Opt. Eng. Vol. 40, pp. 1100–1105, 2001.DOI: 10.1117/1.1365105   

[11]  Y. F. Chen, T. S. Liao, C. F. Kao, T. M. Huang, K. H. Lin, and S. C. Wang, “ Optimization of Fiber-Coupled Laser-Diode End-Pumped Lasers: Influence of Pump-Beam Quality”, IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS.vol. 32, pp.2010-2016, 1996. DOI: 10.1109/3.541689

[12]   X. Peng, Member, IEEE, Lei Xu, and A. Asundi,”Power Scaling of Diode-Pumped Nd:YVO4 Lasers”, IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, vol. 38, pp. 1291-1299, 2002. DOI: 10.1109/JQE.2002.802443

[13] Y. F. Chen, T. M. Huang, C. C. Liao, Y. P. Lan, and S. C. Wang,” Efficient High-Power Diode-End-Pumped TEM00 Nd:YVO Laser”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS vol.11, pp. 1241-1243,1999. DOI:10.1364/OL.25.001016

[14] Yung-Fu Chen, Y. P. Lan and S. C. Wang,” Efficient high-power diode-end-pumped TEM00 Nd:YVO4 laser with a planar cavity” , OPTICS LETTERS .vol. 25,1016-1018, 2000.DOI: 10.1364/OL.25.001016

[15] X. Yan, Liu, L. Huang, Y. Wang, X. Huang, D. Wang, and M. Gong, “A high efficient one-end-pumped TEM00 laser with optimal pump mode” Laser Phys. Lett. Vol. 5, pp.185–188, 2008. DOI: 10.1002/lapl.200710109

الکترومغناطیس کاربردی
دوره 12، شماره 1 - شماره پیاپی 28
بهار و تابستان
مرداد 1403
صفحه 79-86

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 01 اردیبهشت 1403
  • تاریخ بازنگری: 22 خرداد 1403
  • تاریخ پذیرش: 20 تیر 1403
  • تاریخ انتشار: 03 مرداد 1403

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار